[发明专利]低温快速制备Cu6Sn5金属间化合物一维线性焊点的方法

说明书

低温快速制备Cu₆Sn₅金属间化合物一维线性焊点的方法属于材料制备与连接领域，适用于制备Cu₆Sn₅金属间化合物一维线性焊点。采用一维线性铜棒作为焊盘，并将其用双面胶固定于印刷电路板上，在两个铜棒之间填入复合钎料焊膏，采用无铅焊接系统对焊缝处进行焊接，制备一维线性钎料焊点，经过磨抛，获得可用于进行电学，力学及热学可靠性研究的Cu₆Sn₅金属间化合物一维线性焊点。该方法能够保证低成本低温且快速制备Cu₆Sn₅金属间化合物一维线性焊点，能够缓解由于Sn基焊点的各向异性导致的失效问题，同时能够大大降低传统金属间化合物焊点的制备成本。

技术领域

本发明为低成本快速制备Cu₆Sn₅金属间化合物一维线性焊点的方法，属于材料制备与连接领域，适用于制备Cu₆Sn₅金属间化合物一维线性焊点，应用于焊点的电学，力学及热学等可靠性的研究。该方法能够保证低成本且快速制备Cu₆Sn₅金属间化合物一维线性焊点，保证对接焊点的力学性能和尺寸，进而保证焊点在可靠性测试中的稳定性。

背景技术

随着电子封装技术的发展和组装密度的不断提高，电子产品在实际服役的环境中要承受高温、高电流密度以及热疲劳等可靠性的挑战，微互连焊点尺寸显著减小，单个焊点的破坏往往导致整个封装结构的失效，焊点的可靠性越来越收到广泛关注。金属间化合物在电子封装连接的过程中起到重要的作用，是封装焊点连接可靠性的标志，且随着电子产品中封装密度的提高，金属间化合物占焊点整体的比例越来越大，当金属间化合物比例增大到一定程度将使焊点在服役过程中出现严重问题。

钎料的无铅化推动了Sn基无铅钎料的发展，其中以Sn-Ag-Cu(SAC)系合金钎料的服役性能最为优异，其中Sn-Ag基合金钎料的熔点约为217℃。此外，Sn基无铅焊点中的金属间化合物以Cu₆Sn₅为主。经过回流焊的Cu基焊盘焊点中，Cu₆Sn₅作为连接Sn基无铅钎料和焊盘的主要产物，在焊点的服役可靠性方面具有至关重要的作用。Cu₆Sn₅的熔点约为415℃，具有良好的高温服役能力，并且Cu₆Sn₅的抗蠕变性能及优良的力学性能能够保证焊点的强度。

目前，制备Cu₆Sn₅金属间化合物焊点面临一系列难题：制备工艺复杂，焊接温度较高，焊点的形成时间较长，并且制备成本较高。因此寻找一种低成本低温且快速制备Cu₆Sn₅金属间化合物一维对接线性焊点十分有必要。

发明内容

本发明的目的是克服制备Cu₆Sn₅金属间化合物焊点所使用的复杂工艺，降低制备成本和周期，克服制备过程中复杂耗能的工艺方法，达到能够低成本快速制备Cu₆Sn₅金属间化合物焊点，同时期望可以通过对Cu₆Sn₅金属间化合物焊点的焊后状态，以及力、热、电等多方面性能的表征，获得一系列可靠性数据，最终对焊点的可靠性进行综合评价。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案。

一种低成本快速制备Cu6Sn5金属间化合物一维线性焊点的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.采用线切割的方式获得一维线性铜棒，用砂纸将铜棒两端打磨平整，保证焊接平面的尺寸、形状和平整度；分别用丙酮溶液和硝酸水溶液清洗铜棒，去除铜棒表面的有机污染物和氧化物，最终将铜棒放入乙醇溶液中清洗并烘干；

2.机械搅拌法制备复合钎料