动态的钎料膏成份制造技术

一种钎料膏组合物包括（ａ）重量百分比为４－９６％的共晶或准共晶金属合金或混合物的细分的颗粒；（ｂ）重量百分比９６－４％的由纯金属，它们的混合物或其合金构成的添加金属的细分的颗粒，它们具有的熔点至少高于在（ａ）中金属合金３０℃；以及（ｃ）一种有机介质。该钎料膏特别适用于在微电子装配中将金属化部件表面装配到金属基底上。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种钎料膏组合物，本专利技术特别涉及到一种用于微电子装配的钎料膏组合物。钎焊是用于金属或者镀金属的物件机械的和电连接的一种低温手段。一种选择的低熔点的熔化的金属合金构成了这种连接。在微电子装配中，在装配组件中钎焊是最后的步骤之一。分立的构件利用管脚，导线或表面金属衬片装配在一起。基底制备成带有互补的插孔或者金属镀层，用于安装上述构件。最后，这些构件钎焊到该基底上。一般的共晶的和准共晶的金属合金及混合物用于这种钎料膏中。这种钎料膏中具有低的熔点，通常大约为100-200℃，允许波峰钎焊温度低到120-220℃。这种钎焊的低温度使得其用于微电子装配具有特殊的优点。在要连接的零件上的热应力是最小的，以及这种零件的整体，特别是其中易熔化的接线图案，不必利用以后的低温钎料操作来兼顾。但是，钎焊连接又是有缺点的。特别值得注意的是，该钎焊连接在以后的高温处理或者用于热恶化的环境中使用时能够损坏，例如在汽车机罩之下。当温度接近该钎料金属的熔点时，该钎料金属就变软和流动。钎焊料中的金属开始不希望的散布到周围的金属镀层上。从而上述机械和电的连接可被完全破坏。以及当这种钎料涂敷到陶瓷表面上的金属镀层时，该钎料腐蚀金属镀层一陶瓷界面，造成金属镀层脱开该陶瓷。为了试图克服一般的钎料的这种缺点，提出了改进的钎料成份。在“Metallurgica et Materialia”(25卷 P2323-2328，1991年)中，Betrabet等人提出另外一种含有金属间化合物Ni3 Sn4颗粒的准共晶钎料膏。类似的在1992年在加拿大Anaheim的92西方各国的“国际电子装配和产品讨论会”(NEPCON)上，Clough等人揭示了一种共晶钎料膏，其添有一种铜和金属间化合物Cu6Sn5的颗粒。Betrabet等人发现，金属间的Ni3Sn4是有益的，而Ctough等人认为添加的钎料膏组合物没有明显的优点。目前仍然需要有一种在恶劣的温度条件下于一定的时间内可靠工作的钎料膏组合物。本专利技术是一种钎料组合物，该组合物包括(a)重量百分比为4-96%的细分的共晶或者准共晶金属合金或者混合物;(b)重量百分比为96-4%的由纯金属、它们的混合物或者合金构成的细分的添加金属的颗粒，它们具有熔点为120℃-1100℃或者至少高于在(a)中的合金30℃;以及(c)一种有机的介质。共晶的或者准共晶的钎料膏成份基本上包括一种共晶的或者准共晶的金属合金或者混合物和一种有机的介质。焊剂是任选的。在“SolderPasteinElectronicsPackaging”(Hwang，P.73，VanNostrandReinholdNewYork)中揭示了。做为这种焊料组合物的例子。这种特别用于微电子装配的共晶金属合金是Sn63/Pb37.Sn42/Bi58，Sn95/Sb5，Pb30/In70，Au80/Sn20以及Au88/Ge12。准共晶合金和混合物具有的成份和性能类似于共晶合金。例如Sn60-62/Pb40-38和Sn64-66/Pb36-34是一种准共晶合金和混合物。与在共晶合金中成份不同的少量的金属也可以存在于准共晶中，Ag.In.Cd和Sb可以做为这种另外的金属的例子，这些金属的量小于5%，一般为1-3%是合适的。添加的金属由纯金属，纯金属的混合物或者纯金属的合金组成。该添加金属的熔点应当至少高于在焊料膏组合物中的共晶或者准共晶金属合金的熔点30℃。通常，添加金属的熔点是120℃-1100℃。适合的添加金属可以是由纯金属，它们的混合物或者它们的合金，它们符合于上述的熔点标准，并且可与组合物中的共晶或准共晶合金相容，这些金属包括铅、锌、锑、银和铜、它们的混合物，合金以及与锡、铋或铟的合金。