專利名稱：集成電路封裝材料的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種半導(dǎo)體焊接材料的合成，具體地說是一種集成電路封裝材料的一種合成方法。
背景技術(shù)：
目前焊接材料的合成方法有真空合成和普通合成，不能滿足集成電路高精度器件的焊接要求。具體而言就是
(1)真空合成
用高頻真空熔煉，爐根據(jù)焊料要求按重量稱重和在一起加溫電磁攪拌合成。所制得的部分合金，其金屬顆粒的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于50微米，最大可至133微米，因此導(dǎo)致焊接后的元器件在使用時(shí)因金屬顆粒大、不均而存在的熱脹系數(shù)不同問題，造成器件芯片脫開或龜裂、 局部熱點(diǎn)、結(jié)退化、開路、高阻、短路和熱阻增加引起的二次擊穿等等，直接導(dǎo)致使用壽命降低。因此，真空合成不能滿足高精度器件的要求。(2)普通合成
在大氣中根據(jù)焊料要求按重量稱重和在一起加溫，機(jī)器攪拌合成。造成氧化物過多，使焊接中脫焊電阻增加，也不能滿足高精度器件的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種集成電路封裝材料的合成方法，采用鉛、錫、 銀為原料，采用無流澆鑄的方法進(jìn)行鑄錠，能夠克服現(xiàn)有金屬液在鑄錠過程中需要流動(dòng)而導(dǎo)致的偏析、晶粒變大的弊病，所制得的焊接材料顆粒小于50微米，且顆粒大小均勻一致， 使焊接元件性能可靠。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是
一種集成電路封裝材料的合成方法，制成所述集成電路封裝材料有效成份的原料包括重量份數(shù)比為2 1 37的錫、銀、鉛，該合成方法按照以下步驟順序進(jìn)行
(1)熔煉
取錫與銀，在真空熔煉爐(設(shè)備本身帶有電磁攪拌)中加熱至熔融，冷卻成型，得錫銀二元金屬錠A ；
取鉛，與錫銀二元金屬錠A，在敞口耐高溫容器中加熱至400—450°C熔煉至熔融，得熔融三元金屬液體B ；
(2)去除氧化渣
對(duì)熔融三元金屬液體B進(jìn)行攪拌，去氧化渣，得待鑄金屬液C ；
(3)鑄錠
將待鑄金屬液C進(jìn)行無流隔氧劇冷成型，即得。作為本發(fā)明的一種限定，所述無流隔氧劇冷成型即將15—30°C恒溫的敞口模具，快速浸入到熔融三元金屬液體C中，停留5—8min，提起， 快速冷卻成型。作為本發(fā)明的另一種限定，所述步驟(1)前還設(shè)有步驟(1')，即 (1')表面處理
取錫、鉛、銀，分別去除表面氧化皮。表面去除氧化皮，保證材料純度。作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述步驟(1)與步驟(1')間還設(shè)有步驟(1〃)，即 (1")純度分析
對(duì)錫、鉛、銀進(jìn)行純度分析，選用純度為99. 99%以上的原材料。對(duì)原料的純度要求較高，避免成品中雜質(zhì)含量過高、過多，影響焊接元件的使用性能。說明本發(fā)明所述的“無流隔氧劇冷成型”中，“無流”是指鑄錠時(shí)金屬液無流動(dòng)，避免過程中發(fā)生偏析現(xiàn)象帶來晶粒變大的可能，因此能控制鑄錠時(shí)合金的均勻度；“隔氧”是指不能讓氧氣進(jìn)入待鑄金屬液中，避免氧化物的生成影響合成材料的品質(zhì)、焊接元件的性能，待鑄金屬液本身就具有這種隔氧作用；“劇冷”，是指快速冷卻，這種冷卻方式能夠控制金屬晶粒大小不使長(zhǎng)大。由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，所取得的技術(shù)進(jìn)步在于本發(fā)明以鉛一錫一銀為原料，采用無流鑄錠成型的方法，制得的焊接材料顆粒小于50微米， 且顆粒大小均勻一致，從而使焊料顆粒的熱脹系數(shù)相同，避免了焊接器件脫開、龜裂、局部熱點(diǎn)、結(jié)退化、開路、高阻、短路、熱阻增加引起的二次擊穿等現(xiàn)象，延長(zhǎng)器件的使用壽命。本發(fā)明適用于合成航天、空客飛機(jī)、高檔汽車、高檔電器等領(lǐng)域器件用半導(dǎo)體材料的焊接材料。本發(fā)明下面將結(jié)合說明書附圖與具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的合成過程示意圖。圖中1一模具；2—起重設(shè)備；3—待鑄金屬液；4一容器。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一種用于集成電路封裝材料的合成方法，其工藝流程參考圖1。該材料以重量份數(shù)比為2 1 37的錫、銀、鉛制成，其合成方法按照以下步驟順序進(jìn)行
