[發明專利]基于鋅的無鉛焊料組合物

有效

• 申請號: 201480065983.5
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN105764645B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 李健行;D.E.斯蒂爾;R.G.湯森;K.B.阿爾鮑夫;吳曉丹
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: B23K35/28
• 分類號: B23K35/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬蔚鈞;徐厚才

公開了具有無鉛焊料的電子封裝布置。特別地，公開了無鉛焊料組合物和與其一起使用的引線框結構。該無鉛焊料組合物可以是基于鋅的，并可以包含作為主要組分的鋅、鋁和鍺，和作為次要組分的鎵和鎂。該無鉛基于鋅的焊料組合物可以表現出例如期望的熔融特性、機械特性和潤濕特性。

技術領域

本公開內容涉及具有無鉛焊料的電子封裝布置（electronics packagingarrangement）。特別地，本公開內容涉及無鉛焊料組合物和與其一起使用的引線框結構。

現有技術描述

焊料用于多種機電和電子裝置的制造和組裝。例如，在電子制造行業中，焊料用于在芯片和引線框之間產生焊接連接。過去，焊料組合物通常包含大量的鉛以提供具有所需特性，如熔融特性、機械特性、潤濕特性和熱特性的焊料組合物。還已經開發了一些基于錫的焊料組合物。

近來，已經嘗試生產提供所需性能的無鉛和無錫焊料組合物。一類無鉛焊料是基于鋅的焊料, 其是包含作為主要組分的鋅，以及其它合金元素如鋁和/或額外元素的合金，如例如在轉讓給本發明的受讓人的題為“Lead-Free Solder Compositions”的美國專利申請系列號13/586,074（美國專利申請公開號2013/0045131）中所述的那樣，其全部公開內容通過引用明確地并入本文。

發明概述

本公開內容提供了具有無鉛焊料的電子封裝布置。特別地，本公開內容提供了無鉛焊料組合物和與其一起使用的引線框結構。

該無鉛焊料組合物可以是基于鋅的。該焊料組合物可以包含作為主要組分的鋅、鋁和鍺，以及作為次要組分的鎵和鎂。該無鉛基于鋅的焊料組合物可以表現出例如期望的熔融特性、機械特性和潤濕特性。

該引線框結構可以包括金屬引線框、防止引線框氧化的金屬阻隔層，以及促進焊料如無鉛基于鋅的焊料在通過將芯片連接到引線框上的管芯連接（die-connect）過程期間均勻潤濕到引線框上的相對薄的潤濕促進層。例如，該引線框和該潤濕促進層可以由銅構成，并且該阻隔層可以由鎳構成。在焊料的流動和凝固期間形成銅/鋅金屬間層。在銅層中基本上所有的銅在銅/鋅金屬間層的形成期間被消耗，并且該金屬間層足夠薄以便在電子封裝布置的制造和后續使用期間抵抗內部破裂故障。

在其一種形式中，本公開內容提供了一種焊料組合物，其包含作為第一主要組分的鋅、作為第二主要組分的鋁、作為第三主要組分的鍺、作為第一次要組分的鎵、和作為第二次要組分的鎂，其中各次要組分以小于各主要組分的量存在于該焊料組合物中。

在其另一種形式中，本公開內容提供了一種焊料組合物，其包含大約77至大約93重量%的鋅、大約3至大約15重量%的鋁、大約3至大約7重量%的鍺、大約0.25至大約0.75重量%的鎵和大約0.125至大約0.375重量%的鎂。

在其又一種形式中，本公開內容提供了包含無鉛基于鋅的焊料組合物的焊絲。

在其再一種形式中，本公開內容提供了一種電子封裝布置，其包括芯片和接合到該芯片的引線框結構，該引線框結構包括金屬引線框、在該金屬引線框上的金屬阻隔層、和在該金屬阻隔層上并接合到該芯片的金屬間層，該金屬間層由在金屬阻隔層上的潤濕促進層與無鉛基于鋅的焊料組合物形成。

附圖簡要說明

通過參考與附圖結合的本發明實施方案的以下描述，本公開內容的上述及其它特征和優點以及實現它們的方式將變得更加明確，并且本發明自身將更好地被理解，其中：

圖1A是包括連接到引線框的芯片的示例性電子封裝布置的橫截面示意圖。

圖1B是圖1A的一部分的局部視圖。

圖2A是圖1A和1B的電子封裝布置中使用的示例性引線框結構的橫截面示意圖。

圖2B是圖2A的一部分的局部視圖。