動態的釬料膏成份制造技術

一種釬料膏組合物包括（ａ）重量百分比為４－９６％的共晶或準共晶金屬合金或混合物的細分的顆粒；（ｂ）重量百分比９６－４％的由純金屬，它們的混合物或其合金構成的添加金屬的細分的顆粒，它們具有的熔點至少高于在（ａ）中金屬合金３０℃；以及（ｃ）一種有機介質。該釬料膏特別適用于在微電子裝配中將金屬化部件表面裝配到金屬基底上。（*該技術在2014年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及到一種釬料膏組合物，本專利技術特別涉及到一種用于微電子裝配的釬料膏組合物。釬焊是用于金屬或者鍍金屬的物件機械的和電連接的一種低溫手段。一種選擇的低熔點的熔化的金屬合金構成了這種連接。在微電子裝配中，在裝配組件中釬焊是最后的步驟之一。分立的構件利用管腳，導線或表面金屬襯片裝配在一起。基底制備成帶有互補的插孔或者金屬鍍層，用于安裝上述構件。最后，這些構件釬焊到該基底上。一般的共晶的和準共晶的金屬合金及混合物用于這種釬料膏中。這種釬料膏中具有低的熔點，通常大約為100-200℃，允許波峰釬焊溫度低到120-220℃。這種釬焊的低溫度使得其用于微電子裝配具有特殊的優點。在要連接的零件上的熱應力是最小的，以及這種零件的整體，特別是其中易熔化的接線圖案，不必利用以后的低溫釬料操作來兼顧。但是，釬焊連接又是有缺點的。特別值得注意的是，該釬焊連接在以后的高溫處理或者用于熱惡化的環境中使用時能夠損壞，例如在汽車機罩之下。當溫度接近該釬料金屬的熔點時，該釬料金屬就變軟和流動。釬焊料中的金屬開始不希望的散布到周圍的金屬鍍層上。從而上述機械和電的連接可被完全破壞。以及當這種釬料涂敷到陶瓷表面上的金屬鍍層時，該釬料腐蝕金屬鍍層一陶瓷界面，造成金屬鍍層脫開該陶瓷。為了試圖克服一般的釬料的這種缺點，提出了改進的釬料成份。在“Metallurgica et Materialia”(25卷 P2323-2328，1991年)中，Betrabet等人提出另外一種含有金屬間化合物Ni3 Sn4顆粒的準共晶釬料膏。類似的在1992年在加拿大Anaheim的92西方各國的“國際電子裝配和產品討論會”(NEPCON)上，Clough等人揭示了一種共晶釬料膏，其添有一種銅和金屬間化合物Cu6Sn5的顆粒。Betrabet等人發現，金屬間的Ni3Sn4是有益的，而Ctough等人認為添加的釬料膏組合物沒有明顯的優點。目前仍然需要有一種在惡劣的溫度條件下于一定的時間內可靠工作的釬料膏組合物。本專利技術是一種釬料組合物，該組合物包括(a)重量百分比為4-96%的細分的共晶或者準共晶金屬合金或者混合物;(b)重量百分比為96-4%的由純金屬、它們的混合物或者合金構成的細分的添加金屬的顆粒，它們具有熔點為120℃-1100℃或者至少高于在(a)中的合金30℃;以及(c)一種有機的介質。共晶的或者準共晶的釬料膏成份基本上包括一種共晶的或者準共晶的金屬合金或者混合物和一種有機的介質。焊劑是任選的。在“SolderPasteinElectronicsPackaging”(Hwang，P.73，VanNostrandReinholdNewYork)中揭示了。做為這種焊料組合物的例子。這種特別用于微電子裝配的共晶金屬合金是Sn63/Pb37.Sn42/Bi58，Sn95/Sb5，Pb30/In70，Au80/Sn20以及Au88/Ge12。準共晶合金和混合物具有的成份和性能類似于共晶合金。例如Sn60-62/Pb40-38和Sn64-66/Pb36-34是一種準共晶合金和混合物。與在共晶合金中成份不同的少量的金屬也可以存在于準共晶中，Ag.In.Cd和Sb可以做為這種另外的金屬的例子，這些金屬的量小于5%，一般為1-3%是合適的。添加的金屬由純金屬，純金屬的混合物或者純金屬的合金組成。該添加金屬的熔點應當至少高于在焊料膏組合物中的共晶或者準共晶金屬合金的熔點30℃。通常，添加金屬的熔點是120℃-1100℃。適合的添加金屬可以是由純金屬，它們的混合物或者它們的合金，它們符合于上述的熔點標準，并且可與組合物中的共晶或準共晶合金相容，這些金屬包括鉛、鋅、銻、銀和銅、它們的混合物，合金以及與錫、鉍或銦的合金。