[發明專利]錫-銻-銀-鎳合金態箔狀釬料及其制備方法

有效

• 申請號: 201010623783.0
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102528314A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 章明溪;劉文龍;李彬
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬與稀土應用研究所
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23P15/00;H01L23/488
• 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Sn-Sb-Ag-Ni合金態箔狀釬料及其制備方法，屬于有色金屬合金焊料領域，，主要用于高可靠集成電路的氣密性封裝。

背景技術

氣密性封裝焊料是保證集成電路高可靠的關鍵材料，不僅要求焊料具有良好的工藝加工性能和焊接性能，尤其在175℃/96h高溫存貯后，集成電路的漏氣速率要小于1×10^-7-5×10^-8大氣壓·厘米³/秒，這樣才能保證集成電路的可靠性。

查閱現有的專利文獻，和本發明最相近的用于高可靠集成電路氣密性封裝焊料是金-錫合金，其化學成分(質量百分比)為Au，80％；其余為Sn和雜質，牌號為AuSn20，金-錫合金具有優良的封裝性能，是國外高可靠集成電路的通用封裝焊料，但不易加工成材，國外都不介紹它的加工工藝。更引人關注的是金-錫合金含有80％的黃金，價格昂貴，每封裝百萬只集成電路需要黃金40-43公斤。雖然金-錫合金價格昂貴，但由于它具有良好的封裝性能，國內外的高檔軍用產品仍在使用。但為了力爭不用或少用黃金，國內外在省金代金方面做了大量工作，國內1976年以后研制出錫銀銅焊料(SnAgCu3-0.5)，其化學成分(重量百分比)為：Ag，3％；Cu，0.5％；其余為Sn和雜質。少金的錫金焊料(SnAu10)，其化學成分(重量百分比)為Au，10％；其余為Sn和雜質。大量的生產實踐表明，這兩種合金都不是理想的氣密性封裝焊料。在高溫存貯性能方面，抗氧化性以及電路外觀質量上都取代不了金-錫合金。由于這兩種合金的高溫存貯極限溫度是150℃，既達不到175℃高溫篩選溫度的要求，也達不到美國TEXAS儀器公司存放溫度(-60～160℃)范圍，故只能在一般軍用和民用產品上使用。關鍵軍用產品仍在使用AuSn20合金。

發明內容

本發明的目的是提供一種錫-銻-銀-鎳合金，用其制得一種錫-銻-銀-鎳合金態箔狀釬料，使用該釬料封裝集成電路在封裝性能上可以和AuSn20合金相比，而大大優于SnAgCu3-0.5和SnAu10。

本發明的另一目的是提供一種錫-銻-銀-鎳合金態箔狀釬料的制備方法。

為實現上目的，本發明采取以下設計方案：

一種錫-銻-銀-鎳合金，其成分組成及質量百分比為：銻，8-11％％；銀，3-20％；鎳，1-2.5％；錫，余量。

所述的錫-銻-銀-鎳合金優選的成分組成及質量百分比為：Sb，10±1％；Ag，4.5±0.5％；Ni，2±0.5％；Sn：余量。

一種錫-銻-銀-鎳合金態箔狀釬料，其由上述的錫-銻-銀-鎳合金制得。

一種上述的錫-銻-銀-鎳合金態箔狀釬料的用途，其主要用于集成電路的氣密性封裝焊料。

一種錫-銻-銀-鎳合金態箔狀釬料的制備方法，其方法步驟如下：

a)選擇高純錫、銻、銀和鎳，按上述的錫-銻-銀-鎳合金的配比范圍計算各所需的重量，稱重備料；

b)先分別制備中間合金SnAg50及SnNi10；

c)用軋機將上步驟得到的SnAg50和SnNi10中間合金板軋碎，用于錫-銻-銀-鎳合金態箔狀釬料的配料，待用；再按計算出的配比量將錫錠放入石墨坩堝中，升溫至產生熔池后的溫度(250±10℃左右)，繼續升溫至400℃-450℃，加入中間合金SnAg50、SnNi10和金屬銻，完全熔化后用石墨棒充分攪拌，排渣；使溫度在450℃，用石墨棒充分攪拌均勻后，立即澆鑄，得到錫-銻-銀-鎳合金焊料鑄錠；

d)將獲得的錫-銻-銀-鎳合金焊料錠開坯軋制，首先將其由30mm反復熱軋至6mm，再反復冷軋至0.8mm，切邊，將裂邊切掉；

e)退火，180～200℃保溫30分鐘，將退火爐門打開10～15分鐘，使帶材表面粘附的煤油揮發，得到錫-銻-銀-鎳合金態箔狀釬料半成品帶；

f)將半成品帶繼續精軋，由0.8mm軋至0.12mm或0.10mm成品后切邊，檢驗。

所述錫-銻-銀-鎳合金焊料錠開坯軋制由30mm熱軋至6mm的具體過程是：將錫-銻-銀-鎳合金焊料錠放入箱式退火爐，在180～200℃下保溫1小時熱軋開坯；保溫時間終了，迅速取出合金錠，在Φ310軋機軋制兩個道次，放回箱式退火爐繼續加熱20分鐘，再取出迅速軋制兩個道次，如此反復，將該半成品錫-銻-銀-鎳合金焊料板由30mm軋至6mm，然后退火，180～200℃保溫30分鐘；接下來冷軋，由6mm軋至0.8mm，切邊，將裂邊切掉。