專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種金合金釬焊材料及其制造方法一種金合鉼焊材料及其制造旅^t領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種微電子器件高^(guò)^裝釬焊用金SfP焊材料，特別是涉及含有金、銦的金基合金釬料及其箔帶材的制造方法。
背景技術(shù)：
：在微電子器件封裝工藝中，隨著高溫半導(dǎo)體新材料的應(yīng)用和器件功率的提高，現(xiàn)有;^f七離低于40(rC的共晶型Au—Ge、Au—Si等釬料j^ft離偏低，不能滿(mǎn)足高翻裝工藝技術(shù)要求，希望有一種'i^七溫變略高、釬料的熔點(diǎn)在45050(TC范圍以?xún)?nèi)、腿合在500'C55(TC、保護(hù)氣氛斜牛下釬焊的中溫纖焊材料，為了保證釬料在IS^材上具有優(yōu)良的漫流性和間隙填充性，釬料的固相線和液相線間隔越小越好，最好是零，即共晶型合金，此外，釬料合金成分中不能含有Pb、Zn、Cd有毒和高蒸氣壓組元，釬料不能過(guò)渡的溶蝕鍍金層，以保證器件^T靠的封裝;在現(xiàn)有的技術(shù)中，國(guó)外曾有熔點(diǎn)48050(TC的Au82—Inl8和Au80—In20牌號(hào)報(bào)道，但未見(jiàn)其制造法的報(bào)道；近年國(guó)內(nèi)曾有Au—Ag—Si系中溫釬料"3和Au—Ag—Ge系中溫釬料的報(bào)道^其中，Au—Ag—Si合金系釬料固一液相線間隔為3151°C、Au—Ag—Ge釬料固一液相線間隔為41'C，上述兩個(gè)合金系釬料的熔點(diǎn)雖然均低于50(TC，但其主要不^處是釬料的固一液相線間隔過(guò)寬，均大于3(TC，致使釬料m后在^^上的漫流性和間隙t真充性欠j圭，不利于精密電子器組裝訐焊綜合質(zhì)量的ews和性能的提高。根據(jù)現(xiàn)有的Au—In二元相圖[3]可知，在Au—In合金系中，In組元含量在重量百分比1827%范圍內(nèi)，合金的液相線,位于45050(TC，且合金的固一液相線間隔狹窄，特別是In含量重量百分比在2327%范圍內(nèi)，其固一液相線間隔為01:3.31:，是共晶和艦共晶合金。實(shí)踐表^^，共晶型和^a共晶成始金釬料，在電子器件封裝工藝中可大大提高釬料在精密構(gòu)件母材上的漫流性和間隙±真充性，從而，可有效地提高纖焊接頭的綜合質(zhì)量和增強(qiáng)精密電子器件工作的穩(wěn)定性和可靠性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是,一種j^:，在4505(xrc范圍之內(nèi)、適合高溫半導(dǎo)^t才料，特別是含有鍍金層的材料，在50051(TC高自裝應(yīng)用的金基合金釬料，更具體地說(shuō)，是利用復(fù)合方法制造的一種Au—In合金復(fù)合釬料箔帶材及其制造方法。本發(fā)明提出的微電子器件高,裝應(yīng)用的Au-In釬料成分，由用重量百分比計(jì)量的Au100-X%hx%(X=2327)構(gòu)成。在本發(fā)明提出的重量百分比Au7773%In2327%In的成分范圍內(nèi)含有24%In的合金是共晶合金，理論共晶離454.3°〇[3]，其固一液相線間隔為零，除此成分之外的其它成分的固一液相線靴鵬分別為454.3。C和457.6°C，固一液相線間隔為3.3°C;在Au—In合金系里，釬料合金中In低于重量百分比23X或高于27X，合金的熔化皿將不是共晶型合金，在ln重量百分比含量2023c/()和2735X范圍內(nèi)的Au—In合金，雖然，相線溫度低于^5(XrC，但會(huì)出現(xiàn)較大的固一液相線間隔，不能滿(mǎn)足在50051(TC條件下要求高的漫流性、間隙填充性的工藝要求。