[发明专利]微型钎焊搭接接头及搭接方法

说明书

技术领域

本发明为一种新的微型钎焊搭接接头及搭接方法，属于材料连接技术领域，适用于制备微型的钎焊搭接接头，应用于微电子连接的力学、热学以及电学的可靠性研究。该工艺可以有效控制焊点的尺寸，焊缝宽度以及焊接质量，实现钎焊搭接接头的简便，批量制作。

背景技术

微电子连接在电子产品中起机械连接和电气连接的双重作用，连接接头的可靠性决定了电子产品的服役寿命，因此微电子连接的力学、热学以及电学的可靠性研究一直备受关注。尤其是在欧盟正式批准WEEE和RoSH指令，强制要求在欧洲市场上销售无铅电子产品以来，更是激起了工业界和科学界对于无铅钎料焊接接头可靠性的广泛研究。电子产品制造商关注无铅焊点的可靠性评价，研究者更为关注无铅焊点的失效机理。

可靠性研究的关键问题之一就是钎焊接头的选用，既要符合工业生产的实际情况，又要便于展开抽象的科学研究。实际电子产品中焊点尺寸随着微型化的发展已经减小到微米数量级，并且要承受剪切应力，交变温度以及高电流密度的复杂载荷，这就对焊接接头的制作提出了更高的要求。首先，焊接接头的尺寸要保证在百微米级别；其次，焊接接头能够方便进行各项性能的测试，比如力学拉伸，加载高电流密度，显微组织观测等；最后，焊接接头能够标准化批量制作，以适应可要性数据积累的要求。

目前相关研究和文献所使用接头通常都是根据研究者自身需求自行设计，并没有相应的行业标准。比如对于电迁移现象感兴趣的研究者通常使用对接接头的设计，然而对接形式的接头主要受拉应力载荷，和实际的焊点受力状态并不相同，因此在可靠性评价方面具有局限性，只适用于电学可靠性的评价。此外，由于焊缝宽度需要保证在百微米级别，因此钎料要达到相应的尺寸。以前的研究中通常采用将钎料块轧制成薄片，已达到焊缝的尺寸。这种做法存在两个缺陷，一方面从材料本身来说，对于脆性钎料轧制到一定程度便会发生开裂，因此很难达到百微米的尺度；另一方面，用钎料片时样品需要逐个制作，分别把钎料片贴在焊接基板上，这样制作不方便，同时也不利于样品质量的一致性。

发明内容

本发明的目的是克服上述焊接接头制作复杂，质量均一性差，不能批量制作的缺点，同时能够对焊点尺寸，焊缝宽度进行控制，并且保证焊接接头质量的一致性，已满足能够同时进行力学、热学和电学等各方面的可靠性测试的要求。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。

微型钎焊搭接接头，其特征在于，搭接接头为两个狗骨头状的薄片铜基板通过钎焊搭接在一起，其中狗骨头状的薄片铜基板的一端细长，作为颈部，细长的颈部末端作为焊接端，铜基板的另一端宽，作为尾部，并且尾部中心位置打孔，铜基板1厚度为0.2mm-0.6mm，颈部宽度0.5mm-1mm，尾部宽度3mm--5mm。尾部打孔位置在铜基板中心线上，距末端2mm-5mm均可，打孔的孔直径保持在0.8mm-2.5mm之间。

搭接上述微型钎焊搭接接头的方法，其特征在于，采用的设备包括刷膏模具3、网板4等,包括以下步骤：

(1)制备或选取上述的狗骨头状的薄片铜基板；

（2）其次焊接材料的选择上进行了改进，放弃了传统轧制钎料片的方法，选用焊膏2作为焊接材料，焊膏2一般可以选用常规的市售的SnAgCu系列、SnBi系列、SnPb系列以及SnZn系列等均可。焊膏2的使用能够有效的保证焊缝的宽度和形状。

（3）然后根据铜基板1的形状尺寸设计了刷膏模具3和网板4，作为焊膏涂敷的辅助工具，在刷膏模具3上开有和铜基板1形状相同的槽，开槽的厚度和铜基板1的厚度相同，达到槽和铜基板1相匹配，将铜基板1恰好放置在刷膏模具3的槽中，防止铜基板1的水平移动，使铜基板1上表面和刷膏模具3表面保持在同一水平面上，在刷膏模具3上可以一次性开多个相同的槽，同时进行多个铜基板1的焊膏涂敷工作；网板4的厚度与接头的焊缝要求宽度一致，一般在100um-500um之间，在网板4上需要打方形孔，孔尺寸的宽度和铜基板1颈部宽度相同，长度保证在0.5mm-1mm之间。方形孔的数量和布置要求和刷膏模具3上开槽的颈部末端对应。将刷膏模具3槽中填满铜基板1之后，将网板4覆盖在刷膏模具3上，使铜基板1颈部末端暴露在网板4方形孔中；