[發明專利]一種集成電路封裝用AuSn20合金釬料的制備方法和用途

有效

• 申請號: 200910244558.3
• 申請日: 2009-12-30
• 公開（公告）號: CN102114584A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 張昆;章明溪;黃小凱
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬與稀土應用研究所
• 主分類號: B23K35/40
• 分類號: B23K35/40;B23K35/30
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 朱麗華

技術領域

本發明涉及一種貴金屬合金釬料的制備技術，尤其是一種集成電路封裝用AuSn₂₀合金釬料的制備方法和用途。

背景技術

AuSn₂₀作為一種低溫釬料，被用來封裝半導體晶體管可伐鍍金殼。該合金釬料具有低的熔點(278℃)和蒸氣壓，良好的浸潤性和流動性，而且還具有優良的耐腐蝕性及高的導熱性。用此合金釬料焊接的接點，強度不受熱沖擊的影響。

由二元合金相圖可以看出，AuSn₂₀合金在278℃形成共晶，在固態由六方晶格的ξ相和金屬間化合物AuSn所組成。鑄造狀態及退火狀態的AuSn₂₀合金都很脆，很難加工。

現有AuSn₂₀釬料是采用Au片Sn片熱復合，再軋制成型。釬料是非合金狀態，熔點不穩定，熔化時間長并且需要使用助焊劑，焊接后的電子器件需要清洗。而合金釬料熔點為278℃，熔化時間短，不需要使用助焊劑，不需要清洗，器件的性能和壽命均有所提高。

現AuSn₂₀合金釬料由鑄錠到帶材的加工難度極大。用復合法生產的釬料易加工，可以直接軋制到所需的厚度。而合金釬料由于晶體內部由ξ相和金屬間化合物構成，材料的延展性差、易碎，只能允許少量加工。因此采用急冷甩帶技術，得到接近所需厚度的箔帶，再經少量軋制整形，加工到所需的厚度。

發明內容

本發明的目的是提供一種集成電路封裝用AuSn₂₀合金釬料的制備方法和用途，其制得的集成電路用合金釬料可靠性高，并由此方法制得的AuSn₂₀合金釬料可以進一步加工為合格性能的箔帶材和多種規格的深加工制品。

為實現上述目的，本發明采取以下設計方案：

一種集成電路封裝用AuSn₂₀合金釬料的制備方法，其方法步驟如下：

1)按Sn：20％±1％，Au：余量的配比范圍計算、稱重，準備高純金和高純錫材料；

2)將金和錫放入真空熔鑄爐的氧化鋁坩堝中；

3)封爐，抽真空至4～6Pa；

4)升溫，控制升溫速度25～35℃/分鐘；

5)待金和錫全部熔化后，控制熔體的溫度在500～600℃之間，精練4～6分鐘，使其充分合金化，并充分脫氣；

6)澆注，澆注溫度在500～600℃之間，澆注在石墨模中，冷卻后得到AuSn₂₀合金棒；

7)將得到的AuSn₂₀合金棒放入真空急冷甩帶機的帶底孔石英管中，采用高頻感應圈加熱；

8)封爐，抽真空至4～6Pa；

9)升溫，控制升溫速度50～60℃/分鐘；

10)待AuSn₂₀合金棒熔化后，控制熔體的溫度在500～600℃之間，并精煉2～3分鐘，使金屬在熔化狀態下各組分充分混合并合金化。

11)使用真空急冷甩帶機甩帶，讓熔融的合金液體接觸高速旋轉的銅輥，合金液體急速冷卻凝固在甩帶機中的銅輥表面，形成很薄的帶材；甩帶時熔體的溫度控制在500～600℃之間，由石英管上口通入高壓氮氣，氮氣壓力10～15大氣壓，使AuSn₂₀合金熔體從石英管底孔噴出；采用急冷甩帶技術加工成AuSn₂₀合金帶材釬料。

還可將得到的AuSn₂₀合金帶材釬料軋制加工，制成符合設定厚度要求的箔帶材。進一步可將軋制的AuSn₂₀合金合格的合金箔帶材按照設定的尺寸規格進行沖壓加工，制備對應規格的片或環狀的深加工制品。

還應進一步對得到的AuSn₂₀合金箔帶材或深加工制品用酸性清洗液或堿性清洗液通過浸泡法或攪拌法進行清洗。

一種集成電路封裝用AuSn₂₀合金釬料的用途，它是用AuSn₂₀合金通過急冷甩帶再經壓力加工制成高可靠集成電路用合金釬料帶。

一種集成電路封裝用AuSn₂₀合金釬料的用途，它是用AuSn₂₀合金通過急冷甩帶再經壓力加工制成高可靠集成電路用合金釬料預成型制品。

對AuSn₂₀合金材料宜采用真空熔鑄方法獲得合金。這樣可去除合金中的氣體和低熔點易揮發元素，這對高可靠電子器件封裝十分重要。

本發明的AuSn₂₀合金帶材采用沖壓技術制備出制品。