在Au-In二元合金系中，在所選定成分范圍內(nèi)，釬料合金是共晶和m共晶的合金，在室溫條件下，合金的組織是由立方結(jié)構(gòu)的Au7In3(Y'相)和三斜結(jié)構(gòu)的AuIn(P相)兩個(gè)金屬間化合物構(gòu)成的共晶體，合金脆性較大，用通常的加工方法制備困難較大。本發(fā)明提出了一種采用復(fù)合的方法制備脆性Au—In共晶型釬料箔帶材的新方法，采用該方法制備的厚度為0.020.10mm箔帶材塑性高，可冷沖壓成各種規(guī)格的預(yù)成形焊片，訐焊工藝性?xún)?yōu)良，綜合性倉(cāng)繊表明，該方法制備的Au—In中溫釬料箔帶材，在微電子封裝工藝中常用的多種^t才上具有優(yōu)良的漫流性和間隙填充性，釬焊多種母材的接頭牢固，氣密性高，在高溫半導(dǎo)體封裝工藝中具有廣泛的實(shí)用性。本發(fā)明的Au—In箔帶材中溫釬料制備方法尚未見(jiàn)諸報(bào)道，具有一定的創(chuàng)造性和新穎性。本發(fā)明Au—In復(fù)合釬料制備方法如下1.合金原料純度為》99.9%八11和純度》99.9%111;2.復(fù)合方式在室溫剝牛下，復(fù)賴(lài)元層縫加軋制復(fù)合，總疊加的層數(shù)K》3;3.復(fù)鋪元成分:本發(fā)明復(fù)鋪元有兩個(gè)，分別為W和N;復(fù)，元的成分W和N的構(gòu)成為W:M百分比InlOOX80X，Au020%;N:重量百分比Au96100X，In40%4.復(fù)鋪元的排列順序按照?qǐng)D1所示以N為中心，兩州則W排列",，可分別排列成總層數(shù)為3、7、11、15層或更多層的疊加。5.復(fù)合釬料箔帶材的制備預(yù)先將復(fù)合諸元W和N按合金設(shè)計(jì)的成分加工所需厚度的帶材，按照?qǐng)D1所示的排列",進(jìn)行疊加，然后，在室溫斜牛下進(jìn)行復(fù)合軋制加工，制成復(fù)合坯料，熱處理后進(jìn)行中軋，再進(jìn)行熱處理、精軋到所需規(guī)格的箔帶材，加工中間的熱處理ag為20035(TC，時(shí)間為l3h^熱處理在保護(hù)氣氛或真空^#下進(jìn)行；Au—In釬料的箔帶材的規(guī)格為0.020.10咖。本發(fā)明的Au—In釬料箔帶材和現(xiàn)有技術(shù)中的Au—Inl8和Au—In20牌號(hào)箔帶材釬料相比，本發(fā)明釬料箔帶材具有箔帶材塑性高、冷沖HX藝性強(qiáng)；謝七鵬和纖Jf^均比現(xiàn)有牌號(hào)低40'C左右；在多種母材上的漫流性和間隙填充性?xún)?yōu)異；成本相對(duì)較低、制造方法簡(jiǎn)單，成品率高等優(yōu)點(diǎn)。圖1為復(fù)M元3層和7層排列順序示意圖。圖2為厚度為0.05mmAu—In釬料箔材。圖3為釬料箔材的TDA熱分析曲線。圖4為釬料在鍍金可伐上的優(yōu)良漫流性。圖5為釬料X寸無(wú)氧銅/純鎳的ff焊特性。具體實(shí)li^式本發(fā)明提出的微電子器件高^(guò)^M用的Au-In釬料成分，由用重量百分比計(jì)量的Au咖-x^Inx^(X=2327)構(gòu)成，并一種采用復(fù)合的方法制備脆性Au—In共晶型釬料箔帶材的新方法，采用該方法制備的厚度為0.020.10Mi箔帶材塑性高，可冷沖壓成各種規(guī)格的預(yù)成形焊片，本發(fā)明Au—In復(fù)合釬料制備方法如下1、合金原料純度為》99.9y。