[发明专利]一种微电子封装用可伐/银合金复合材料及其制备方法

说明书

一种微电子封装用可伐/银合金复合材料及其制备方法，该复合材料中银合金钎料层中Cu的含量为30～35wt％，Ti的含量为0.1～5.0wt％，Ni的含量为0.1～1.0wt％，余量为Ag；可伐合金层为4J29或4J34。制备方法包括：采用真空加压烧结方法制备钎料锭坯，通过热压扩散方式获得复合锭坯，经冷锻成形、中间退火、精密轧制及成品退火，获得厚度为0.15～1.5mm的层状复合材料，其中可伐合金层厚度为0.1～1mm，银合金钎料层厚度为0.01～0.5mm。本发明的可伐/银合金复合材料与陶瓷热膨胀系数匹配性好，可实现与陶瓷件良好封装。钎焊温度适中，封装工艺简单高效，器件封接后不易发生开裂，成品率高。

技术领域

本发明涉及电子封装材料技术领域，具体涉及一种微电子封装用可伐/银合金复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着微电子技术迅猛发展，电子设备、元器件等的微小型化、高密度化、高功率化和多功能化，要求与之配套的封装工艺与封装材料具备高稳定性及高可靠性。封装材料用于支撑和保护半导体芯片和电子电路、辅助散失电子元件热量、传递信号等，对微电子组件寿命至关重要。按照材料组分可将电子封装材料分为塑封封装材料、封装用陶瓷材料和金属封装材料。金属封装材料具有机械强度高、散热性能好等不可替代的特点。传统的金属封装材料包括Cu、Al、Mo、可伐合金等。其中可伐合金具有与无氧铜、陶瓷材料等相近的热膨胀系数，以及良好的真空钎焊性能，广泛应用在电子工业中。它可用来与硬玻璃封接制造高气密性元器件，也可以和陶瓷封接制造高频功率管、整流管，在晶体管和集成电路中用作引出线和引线框架等。然而，采用纯铜作为钎料对可伐进行钎焊，封装温度较高导致芯片损伤，使用银铜合金等焊料时，封接过程常出现无法修复的开裂现象，造成管壳微裂、漏气等问题，严重影响器件可靠性，甚至导致器件失效。应用方尝试采用银铜、可伐合金层叠组装方式封装，但存在成品率低、气密性不佳等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种微电子封装用可伐/银合金复合材料，将钎料和封装材料通过冶金结合形成层状复合材料，从而改善大功率真空管件、半导体器件等在封接过程中因高温、金属层间热应力导致的芯片断裂、管壳微裂、漏气等问题，提高微电子元器件封装成品率及服役可靠性。

本发明的另一目的在于提供上述复合材料的制备方法，该方法操作简便，可实现可伐/银铜钛的高可靠复合，且所制备复合材料厚度适中，利于材料后续预成型。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种微电子封装用可伐/银合金复合材料，为可伐合金层与银合金钎料层依靠冶金结合形成的双层层状复合材料；银合金钎料层中Cu的含量为30～35wt％，Ti的含量为0.1～5.0wt％，Ni的含量为0.1～1.0wt％，余量为Ag；可伐合金层的材料为4J29或4J34；该复合材料的厚度为0.15～1.5mm，其中可伐合金层厚度为0.1～1mm，银合金钎料层厚度为0.01～0.5mm。

如上所述的可伐/银合金复合材料，优选地，所述银合金钎料层中Cu的含量为32～34wt％，Ti的含量为0.5～4.5wt％，Ni的含量为0.2～0.8wt％，余量为Ag。

如上所述的可伐/银合金复合材料，优选地，所述可伐合金片厚度为0.2～0.5mm，银合金钎料片厚度为0.02～0.2mm。

另一方面，本发明提供如上所述的可伐/银合金复合材料的制备方法，采用“钎料混粉-钎料锭坯制备-锭坯表面处理-锭坯复合-冷锻成形-中间退火-精密轧制-成品退火”的工艺流程，包括以下步骤：

(1)钎料混粉

按照质量百分比称取几种原材料粉末，其中Cu的含量为30～35wt％，Ti的含量为0.1～5.0wt％，Ni的含量为0.1～1.0wt％，余量为Ag，在球磨机中进行混粉；

(2)钎料锭坯制备：采用真空加压烧结方法将球磨后的钎料合金粉末制备成锭坯；