[发明专利]一种使焊点晶粒取向为多双孪晶的焊接方法

说明书

本发明涉及钎焊技术领域，具体涉及一种Sn基钎料焊点重熔晶体取向制备方法，具体提供一种Sn/Ag/Bi/In钎料，其成份及重量百分比为：Ag：3.5，Bi：0.5，In：8.0，Sn：余量；所述钎料为膏状钎料；本发明钎料中的合金元素增多，可使Sn基钎料焊点的熔点降低至193～209℃，能够在更低的温度参数下进行软钎焊，保证芯片焊接损耗率更低；本发明钎料在重熔后形成焊点，Sn焊点的硬度的各向异性影响降低，焊点的力学性能提高，强度变得均匀。

技术领域

本发明涉及钎焊技术领域，具体涉及一种Sn基钎料焊点重熔晶体取向制备方法。

背景技术

对于电子封装领域芯片等电子元器件之间的互联焊点所用钎料，一般选择使用Sn基钎料作为低温软钎焊的基础材料，以获得优异的接头组织和力学性能，由于钎料中被禁止使用Pb且Sn的体心立方结构，导致焊点具有非常突出的各向异性，在焊点的整体性能中，形成非常不稳定的结构状态。在芯片焊点中存在大量焊点，若其中一个失效，则会导致整个电子元器件发生短路断路等故障。焊点中的晶粒取向大多数为单晶或者孪晶，一些学者通过改变钎焊工艺或者钎料中的元素比例以获得双孪晶等其他不同的晶粒取向，单一焊点的晶粒取向的多样性可以使焊点的各向异性导致的影响降低。但是却存在焊点在通电过程中的电迁移损伤行为。

针对Sn基钎料合金存在的以上问题，选择熔点低且形成的焊点为多晶取向，最有利于延长焊点寿命，提高焊点可靠性。考虑到钎料合金中化合物以及降熔问题，本发明提出了适用性广、熔点低且晶粒取向交叉生长的Sn/Ag/Bi/In钎料合金的钎焊参数工艺方法。

发明内容

基于上述内容，本发明提供一种Sn基钎料焊点重熔晶体取向制备方法。通过向钎料中掺杂适量的Ag、Bi、In得到了一种适用性广、熔点低且重熔焊点取向交叉掺杂的Sn/Ag/Bi/In钎料合金。本发明为一种Sn基钎料焊点重熔晶体取向制备方法，属于材料制备与连接领域。该工艺可以通过对焊接参数的调节，进而可以改变焊点重熔晶体取向。

一种Sn/Ag/Bi/In钎料，其成份及重量百分比为： Ag：3.5，Bi：0.5，In：8.0，Sn：余量。

Ag的导电性好，有一定的抗氧化性，Bi和In 可降低钎料的过冷度，降低熔点，提高钎料焊点的机械性能，包括抑制金属间化合物的大量生长，含量太多，会导致金属间化合物强度较低，会降低焊点的机械性能。

进一步地，所述钎料为膏状钎料。

进一步地，所述Sn/Ag/Bi/In钎料在0~10℃环境保存。

本发明的技术方案之二，上述的Sn/Ag/Bi/In钎料的在焊接电子封装元器件中的应用。

进一步地，包括以下步骤：将上述Sn/Ag/Bi/In钎料填充于电子元器件上的两个焊盘之间，采用回流焊或者热风焊进行焊接。

进一步地，两个焊盘间隔为300-400μm。

进一步地，所述回流焊条件：5℃/s升温到150℃→1℃/s升温到190℃→12℃/s升温到焊接温度T→保温→10℃/s在回流焊炉中冷却至室温；保温时间为30～40s。

进一步地，所述焊接温度T为310℃。

进一步地，所述热风焊条件：5℃/s升温到150℃→1℃/s升温到190℃→12℃/s升温到焊接温度T→保温→在空气中冷却至室温；保温时间为30～40s。

进一步地，所述焊接温度T为310℃。

因为元素含量In导致过冷度降低，重熔温度在245摄氏度下是交叉晶，升温后，在310形成多双孪晶。