Au和純度》99.9XIn;2、復(fù)合方式在室溫剝牛下，復(fù)鋪元層狀疊加軋制復(fù)合，總疊加的層數(shù)K》3;復(fù)鋪元成分本發(fā)明復(fù)誠(chéng)元有兩個(gè)，分別為W和N;復(fù)鋪元的成分W和N的構(gòu)成為W:重量百分比111100%80%，Au020%;N:重量百分比Au96100%，In40%3、復(fù)鋪元的排列順序按照?qǐng)D1所示以N為中心，兩夕卜側(cè)W排列",，可分另鵬咧成總層數(shù)為3、7、11、15層或更多層的疊加。4、復(fù)合釬料箔帶材的制備:預(yù)先將復(fù)鋪元W和N按合金設(shè)計(jì)的成分加工所需厚度的帶沐按照?qǐng)D1所示的排列順序進(jìn)行疊加，然后，在室溫^f牛下進(jìn)行復(fù)合軋制加工，制成復(fù)合坯料，熱處理后進(jìn)行中軋，再進(jìn)行熱處理、精軋到所需規(guī)格的箔帶材，加工中間的熱處理溫度為200350°C,時(shí)間為13h^熱處理在保護(hù)氣氛或真空斜牛下進(jìn)行;Au—In釬料的箔帶材的規(guī)格為0.020.10咖。實(shí)施例1采用本發(fā)明制造方法制備的一種W二重量百分比Au85X、Inl5%;N二重量百分比Au99%、Inl%;K=3、釬料成分為重量百分比Au75.9X，In24.1%、厚度為0.05mm共晶型復(fù)合釬料箔帶材的形貌和綜合性能如下(1)釬料臓特征釬料形貌特征如圖2。(2)釬料燃七特性圖3釬料的燃七特性曲線表明，其固相線鵬454.7，液相線m458.6°C，固一液相線間隔約為4'C，其熱分析曲線呈現(xiàn)出典型的共晶型合，征。(3)漫流性釬料在50051(TC、《娥氣氛^j牛下，在鍍金可伐合金、無(wú)氧銅、純鎳、純銀和4J29可伐母材上的漫流性以皿無(wú)氧銅/純鎳母材的訐焊特性如表1和圖4、圖5所示。表l:釬料的潤(rùn)濕性和漫流性<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>(4)接頭強(qiáng)度纖厚不同母材的剪切強(qiáng)度如表2所示。表2:W"氣m/5icrc剪切強(qiáng)度母材類(lèi)型平均剪切SJS(MPa)Cu/Ni26.9Ni/Ni22.8鍍金可鍾金可伐34.權(quán)利要求1.一種金合金釬焊材料，其特征在于合金由重量百分比Au77～73％、In23～27％In構(gòu)成。2.權(quán)利要求1所述的金合金訐焊材料，其特征在于釬料箔帶材是由W和N兩個(gè)復(fù)^it元多層疊加在室溫^[牛下，經(jīng)過(guò)多道次復(fù)合軋制加工制成，其復(fù)鋪元W由重量百分比100%80%In，020%Au構(gòu)成，N由重量百分比96100%Au，40%In構(gòu)成；W和N復(fù)合疊加的順序是以N為中心，兩夕卜側(cè)為W，即按W/N/W、W/N/W/N/W/N/W順?biāo)?列，與此類(lèi)推，分別形成3、7、11、15層疊加；疊加的總層數(shù)K^3。3.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的金合金訐焊材料用于電子封裝訐焊用中溫釬料。全文摘要本發(fā)明是一種電子器件高溫封裝用中溫金基合金釬料，釬料由重量百分比Au77～73％、In23～27％In構(gòu)成；釬料是一種用多層疊加復(fù)合軋制方法制造的箔帶材，釬料箔帶材的規(guī)格為0.02～0.10mm。釬料適合在500～510℃保護(hù)氣氛條件下，釬焊鍍金可伐、無(wú)氧銅、純鎳、純銀等多種母材，具有優(yōu)良的漫流性和間隙填充性，釬焊接頭牢固；釬料箔帶材塑性高，具有良好的工藝性能。文檔編號(hào)B23K35/30GK101157163SQ20071006638公開(kāi)日2008年4月9日申請(qǐng)日期2007年11月19日優(yōu)先權(quán)日2007年11月19日發(fā)明者劉澤光,羅錫明,昆許,陳登權(quán)申請(qǐng)人:貴研鉑業(yè)股份有限公司