有機介質主要是作為金屬顆粒的載體并提供所期望的流變性，在此所用的流變性主要是指在給定的條件(如，印刷或其它涂敷條件)下焊料膏的流動和變形。公知焊料膏中的有機介質均可用于本專利技術的組合物中。焊料膏中焊劑的作用是化學清理要焊接的表面、清理焊料(SolderPowder)表面并在回流(reflow)過程中保持基底表面和導線的內接表面的清潔，從而可以在釬焊合金與連接的表面之間形成好的潤濕性和金屬連續性。所以，概括地說，通常在釬焊領域應用的能夠對金屬氧化物提供好的反應性及清潔金屬的任何化學物均可用作焊劑，在某些情況下，在釬焊回流過程中使用熔劑/還原爐氣氛，以減少釬焊合金及要連接表面的表面氧化物。當存在有機介質和焊劑時，它們在完成釬焊過程時實際均是暫時的，其或者在加熱(回流)階段由揮發，分解和反應部分排出，或者在后續的清理步驟而去除。在固定的基底上，回流之后的金屬接縫是最后釬焊熔合區中準一有用的部分。本專利技術的釬料膏組合物可以用傳統的工藝來配制，如，共晶或準共晶金屬合金的顆粒和添加金屬的顆粒可以與液態有機介質混合。另一方面，在液態有機介質中一種共晶或者準共晶金屬顆粒的混合物可以與在液態有機介質中的第二種含有添加金屬顆粒的混合物相結合，條件是這兩種有機介質應當是相同的或者相容的。該最終的釬料膏一般將含有占組合物中的金屬總重量的4-96%的共晶或準共晶金屬，和96-4%的添加金屬，較好的是共晶或準共晶成份10-50%加添金屬占90-50%，更好是共晶成份或準共晶成份占15-30%和85-70%的添加金屬，最好是20-30%的共晶或準共晶成份，80-70%的添加金屬。涂敷釬料膏的一般的工藝例如網板或模板印刷法或者噴射法涂敷，這些方法可以用于涂敷本專利技術的焊料膏。另一方面，該成份可以用噴墨印刷法或者予先流到連接的零件之一上。管腳、導線、表面金屬。電鍍金屬口和任何其它的電鍍金屬的構件可以有設置在具有附加的金屬噴鍍層的基底上的表面。該波峰焊的溫度大致與用于含有共晶或者準共晶并且不含有高熔點的添加金屬的組分溫度相同。例如，波峰釬焊溫度一般為120-280℃和任何氣氛，例如空氣、氮、氫或者它們的混合氣體在釬焊操作時可以使用。正如在下面實施例所描述的，這些實施例僅僅包括指出的實例，但本專利技術不限于這些。這種利用本專利技術的釬料膏形成的連接可以在惡劣的溫度下應用，例如熱循環、熱老化和熱沖擊。實施例1在該實施例中，一般的共晶釬料和本專利技術的釬料在一種熱循環性能試驗中，通過兩種釬料的導線剝離附著力進行比較。由含有96%氧化鋁的1英寸×1英寸×0.025英寸的薄片制備用于兩種釬料的基底，一種絕緣的厚膜Dupont5704印刷到該氧化鋁上。(這里提到的全部Dupont產品可由E.I.dupontdeNemours&Company,Wilmington,DE買到)，這種絕緣敷兩層，該第一層印刷上和在150℃干燥。該第二層然后也印刷上和直接在第一層的頂上干燥。該兩層然后一起燒制。兩個絕緣層中的每一個干燥35-40微米厚，以及燒制后大約為20微米。其次，Dupont7484，一種含鈀和銀的導電的厚膜利用一個具有6個0.080英寸試驗襯片的模子印刷到每一個基座上(每個基底三根導線，每根導線兩個襯片)。Dupont7484的燒制厚度是9-11微米。對于一般的共晶釬料，利用最后得到的基底、釬料Sn62/Pb36/Ag2和在下面的技術報告中的準則制備試件，該技術報告為“TestMethodFo本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種釬料膏組合物包括：（ａ）重量百分比為４－９６％的共晶或準共晶金屬的合金或混合物的細分的顆粒；（ｂ）重量百分比為９６－４％的由純金屬，該金屬的混合物或其合金構成的添加金屬的細分的顆粒，它們具有的熔點至少高于（ａ）中的金屬合金的熔點 ３０℃；（ｃ）一種有機介質。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：RL凱塞揚，
申請(專利權)人：納幕爾杜邦公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]