[發(fā)明專利]復(fù)合材料焊料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810001639.6
• 申請日: 2008-01-07
• 公開（公告）號: CN101480763A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉海
• 申請（專利權(quán)）人: 三星電子株式會社;三星半導(dǎo)體(中國)研究開發(fā)有限公司
• 主分類號: B23K35/22
• 分類號: B23K35/22
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 郭鴻禧;李云霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及適用于將電子元件進行互連的焊料，具體地講，涉及一種金屬焊料基陶瓷晶須增強的復(fù)合材料焊料以及該復(fù)合材料焊料的制備方法。

背景技術(shù)

焊料互連是各級電子互連的重要方式之一，主要用于倒裝芯片(flipchip)、球柵陣列封裝(BGA)、四側(cè)引腳扁平封裝(QFP)等封裝技術(shù)。在適用于將電子元件進行互連的焊料中，錫鉛焊料以其優(yōu)異的性能和低廉的成本而成為電子互連領(lǐng)域中主要采用的焊接材料。近來，由于減少和防止環(huán)境污染的原因，無鉛焊料逐漸引起了人們的關(guān)注。目前，所開發(fā)的無鉛焊料主要包括二元合金無鉛焊料和多元合金無鉛焊料。二元合金無鉛焊料的示例為Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Sb等；多元合金無鉛焊料的示例為Sn-Ag-Cu、Sn-Zn-Bi、Sn-Ag-Bi-Cu、Sn-Ag-Bi-In、Sn-Ag-Bi-Cu-Ge等。

然而，由于電子設(shè)備的日益小型化和多功能化的發(fā)展趨勢需要不斷地提高電子元件的集成度，因而也需要不斷地改進焊料的性能，從而使焊料能夠經(jīng)受長時間的加熱、溫度變化、熱膨脹差異、機械振動等的影響，并防止裂紋等缺陷的產(chǎn)生和擴展，進而提高半導(dǎo)體裝置中電子互連的可靠性。

因此，開發(fā)與利用性能優(yōu)異的焊料成為人們研究的重點。

為了提高焊料的性能，可以采用優(yōu)化金屬焊料的組成、將焊料顆粒納米化和添加增強體等多種方式，其中關(guān)于添加增強體方面的研究最為豐富。例如，可以向金屬焊料中添加金屬納米顆粒，諸如Cu、Mo、Ta等納米顆粒，從而提高焊料的微觀硬度；可添加微量稀土元素，諸如Sc、La、Ce、Er、Y等，從而細(xì)化晶粒，提高焊料的潤濕性能，并提高焊料的斷裂韌性；可添加惰性材料，諸如納米多面低聚倍半硅氧烷(POSS)材料(如圖1a所示)，POSS作為惰性的無機/有機混合材料可增強金屬焊料與增強體之間的相互作用，從而提高焊料的機械性能；可物理或化學(xué)地添加金屬間化合物，諸如納米Cu₆Sn₅材料(如圖1b所示)，從而提高焊料的蠕變應(yīng)變率敏感性等性能；可以向液態(tài)金屬焊料中添加細(xì)小的鐵磁顆粒，這種細(xì)小的分散質(zhì)顆粒可提高焊料的抗變形和抗蠕變能力；可以添加陶瓷顆粒，諸如Al₂O₃顆粒等，從而提高焊料的機械性能；此外，還可以添加氧化鈦、氧化鋯和氮化鋁等氧化物或氮化物顆粒，以提高焊料的微觀硬度。

雖然這些增強體可以起到分擔(dān)基體所承受的載荷、增加基體中的位錯等作用，從而提高焊料承受熱疲勞和機械沖擊的能力，但是目前研究的這些增強體仍然具有多方面的缺點。例如，微量元素的添加對焊料性能的提高非常有限，金屬間化合物常常由于回流過程中與基體的反應(yīng)而導(dǎo)致互連強度降低，而氧化鋁等顆粒則會在回流過程中存在團聚問題，并影響焊料與焊盤的潤濕性能等。

因此，仍然需要對焊料的增強體進行不斷的探索和研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合材料焊料，該復(fù)合材料焊料具有較高的抵抗蠕變和抵抗裂紋擴展的能力。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種復(fù)合材料焊料的制備方法，以制備能夠有效地提高焊料抵抗蠕變和抵抗裂紋擴展的能力的復(fù)合材料焊料。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種電子組件，以提高電子組件的可靠性。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種電子元件的連接方法，以提高電子互連的可靠性。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料焊料，該復(fù)合材料焊料包含作為基體的金屬焊料和作為增強體的SiC晶須，其中金屬焊料可以為含鉛金屬焊料或無鉛金屬焊料，SiC晶須所占的體積百分比可以為0.1％-30％，直徑可以為0.5-1微米，長徑比可以為20:1至40:1。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料焊料的制備方法，包括：(a)將作為基體的金屬焊料與作為增強體的SiC晶須進行混合，得到混合物；(b)使上述混合物成型，得到復(fù)合材料焊料。其中金屬焊料可以為含鉛金屬焊料或無鉛金屬焊料，SiC晶須所占的體積百分比可以為0.1％-30％，直徑可以為0.5-1微米，長徑比可以為20:1至40:1。該制備方法可以采用攪拌鑄造、粉末冶金、擠壓鑄造或噴射沉積方式中的一種。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種電子組件，該電子組件由至少兩個電子元件連接組成，所述連接采用如上所述的復(fù)合材料焊料。其中所述至少兩個電子元件包含有源器件和無源器件中的至少一種。