①表面處理
取錫、鉛、銀，通過機(jī)器處理扒皮實(shí)現(xiàn)表面除氧化皮。②純度分析
采用WFX-110原子吸收分光光度計(jì)進(jìn)行純度分析，選用純度在99. 99%以上的原材料。
③熔煉
取錫與銀，于真空熔煉爐中加熱至熔融(一般要加熱到1000°c以上，因?yàn)殂y的熔點(diǎn)為 IOOO0C ；設(shè)備本身帶有電磁攪拌功能)后，冷卻成型，得錫銀二元金屬錠A ；
取鉛，與錫銀二元金屬錠A于敞口耐高溫不銹鋼容器4中加熱至400— 450°C，使它們?nèi)廴?，得熔融錫-銀-鉛三元金屬液體B ；
④去除氧化渣
對(duì)熔融錫-銀-鉛三元金屬液體B進(jìn)行機(jī)械攪拌，人工撈渣以去除氧化渣，得待鑄金屬液3 ；
⑤)無流隔氧劇冷成型鑄錠
將恒溫15—30°C左右的敞口模具1，快速浸入到待鑄金屬液3中，5—8min，利用起重設(shè)備2將模具1自敞口耐高溫容器4中向上提起，快速冷卻(比如水冷)，取出錠塊即得。本步操作過程可參考圖2，圖2中的箭頭表示起吊方向。本實(shí)施例的容器4也可選用其它材料的制品，只要是耐高溫，且在加熱熔煉過程中不會(huì)產(chǎn)生二次污染即可。
權(quán)利要求
1.一種集成電路封裝材料的合成方法，制成所述集成電路封裝材料有效成份的原料包括重量份數(shù)比為2 1 37的錫、銀、鉛，其特征在于該合成方法按照以下步驟順序進(jìn)行(1)熔煉取錫與銀，在真空熔煉爐中加熱至熔融，冷卻成型，得錫銀二元金屬錠A ；取鉛，與錫銀二元金屬錠A，在敞口耐高溫容器中加熱至400—450°C熔煉至熔融，得熔融三元金屬液體B ；(2)去除氧化渣對(duì)熔融三元金屬液體B進(jìn)行攪拌，去氧化渣，得待鑄金屬液C ；(3)鑄錠將待鑄金屬液C無流隔氧劇冷成型，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝材料的合成方法，其特征在于所述無流隔氧劇冷成型即將15—30°C恒溫的敞口模具，快速浸入到熔融三元金屬液體C中，停留5—8min，提起， 快速冷卻成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成電路封裝材料的合成方法，其特征在于所述步驟 (1)前還設(shè)有步驟(1')，即:(1')表面處理取錫、鉛、銀，分別去除表面氧化皮。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成電路封裝材料的合成方法，其特征在于所述步驟(1)與步驟(1 ‘)間還設(shè)有步驟(1 “)，即:(1")純度分析對(duì)錫、鉛、銀進(jìn)行純度分析，選用純度為99. 99%以上的原材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種集成電路封裝材料的合成方法，先將錫銀常規(guī)熔煉成錠，再與鉛無流隔氧劇冷成型，得目標(biāo)三元金屬錠。本發(fā)明采用無流澆鑄的方法進(jìn)行鑄錠，能夠克服現(xiàn)有金屬液在鑄錠過程中需要流動(dòng)而導(dǎo)致的偏析、晶粒變大的弊病，所制得的焊接材料顆粒小于50微米，且顆粒大小均勻一致，使焊接元件性能可靠。本發(fā)明適用于合成航天、空客飛機(jī)、高檔汽車、高檔電器等領(lǐng)域器件用半導(dǎo)體材料的焊接材料。
文檔編號(hào)H01L21/48GK102364665SQ201110345260
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者徐振武 申請(qǐng)人:徐振武