[发明专利]一种复合钎料、焊点制备方法和应用

说明书

本申请属于钎料材料技术领域，尤其涉及一种复合钎料、焊点制备方法和应用。本申请提供了一种复合钎料、焊点制备方法和应用；其中，所述复合钎料由铟颗粒、锡颗粒以及铜颗粒组成，所述复合钎料中铜颗粒的质量分数不大于50％，当使用该复合钎料制备焊点时，在焊点中心区域原位反应生成金属间化合物的同时，可使钎料与上下金属界面的反应生成的金属间化合物厚度变薄，减少了剪切过程的应力集中现象，且钎料发生原位反应，减少了钎料中金属颗粒冷却凝固过程体积收缩产生的收缩孔洞；本申请提供的一种复合钎料、焊点制备方法和应用可以解决现有技术中应用于TLP键合技术的钎料无法同时满足低温键合，高温服役的技术问题。

技术领域

本申请属于钎料材料技术领域，尤其涉及一种复合钎料、焊点制备方法和应用。

背景技术

新一代大功率电子器件中不仅要求钎料键合后焊点力学强度较高，还对焊点耐高温和耐强电流等方面提出了更高的要求。

而瞬态液相(Transient Liquid Phase，TLP)键合技术是在一定温度和压力作用下使低熔点金属钎料熔化成为液相与高熔点固相金属进行扩散及反应，经过等温凝固后形成了包含大量金属间化合物(IMC)的焊缝，利用金属间化合物的耐高温、耐强电流的优越物理性能对封装的上下基板进行稳定的连接，而目前应用于TLP键合技术的钎料体系主要有锡(Sn)基和铟(In)基两大类，其中，Sn基体系的优势在于键合形成的金属间化合物熔点高，强度高，脆性低，耐高温等，但无法满足低温键合的目的；而In基体系的优势在于键合温度低，良好的抗疲劳性能，延展性好等，却无法满足高温服役的要求。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种复合钎料、焊点制备方法和应用，可以解决现有技术中应用于TLP键合技术的钎料无法同时满足低温键合，高温服役的技术问题。

本申请第一方面提供了一种复合钎料，所述复合钎料由铟颗粒、锡颗粒铜颗粒组成；

所述复合钎料中铜颗粒的质量分数不大于50％。

优选的，所述复合钎料中铜颗粒的质量分数为10％。

需要说明的是，当复合钎料中铜颗粒的质量分数为10％时，铟颗粒、锡颗粒与铜颗粒发生原位反应，不仅可以使得铟颗粒、锡颗粒与上下金属界面的反应生成的金属间化合物厚度变薄，减少了剪切过程的应力集中现象，还由于铜颗粒与铟颗粒、锡颗粒发生原位反应生成的金属间化合物Cu₆(In，Sn)₅相团聚成岛屿状，增加了焊点内部结构的复杂性，从而提高了焊点的力学性能。

优选的，所述复合钎料中铜颗粒的质量分数为20％。

需要说明的是，当复合钎料中铜颗粒的质量分数为20％时，铟颗粒、锡颗粒与铜颗粒发生原位反应在焊点内部生成的岛屿状金属间化合物Cu₆(In，Sn)₅相数量较多，从而可以相互之间发生连接，增加了焊点内部结构的复杂性与强度；同时，还包括少量Cu颗粒没有与铟颗粒、锡颗粒反应原位反应，被金属间化合物Cu₆(In，Sn)₅相包裹，阻碍焊点内部金属间化合物Cu₆(In，Sn)₅相在剪切过程中的位错与撕裂，起到晶内弥散强化作用，从而进一步提高了焊点的力学性能。

优选的，所述复合钎料中铜颗粒的质量分数为30％。

优选的，所述复合钎料中铜颗粒的质量分数为40％。

优选的，所述复合钎料中铜颗粒的质量分数为50％。

优选的，所述铟颗粒的粒径为3-5微米，锡颗粒的粒径为3-5微米，铜颗粒的粒径为10微米。

本申请第二方面提供的一种应用上述复合钎料制备焊点的方法，包括以下步骤：

步骤1，将复合钎料与助焊剂混合，得到焊点原料；