[發(fā)明專(zhuān)利]一種電流輔助快速制備Cu3Sn/泡沫銅復(fù)合接頭方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011067392.5
• 申請(qǐng)日: 2020-10-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112157327A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫鳳蓮;李響;潘振
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23K1/00
• 分類(lèi)號(hào): B23K1/00;B23K1/20;B23K35/14;H01L21/768;H01L23/373
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1.采用電流輔助焊接的方式快速制備一種耐高溫封裝用Cu₃Sn/泡沫銅復(fù)合接頭，其特征在于，主要步驟包括：

復(fù)合焊片的制備：將純錫塊、泡沫銅(500ppi)經(jīng)過(guò)超聲波清洗的方法去除表面的污漬、油污和氧化物，晾干備用；將純錫塊放入耐高溫的坩堝中，通過(guò)加熱使其完全融化，加熱溫度略高于錫的熔點(diǎn)（232℃）；使用雙輥冷壓機(jī)將清洗過(guò)的泡沫銅從厚度為1mm一次壓縮至0.13mm；將一次壓縮后獲得的泡沫銅涂抹助焊劑后浸入獲得錫熔融液中8s形成復(fù)合結(jié)構(gòu)焊片；將獲得錫和泡沫銅復(fù)合結(jié)構(gòu)焊片使用熱壓機(jī)在300℃、600Mpa下二次壓縮至100μm，剪切成2×2mm的焊片；

（b）通電夾具的設(shè)計(jì)：取兩片表面平整的純鋁片，將鋁片切割成如圖1所示形狀，其中上半部分鋁片的尺寸為10mm×10mm，下半部分鋁片的面積為8mm×10mm；用車(chē)削加工將獲得的鋁片的厚度加工成1mm，保證厚度均勻一致；

（c）通電回路的設(shè)計(jì)：將銅片經(jīng)過(guò)超聲波清洗的方法去除表面的污漬、油污和氧化物，剪切成2×2mm，晾干備用；將（a）獲得的復(fù)合焊片放置在DBC基板上，將芯片放置于（a）獲得的復(fù)合焊片上，形成三明治結(jié)構(gòu)；將正極通電夾具放置在芯片上層，將負(fù)極通電夾具與最下層DBC基板的Cu固定接觸；

通電夾具連接直流電源上，形成一個(gè)完整的串聯(lián)回路；

（d）電流輔助熱壓焊：接通直流電源，調(diào)節(jié)恒定電流參數(shù)確保（c）獲得的串聯(lián)回路正常工作，通過(guò)電流輔助熱壓焊等方式在300℃、0.6Mpa、1A下將芯片與DBC基板用所制備的復(fù)合焊片進(jìn)行焊接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用電流輔助焊接的方式快速制備一種耐高溫封裝用Cu₃Sn/泡沫銅復(fù)合接頭，其特征在于：所述步驟（a）的具體步驟：

（1）錫合金包括但不限于純錫，錫含量99.3%銅含量0.7%錫合金，SAC系釬料中的一種或幾種；

（2）泡沫銅材質(zhì)包括但不限于純銅，黃銅，鎳的一種或幾種；

（3）泡沫銅孔徑在5～500ppi之間，厚度在0.1～40mm之間，孔隙率在50～98%之間；

（4）清洗方法包括但不限于超聲波清洗、振動(dòng)清洗、蒸汽清洗等；

（5）泡沫銅的一次壓縮厚度在0.1～1mm之間；

（6）泡沫銅一次壓縮方式包括但不限于雙輥冷壓機(jī)，液壓機(jī)等方式；

（7）復(fù)合結(jié)構(gòu)焊片的壓縮方式包括但不限于熱壓機(jī)，真空熱壓爐等方式；

（8）復(fù)合結(jié)構(gòu)焊片的壓縮溫度在250～500℃之間；

（9）復(fù)合結(jié)構(gòu)焊片的壓縮壓力在50～600MPa之間；

（10）復(fù)合結(jié)構(gòu)焊片的壓縮后的厚度在10～300μm之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用電流輔助焊接的方式快速制備一種耐高溫封裝用Cu₃Sn/泡沫銅復(fù)合接頭，其特征在于：所述步驟（b）的具體步驟：

（1）通電夾具的材料包括但不限于鋁、金、銀、銅等導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性良好的純金屬和合金；

（2）通電夾具鋁片形狀包括但不限于類(lèi)似的形狀；

（3）通風(fēng)夾具鋁片厚度加工方式包括但不限于車(chē)削加工；

（4）通電夾具鋁片的尺寸在50mm×50mm之內(nèi)，厚度在0.1 mm～10mm之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用電流輔助焊接的方式快速制備一種耐高溫封裝用Cu₃Sn/泡沫銅復(fù)合接頭，其特征在于：所述步驟（c）的具體步驟：

（1）將通電夾具放置在芯片上層不限于正極夾具、負(fù)極夾具；

（2）通電夾具連接電源上包括但不限于直流電源、交流電源；

（3）通風(fēng)回路包括但不限于串聯(lián)、并聯(lián)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用電流輔助焊接的方式快速制備一種耐高溫封裝用Cu₃Sn/泡沫銅復(fù)合接頭，其特征在于：所述步驟（d）的具體步驟：

（1）復(fù)合焊片與Cu基板焊接方式包括但不限于熱壓焊恒溫加熱平臺(tái)、回流焊、波峰焊、恒溫加熱平臺(tái)等方式；

（2）復(fù)合焊片與Cu基板焊接輔助電流在0.1A～60A之間；

（3）芯片與DBC基板焊接溫度在250～500℃之間；

（4）芯片與DBC基板焊接壓力在0.5～100MPa之間。