[發明專利]一種適用于電子封裝的高尺寸穩定性Sn?Ag?Cu焊料

有效

• 申請號: 201610290805.3
• 申請日: 2016-05-04
• 公開（公告）號: CN105834612B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 王斌;涂曉萱;王亞軍;李金州;樊學農
• 申請（專利權）人: 中南大學;東莞市金眾電子有限公司
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/40
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 許飛

技術領域

本發明涉及一種焊料，特別涉及一種適用于電子封裝的高尺寸穩定性Sn-Ag-Cu焊料。

背景技術

伴隨著電子產品向薄、輕、小和數字化、多功能化方向發展，電子元器件的小型化、精密化及高性能化的發展趨勢將進一步加速，使得用于電子封裝的焊點數量增多、尺寸變小、間距越來越窄，而其所承受的熱學、電學、力學載荷卻越來越高。研究表明，電子器件的失效有70%是由封裝和組裝的失效所引起，其中，焊點失效是主要的原因。

焊點在電子封裝中既能作為電氣通道，又能在芯片和基板之間提供機械連接的同時提高導熱率，在電子裝連中得到廣泛應用，所以焊點可靠性問題具有非常重要的研究意義。

高密度集成超細間距電子封裝的發展必然面臨著焊點可靠性下降的挑戰，其中，芯片凸點與焊盤之間由于熱應力集中導致的焊點剝離和凸點之間的互連短路是電子產品中比較常見的失效形式。為了避免這種情況的發生，需要精確有效的控制焊點的尺寸穩定性和服役過程中的導電導熱性能。

Sn-Ag-Cu焊料具有優良的力學性能和可焊性，但是應用過程中發現其服役過程中尺寸穩定性比較差，應用超細間距微電子封裝時的性能無法滿足要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于電子封裝的高尺寸穩定性Sn-Ag-Cu焊料。

本發明所采取的技術方案是：

一種適用于電子封裝的高尺寸穩定性Sn-Ag-Cu焊料，其主要組成金屬元素為Sn、Ag、Cu和Be。

作為上述焊料的進一步改進，Sn、Ag、Cu和Be在焊料中的質量百分比為：Ag ：2.0～3.8% ，Cu ：0.4～0.7%， Be：0.01～1.0%和余量的Sn。進一步的，焊料的質量組成為：Ag ：2.5～3.5% ，Cu ：0.3～0.7%， Be：0.15～0.5%和余量的Sn。

作為上述焊料的進一步改進，焊料中還添加有輔助金屬元素Al、Ni、V中的至少一種。

作為上述焊料的進一步改進，輔助金屬元素在焊料中的質量百分比為0.001～0.5%。

作為上述焊料的進一步改進，Ag與Cu的質量比為（5～6）：1。

作為上述焊料的進一步改進，Al：Ni：V的質量比為（1～2）：（1～2）：1。Al：Ni：V的質量比為2：1：1。

作為上述焊料的進一步改進，輔助金屬元素在焊料中的質量百分比為0.1～0.4%。

一種具有焊點的電路板，焊點使用的焊料如上所述。

本發明的有益效果是：

本發明的焊料，保持了Sn-Ag-Cu焊料合金優良熔融特性、焊接性能及力學性能，又可以顯著提高焊接接頭的彈性模量，使焊點具有較高的強韌性，尺寸穩定性好，特別適用于超細間距電子封裝。所制備的焊點的導電導熱也會得到提高，使得焊點在承受電學、熱學和力學載荷時仍具有優異的綜合服役性能，符合現代電子元器件小型化、精密化及高性能化的發展趨勢，提高了電子產品的使用可靠性和服役壽命。

通過進一步添加微量金屬元素Al、Ni、V中的一種或多種，可進一步提高焊料的高溫抗氧化性能、潤濕性能、流動性、高溫化學穩定性，細化焊料合金，提高焊點的力學性能。

附圖說明

圖1為比較例、實施例2、實施例4制備焊料合金的顯微組織圖；

圖2為比較例、實施例1、實施例2、實施例3制備焊料合金的電阻率比較圖；

圖3為比較例、實施例2、實施例4、實施例6、實施例7、實施例8制備焊料合金的電阻率比較圖；

圖4 為比較例、實施例4制備的焊料合金的DSC曲線；

圖5 為實施例4制備的超細焊粉SEM圖；

圖6 為制備的焊點實物圖；

圖7 為拉伸樣示意圖與實物圖；

圖8為比較例、實施例2、實施例4、實施例8焊點拉伸強度對比圖；

圖9 為使用實施例1-11、比較例焊料制備焊點的潤濕鋪展圖。

具體實施方式

一種適用于電子封裝的高尺寸穩定性Sn-Ag-Cu焊料，其主要組成金屬元素為Sn、Ag、Cu和Be。焊料中還包括不可避免的雜質。