[发明专利]一种金锡共晶焊料与可伐基板构成的焊点结构及其焊接方法

权利要求书

1.一种金锡共晶焊料与可伐基板构成的焊点结构；其特征在于：所述焊点结构由Au-20Sn与Au/Ni(P)/Kovar基板通过氮气气氛超声辅助回流焊而制得；所述焊点结构包含：Ni₃P层,(Ni,Au)₃Sn₂层, (Au,Ni)Sn层、共晶焊料层；所述Ni₃P层附着在Ni(P)层上，所述(Ni,Au)₃Sn₂层附着在Ni₃P层上，所述(Au,Ni)Sn层位于(Ni,Au)₃Sn₂层与共晶焊料层之间；所述共晶焊料的成分为AuSn与Au₅Sn；

所述焊点结构通过下述方法得到：

将Au-20Sn预成型片置于Au/Ni(P)/Kovar基板之间，固定于可抽真空并通保护气氛带有超声辅助功能的箱式回流焊机中的金属托盘上，抽真空至2×10^-2Pa后，通高纯保护气体至0.5-0.8个大气压，在焊接温度进行超声辅助回流焊接，得到产品，超声辅助回流焊接时，控制超声的频率为55-65KHz、功率为 70-90W的功率超声，时间20-30s，所述焊接温度为320-340℃。

2.根据权利要求1所述的一种金锡共晶焊料与可伐基板构成的焊点结构；其特征在于：所述的Ni₃P层厚度为100-150nm，(Ni,Au)₃Sn₂层厚度为100-200nm，(Au,Ni)Sn层厚度为80-130nm。

3.根据权利要求2所述的一种金锡共晶焊料与可伐基板构成的焊点结构；其特征在于：焊点结构中焊点的剪切强度为50.7-58.2MPa。

4.根据权利要求2所述的一种金锡共晶焊料与可伐基板构成的焊点结构；其特征在于：焊点结构中焊点的剪切强度为可达58.2MPa。

5.根据权利要求1所述的一种金锡共晶焊料与可伐基板构成的焊点结构；其特征在于：

以50-60℃/min升温速度升至290-300℃，然后再以15-30℃/min升温速度升至焊接温度，焊接时间20-30s后立即停止超声并以100-150℃/min速度降温至室温，得到产品。

6.根据权利要求1所述的一种金锡共晶焊料与可伐基板构成的焊点结构；其特征在于；所述Au-20Sn预成型片通过下述工艺制备：

将Au、Sn元素按质量比为4:1称量，然后置于高真空熔炼炉中进行高频电流搅拌熔炼，将得到的金属锭进行浇铸并进行快速冷却，得到厚度为0.5mm的薄焊片，通过模具冲压得到需要的金锡共晶合金预成型片。

7.根据权利要求1所述的一种金锡共晶焊料与可伐基板构成的焊点结构；其特征在于：Au/Ni(P)/Kovar基板通过下述工艺制备：

选取可伐合金先化学镀4.5-5.5µm厚Ni(P)层，然后再化学镀0.25-0.35µm厚Au层，得到可伐基板。

8.根据权利要求6或7所述的一种金锡共晶焊料与可伐基板构成的焊点结构；其特征在于：焊接前可伐基板、金锡共晶合金预成型片均用丙酮清洗干净。

9.根据权利要求1所述的一种金锡共晶焊料与可伐基板构成的焊点结构；其特征在于：焊点内部组织均匀，片层间距为400-500nm。