[发明专利]一种异形多适用性无铅复合钎料及制备方法

说明书

本发明公开了一种异形多适用性无铅复合钎料及制备方法，包括无铅复合钎料本体，所述无铅复合钎料本体包括有异形基体、第一连接面和第二连接面，且无铅复合钎料本体由异形基体、第一连接面和第二连接面上的钎料合金薄膜构成，所述第一连接面和第二连接面之间的空间位向和尺寸依据所要连接的芯片上焊盘结构而确定，在空间坐标系中，复合钎料的两个连接面所决定的对应坐标轴之间的夹角根据所要连接芯片上的凸点结构确定，所述第一连接面和第二连接面两个连接面的中心连线在基准坐标系中的投影。本发明公开的异形多适用性无铅复合钎料及制备方法具有突破微焊点设计与制造的传统思路，为综合改善电子产品的可靠性提供了新的思路和途径。

技术领域

本发明涉及金属材料加工技术领域，尤其涉及一种异形多适用性无铅复合钎料及制备方法。

背景技术

随着对微型化、多功能化和高可靠性的不断追求，电子产品的封装密度越来越高，随之封装结构向三维方向发展、互连焊点的尺寸和间距持续减小，上述变化可引发诸多可靠性问题。第一，三维封装结构越来越复杂，封装系统中采用的非对称性焊点将越来越多，电路设计和制造越来越困难；第二，三维封装结构散热困难，容易导致热应力失配；第三，焊点尺度的减小要求单个焊点中承载的电流密度越来越高，而高密度电流容易驱使焊点中的金属原子发生定向扩散迁移，出现电迁移问题；第四，焊点尺度减小后使自身和整个封装系统的强度受到极大削弱。

然而，以往的改善措施大多主要针对其中的某一问题而展开。例如，为了解决结构复杂化问题，封装时经常采用球删阵列和引线键合相结合的技术，但制造工艺复杂；为解决散热问题，在堆叠结构常插入散热层以增强散热效果，然而这削弱了封装的高密度化；颗粒增强或优化焊点结构是最常见的提高焊点抗电迁移性能和力学性能的方法，但又会引起热应力问题。虽然上述方法可以解决某一问题，但还不能全面解决其它可靠性问题。目前，封装领域还缺乏综合解决上述问题的思路和技术。

发明内容

本发明公开一种异形多适用性无铅复合钎料及制备方法，本发明的目的在于克服现有电子产品中微焊点在制造和服役过程中出现的工艺复杂、热应力失配和电迁移等问题，而提供的一种可连接封装系统中不同角度和不同形状焊盘之间思路和方法，与之对应的是一种具有非对称结构的异形多适用性复合钎料及其制备方法，该复合钎料将突破微焊点设计与制造的传统思路，为综合改善电子产品的可靠性提供了新的思路和途径。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种异形多适用性无铅复合钎料，包括无铅复合钎料本体，所述无铅复合钎料本体包括有异形基体2、第一连接面1和第二连接面3，且无铅复合钎料本体由异形基体2、第一连接面1和第二连接面3上的钎料合金薄膜构成，所述第一连接面1和第二连接面3之间的空间位向和尺寸依据所要连接的芯片上焊盘结构而确定，在空间坐标系中，所述无铅复合钎料本体的两个连接面所决定的对应坐标轴ox与o’x’、oy与o’y’、oz与o’z’之间的夹角α、β、γ根据所要连接芯片上的凸点结构确定，其值分别在0～2π、0～π、0～π之间调整，所述第一连接面1和第二连接面3两个连接面的中心连线在基准坐标系中的投影，即距离a、b、c根据连接芯片上的凸点结构和尺寸而决定，大小在数微米至几百微米之间变化。

在一个优选的方案中，所述第一连接面1和第二连接面3两个连接面的形状为圆形、矩形或圆形和矩形结合后的复合形状中任意一种，或者是它们之间的任意组合；所述第一连接面1和第二连接面3两个连接面之间的形状随加工后的掩膜形状而定，所述第一连接面1和第二连接面3表面上的钎料合金厚度在1～6μm之间，所用合金为普通商用且不涉及其它专利中权利要求的无铅钎料，所述无铅复合钎料本体的基体形状由所要连接的芯片结构而定，其材质为易导电、导热材料，成型时借助于掩膜并利用喷溅或电镀的方法制备。

在一个优选的方案中，所述无铅复合钎料本体的基体材质为纯铜，同时不排除其它易导电、导热材料，所述无铅复合钎料本体与第一连接面1和第二连接面3之间的夹角关系为：当α=90°、β=0°、γ=90°时，该无铅复合钎料本体的横截面为直角三角形，而当α=β=0°、γ=180°时，则构成横截面为线性或锥形的复合钎料。