有机介质主要是作为金属颗粒的载体并提供所期望的流变性，在此所用的流变性主要是指在给定的条件(如，印刷或其它涂敷条件)下焊料膏的流动和变形。公知焊料膏中的有机介质均可用于本专利技术的组合物中。焊料膏中焊剂的作用是化学清理要焊接的表面、清理焊料(SolderPowder)表面并在回流(reflow)过程中保持基底表面和导线的内接表面的清洁，从而可以在钎焊合金与连接的表面之间形成好的润湿性和金属连续性。所以，概括地说，通常在钎焊领域应用的能够对金属氧化物提供好的反应性及清洁金属的任何化学物均可用作焊剂，在某些情况下，在钎焊回流过程中使用熔剂/还原炉气氛，以减少钎焊合金及要连接表面的表面氧化物。当存在有机介质和焊剂时，它们在完成钎焊过程时实际均是暂时的，其或者在加热(回流)阶段由挥发，分解和反应部分排出，或者在后续的清理步骤而去除。在固定的基底上，回流之后的金属接缝是最后钎焊熔合区中准一有用的部分。本专利技术的钎料膏组合物可以用传统的工艺来配制，如，共晶或准共晶金属合金的颗粒和添加金属的颗粒可以与液态有机介质混合。另一方面，在液态有机介质中一种共晶或者准共晶金属颗粒的混合物可以与在液态有机介质中的第二种含有添加金属颗粒的混合物相结合，条件是这两种有机介质应当是相同的或者相容的。该最终的钎料膏一般将含有占组合物中的金属总重量的4-96%的共晶或准共晶金属，和96-4%的添加金属，较好的是共晶或准共晶成份10-50%加添金属占90-50%，更好是共晶成份或准共晶成份占15-30%和85-70%的添加金属，最好是20-30%的共晶或准共晶成份，80-70%的添加金属。涂敷钎料膏的一般的工艺例如网板或模板印刷法或者喷射法涂敷，这些方法可以用于涂敷本专利技术的焊料膏。另一方面，该成份可以用喷墨印刷法或者予先流到连接的零件之一上。管脚、导线、表面金属。电镀金属口和任何其它的电镀金属的构件可以有设置在具有附加的金属喷镀层的基底上的表面。该波峰焊的温度大致与用于含有共晶或者准共晶并且不含有高熔点的添加金属的组分温度相同。例如，波峰钎焊温度一般为120-280℃和任何气氛，例如空气、氮、氢或者它们的混合气体在钎焊操作时可以使用。正如在下面实施例所描述的，这些实施例仅仅包括指出的实例，但本专利技术不限于这些。这种利用本专利技术的钎料膏形成的连接可以在恶劣的温度下应用，例如热循环、热老化和热冲击。实施例1在该实施例中，一般的共晶钎料和本专利技术的钎料在一种热循环性能试验中，通过两种钎料的导线剥离附着力进行比较。由含有96%氧化铝的1英寸×1英寸×0.025英寸的薄片制备用于两种钎料的基底，一种绝缘的厚膜Dupont5704印刷到该氧化铝上。(这里提到的全部Dupont产品可由E.I.dupontdeNemours&Company,Wilmington,DE买到)，这种绝缘敷两层，该第一层印刷上和在150℃干燥。该第二层然后也印刷上和直接在第一层的顶上干燥。该两层然后一起烧制。两个绝缘层中的每一个干燥35-40微米厚，以及烧制后大约为20微米。其次，Dupont7484，一种含钯和银的导电的厚膜利用一个具有6个0.080英寸试验衬片的模子印刷到每一个基座上(每个基底三根导线，每根导线两个衬片)。Dupont7484的烧制厚度是9-11微米。对于一般的共晶钎料，利用最后得到的基底、钎料Sn62/Pb36/Ag2和在下面的技术报告中的准则制备试件，该技术报告为“TestMethodFo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钎料膏组合物包括：（ａ）重量百分比为４－９６％的共晶或准共晶金属的合金或混合物的细分的颗粒；（ｂ）重量百分比为９６－４％的由纯金属，该金属的混合物或其合金构成的添加金属的细分的颗粒，它们具有的熔点至少高于（ａ）中的金属合金的熔点 ３０℃；（ｃ）一种有机介质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RL凯塞扬，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]