[发明专利]一种基于IMC焊盘的多晶结构焊点制取方法

说明书

本申请公开了一种基于IMC焊盘的多晶结构焊点制取方法，包括：获取多系焊球和待焊电路板；对多系焊球和待焊电路板进行焊球焊接操作，得到PCB凸焊点；对PCB凸焊点进行老化处理，得到改性凸焊点；对改性凸焊点进行腐蚀处理，得到IMC焊盘；对多系焊球和IMC焊盘进行焊球焊接操作，得到多晶结构焊点。本申请通过预制IMC焊盘形成多晶结构焊点，可以改善Sn基钎料焊点中由于Sn的各向异性降低焊点可靠性的情况，避免在电子产品使用过程中提前失效，进而提高电子产品的使用寿命。

技术领域

本申请属于材料制备与连接技术领域，具体涉及一种基于IMC焊盘的多晶结构焊点制取方法。

背景技术

焊点在微电子互连中起到机械连接和电信号传输的作用，目前微电子封装空间减小，元器件数量增多，元器件产热加剧；而且，焊点承受的电流密度不断增加，在热力学和动力学因素的驱动下，焊料中形成的IMCs会生长或溶解，造成焊点的失效，从而影响电子产品的使用寿命和可靠性。目前微电子互连中使用的焊料主要为Sn基焊料(含Sn量80％以上)，Sn的晶体结构主要影响焊点的可靠性。

已有研究表明，重熔制备的Sn基无铅互连焊点往往呈现单晶或孪晶结构，而β-Sn的BCT晶体结构具有各向异性(a＝b＝0.5832，c＝0.3182，c/a＝0.546)，Cu等原子在焊点中的扩散会由于β-Sn不同的晶粒取向而呈现出强烈的各向异性，比如，在25℃，Cu沿β-Sn晶格c轴的扩散速率为2×10-6cm²/s，是其沿a、b轴扩散速率的500倍，这种取向扩散行为将会对焊点的电迁移行为造成严重影响，具有c轴与电流方向平行的Sn基钎料单晶焊点容易产生提前失效，其界面IMCs的生长速度约为具有c轴与电流方向垂直的单晶焊点或孪晶焊点的10倍。目前，深刻理解并预测Sn枝晶的生长模式是一个热力学难题，在完成互连后，每一个焊点都具有独特的晶体取向，因此不可避免的会有一些焊点由于β-Sn晶粒的取向不利，在电子产品使用过程中提前失效，进而降低电子产品的使用寿命。可见，焊点的晶粒取向会严重影响其服役可靠性，因此，寻找一个合适的手段，获得具有不同晶粒取向的多晶焊点，必将提高焊点的可靠性和使用寿命。

发明内容

本申请提出了一种基于IMC焊盘的多晶结构焊点制取方法，通过预制需要厚度的IMC焊盘，以改变Sn晶体取向，形成多晶结构焊点，降低Sn各向异性对焊点可靠性和使用寿命的影响。

为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

一种基于IMC焊盘的多晶结构焊点制取方法，包括如下步骤：

获取多系焊球和待焊电路板；

对所述多系焊球和所述待焊电路板进行焊球焊接操作，得到PCB凸焊点；

对所述PCB凸焊点进行老化处理，得到改性凸焊点；

对所述改性凸焊点进行腐蚀处理，得到IMC焊盘；

对所述多系焊球和所述IMC焊盘进行焊球焊接操作，得到多晶结构焊点。

优选的，所述多系焊球由Sn-Ag-Bi-In系焊料制作。

优选的，获取所述多系焊球的方法还包括：

在超声波环境下，使用有机溶剂对所述多系焊球进行清洁处理。

优选的，所述有机溶剂包括丙酮和乙醇。

优选的，获取所述待焊电路板的方法包括：在超声波环境下，使用有机溶剂清洗用于焊接的电路板表面，并在所述电路板表面涂覆助焊剂，得到所述待焊电路板。

优选的，所述老化处理的方法包括：按照预设温度和预设时间对所述PCB凸焊点进行环境焊接操作，得到所述改性凸焊点。

优选的，所述腐蚀处理的方法包括：使用硝酸醇溶液对所述改性凸焊点进行腐蚀，得到所述IMC焊盘。