[发明专利]一种纳米IMC均匀增强锡基合金接头的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米IMC均匀增强锡基合金接头的制备方法，所述方法包括如下步骤：将锡‑金属熔液灌入喷粉机，喷熔液液滴于保护气氛中，熔滴冷却，金属从溶液中析出，在不断凝固的液滴中形成分散的纳米尺度的IMC，液滴冷却成纳米IMC均匀增强锡基粉末；将纳米IMC均匀增强锡基粉末与分散剂、粘结剂、稀释剂以及助焊剂混合，得到纳米IMC均匀增强锡基焊膏；用常规的方法印刷或滴涂于待焊部位；加热焊接，形成接头。本发明可实现纳米颗粒在钎料合金中的均匀分布，保证纳米金属、纳米IMC与钎料合金基体的有效反应，有效提高钎料合金熔点，并获得均匀的组织、高的钎料合金强度。

技术领域

本发明属于电子封装微互连技术领域，涉及一种用于高温封装、立体封装、系统封装、多模块封装的多次重熔连接接头的制备方法。

背景技术

电子封装微互连技术是各种电子元器件、模块、组件封装的核心技术之一。随着电子行业对电子元器件、模块、组件的高功率和高密度封装需求和指标的不断攀升，电子元器件、片、模块、组件的服役温度也随之不断提高，这将对微互连材料提出更为苛刻的要求，然而传统的钎料合金和树脂类粘接材料等已经不能胜任高功率、发热量大电子器件及组件的高温工作环境。因此，互连部位相对较差的高温服役性能、抗蠕变性能已经成为制约高密度封装和高功率封装发展的主要瓶颈之一。此外，立体封装、系统封装、多模块封装应用中，涉及到多次重熔工艺过程，要求先前实现连接的钎料及接头在后续的重熔过程中不发生再次熔化，对接头的组织及制备方法提出了更高的要求。

为解决以上问题，人们在普通焊料中加入纳米金属、纳米IMC（金属间化合物）等形成纳米颗粒增强焊料，上述材料焊接后溶入焊料合金中，希望提高钎料合金的熔点和接头的再熔化温度，并提高接头的强度、抗蠕变特性，用于高温封装、立体封装及系统封装的多次重熔结构及工艺中。但上述纳米颗粒增强焊料存在下面的问题：此类焊料是由Sn基合金粉末与纳米颗粒金属或纳米IMC粉末混合，再加入焊剂等形成焊膏，通过印刷、滴涂放置到焊接部位（图1），在焊接过程中纳米颗粒会随焊剂、焊料的熔化，漂浮到Sn基合金熔液表面，导致凝固后焊点不光滑、表面粗糙，成形不好，且接头组织不均匀，强度不足，不能有效地提高接头合金的熔点、抗蠕变性能，颗粒与钎料合金多呈分离状态。

发明内容

针对现有纳米颗粒增强焊料存在的上述问题，本发明提供了一种用于高温封装、立体封装的多次重熔连的纳米IMC均匀增强锡基合金接头的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

技术方案一：

一种纳米IMC均匀增强锡基合金接头的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：向熔化的锡、SnPb或SAC305合金中加入金属粉，继续加热使金属粉全部溶化于锡、SnPb或SAC305合金中，形成锡-金属熔液，保温5~60min；

步骤二：将锡-金属熔液灌入喷粉机，喷熔液液滴于保护气氛（氮气或氩气）中，熔滴冷却，金属从溶液中析出，在不断凝固的液滴中形成分散的纳米尺度的IMC，液滴冷却成纳米IMC均匀增强锡基粉末；