[發明專利]一種功率芯片封裝用錫基復合材料預成型焊片及其制備方法

在審

• 申請號: 202210608485.7
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN115008060A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 周敏波;邢璧元;張新平;史汝增;王壽銀
• 申請（專利權）人: 深圳市興鴻泰錫業有限公司;華南理工大學
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/40
• 代理公司: 深圳市徽正知識產權代理有限公司 44405
• 代理人: 汪棟

1.一種功率芯片封裝用錫基復合材料預成型焊片，其特征是，其是將高溫增強相經由累積疊軋工藝引入并均勻分散到無鉛高錫軟釬料中并制成預成型焊片，該錫基復合材料預成型焊片能在低溫下經短時加熱后形成填充整個焊點的高熔點金屬間化合物，進而得到用于功率芯片封裝界面互連的耐高溫焊點；

所述累積疊軋工藝是將高溫增強相涂覆于無鉛高錫軟釬料之間形成三明治或多層三明治結構后，在設定的溫度下通過循環多次的疊層軋制的壓力加工方法，使高溫增強相在無鉛高錫軟釬料中均勻分散且與無鉛高錫軟釬料完全復合形成復合材料。

2.根據權利要求1所述的功率芯片封裝用錫基復合材料預成型焊片，其特征是，所述高溫增強相為銅、鎳、銀、銅鎳合金或其它能與錫反應生成高熔點金屬間化合物的金屬中的一種或多種；

進一步地，所述高溫增強相的形態是顆粒狀、絲狀、網狀和片狀的一種或多種；

進一步地，所述高溫增強相的顆粒尺寸為0.1-20微米，其絲長度為20-1000微米，其絲或網絲直徑為0.1-20微米，其片厚度為0.1-20微米。

3.根據權利要求1所述的功率芯片封裝用錫基復合材料預成型焊片，其特征是，所述無鉛高錫軟釬料為Sn-Cu合金、Sn-Ag合金、Sn-Ag-Cu合金或純Sn的一種或多種。

4.根據權利要求1所述的功率芯片封裝用錫基復合材料預成型焊片，其特征是，所述錫基復合材料預成型焊片中，無鉛高錫軟釬料與高溫增強相的質量比為6:1～1:1。

5.權利要求1～4中任一項所述的功率芯片封裝用錫基復合材料預成型焊片的制備方法，其特征是，包括如下步驟：

(1)基片制備：按照設定的合金成分進行無鉛高錫軟釬料合金的熔煉，隨后將熔煉好的鑄錠通過壓力加工方法制備成厚度為0.1～0.5毫米的薄片狀預制片，隨后對預制片進行退火軟化；

(2)引入高溫增強相：對預制片進行表面處理，然后將高溫增強相涂覆在預制片表面并堆疊構成“三明治”或多層“三明治”結構，隨后將該結構周邊進行固定；

(3)預軋減薄：通過壓力加工方法將所述“三明治”或多層“三明治”結構減薄至0.1-0.5毫米厚度的預制片；

(4)累積疊軋：對預制片進行表面處理，然后將預制片對折堆疊，對折疊的預制片進行一道次軋制使高溫增強相進一步分散；重復上述方法，完成多層預制片的累積疊軋；

(5)終軋：增大最后道次的壓下量，以提高無鉛高錫軟釬料和高溫增強相界面間的結合質量，并使多層復合預制片的厚度為0.05-0.4毫米；

(6)預成型：將終軋后不平整的多層復合預制片捋平，然后進行退火，將退火后的多層復合預制片通過沖裁方式成型為所需形狀的預成型片，最后獲得功率芯片封裝用錫基復合材料預成型焊片。

6.根據權利要求5所述的功率芯片封裝用錫基復合材料預成型焊片的制備方法，其特征是，步驟(1)中，所述壓力加工方法包括軋制、擠壓或拉拔；

所述壓力加工方法中包括加入金屬熔融覆蓋劑；

退火溫度為90-110℃，退火時間為1-2小時。

7.根據權利要求5所述的功率芯片封裝用錫基復合材料預成型焊片的制備方法，其特征是，步驟(2)中，對預制片進行表面處理的具體方法包括：用不銹鋼刷對預制片表面除氧和粗造化。

8.根據權利要求5所述的功率芯片封裝用錫基復合材料預成型焊片的制備方法，其特征是，步驟(3)中，所述壓力加工方法為軋制方法。

9.根據權利要求5所述的功率芯片封裝用錫基復合材料預成型焊片的制備方法，其特征是，步驟(4)中，對預制片進行表面處理的具體方法包括：用不銹鋼刷對預制片表面除氧和粗造化；

所述累積疊軋溫度為80-150℃，壓下量為50％，累積疊軋的軋制次數為3-8次。

10.根據權利要求5所述的功率芯片封裝用錫基復合材料預成型焊片的制備方法，其特征是，步驟(6)中，退火溫度為90-110℃，退火時間為1-2h。