CN102364665B - 集成电路封装材料的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成电路封装材料的合成方法，先将锡银常规熔炼成锭，再与铅无流隔氧剧冷成型，得目标三元金属锭。本发明采用无流浇铸的方法进行铸锭，能够克服现有金属液在铸锭过程中需要流动而导致的偏析、晶粒变大的弊病，所制得的焊接材料颗粒小于50微米，且颗粒大小均匀一致，使焊接元件性能可靠。本发明适用于合成航天、空客飞机、高档汽车、高档电器等领域器件用半导体材料的焊接材料。

Description

集成电路封装材料的合成方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种半导体焊接材料的合成，具体地说是一种集成电路封装材料的一种合成方法。 

背景技术

目前焊接材料的合成方法有真空合成和普通合成，不能满足集成电路高精度器件的焊接要求。具体而言就是： 

（1）  真空合成

用高频真空熔炼，炉根据焊料要求按重量称重和在一起加温电磁搅拌合成。所制得的部分合金，其金属颗粒的直径远远大于50微米，最大可至133微米，因此导致焊接后的元器件在使用时因金属颗粒大、不均而存在的热胀系数不同问题，造成器件芯片脱开或龟裂、局部热点、结退化、开路、高阻、短路和热阻增加引起的二次击穿等等，直接导致使用寿命降低。

因此，真空合成不能满足高精度器件的要求。 

（2）  普通合成 

在大气中根据焊料要求按重量称重和在一起加温，机器搅拌合成。造成氧化物过多，使焊接中脱焊电阻增加，也不能满足高精度器件的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种集成电路封装材料的合成方法，采用铅、锡、银为原料，采用无流浇铸的方法进行铸锭，能够克服现有金属液在铸锭过程中需要流动而导致的偏析、晶粒变大的弊病，所制得的焊接材料颗粒小于50微米，且颗粒大小均匀一致，使焊接元件性能可靠。 

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是： 

一种集成电路封装材料的合成方法，制成所述集成电路封装材料有效成份的原料包括重量份数比为2：1：37的锡、银、铅，该合成方法按照以下步骤顺序进行：

(1) 熔炼

取锡与银，在真空熔炼炉（设备本身带有电磁搅拌）中加热至熔融，冷却成型，得锡银二元金属锭A；

取铅，与锡银二元金属锭A，在敞口耐高温容器中加热至400—450℃熔炼至熔融，得熔融三元金属液体B； 

(2) 去除氧化渣

对熔融三元金属液体B进行搅拌，去氧化渣，得待铸金属液C；

(3)铸锭

将待铸金属液C进行无流隔氧剧冷成型，即得。

作为本发明的一种限定，所述无流隔氧剧冷成型即： 

将15—30℃恒温的敞口模具，快速浸入到熔融三元金属液体C中，停留5—8min，提起，快速冷却成型。

作为本发明的另一种限定，所述步骤（1）前还设有步骤（1′），即： 

（1′）表面处理

取锡、铅、银，分别去除表面氧化皮。

表面去除氧化皮，保证材料纯度。 

作为本发明的进一步限定，所述步骤（1）与步骤（1′）间还设有步骤（1″），即： 

（1″）纯度分析

对锡、铅、银进行纯度分析，选用纯度为99.99%以上的原材料。

对原料的纯度要求较高，避免成品中杂质含量过高、过多，影响焊接元件的使用性能。 

说明：本发明所述的“无流隔氧剧冷成型”中，“无流”是指铸锭时金属液无流动，避免过程中发生偏析现象带来晶粒变大的可能，因此能控制铸锭时合金的均匀度；“隔氧”是指不能让氧气进入待铸金属液中，避免氧化物的生成影响合成材料的品质、焊接元件的性能，待铸金属液本身就具有这种隔氧作用；“剧冷”，是指快速冷却，这种冷却方式能够控制金属晶粒大小不使长大。 

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：本发明以铅－锡－银为原料，采用无流铸锭成型的方法，制得的焊接材料颗粒小于50微米，且颗粒大小均匀一致，从而使焊料颗粒的热胀系数相同，避免了焊接器件脱开、龟裂、局部热点、结退化、开路、高阻、短路、热阻增加引起的二次击穿等现象，延长器件的使用寿命。本发明适用于合成航天、空客飞机、高档汽车、高档电器等领域器件用半导体材料的焊接材料。 

本发明下面将结合说明书附图与具体实施例作进一步详细说明。 

附图说明

图1是本发明实施例的工艺流程图； 

图2是本发明实施例的合成过程示意图。

图中：1—模具；2—起重设备；3—待铸金属液；4—容器。 

具体实施方式

实施例

一种用于集成电路封装材料的合成方法，其工艺流程参考图1。 

该材料以重量份数比为2：1：37的锡、银、铅制成，其合成方法按照以下步骤顺序进行： 

①表面处理

取锡、铅、银，通过机器处理扒皮实现表面除氧化皮。

② 纯度分析 

采用WFX-110原子吸收分光光度计进行纯度分析，选用纯度在99.99%以上的原材料。

③熔炼 

取锡与银，于真空熔炼炉中加热至熔融（一般要加热到1000℃以上，因为银的熔点为1000℃；设备本身带有电磁搅拌功能）后，冷却成型，得锡银二元金属锭A；

取铅，与锡银二元金属锭A于敞口耐高温不锈钢容器4中加热至400—450℃，使它们熔融，得熔融锡-银-铅三元金属液体B；

 ④去除氧化渣

对熔融锡-银-铅三元金属液体B进行机械搅拌，人工捞渣以去除氧化渣，得待铸金属液3；

 ⑤) 无流隔氧剧冷成型铸锭

将恒温15—30℃左右的敞口模具1，快速浸入到待铸金属液3中，5—8min，利用起重设备2将模具1自敞口耐高温容器4中向上提起，快速冷却（比如水冷），取出锭块即得。

本步操作过程可参考图2，图2中的箭头表示起吊方向。 

本实施例的容器4也可选用其它材料的制品，只要是耐高温，且在加热熔炼过程中不会产生二次污染即可。 

Claims (3)

1.一种集成电路封装材料的合成方法，制成所述集成电路封装材料有效成份的原料包括重量份数比为2：1：37的锡、银、铅， 其特征在于：该合成方法按照以下步骤顺序进行：

(1) 熔炼

取锡与银，在真空熔炼炉中加热至熔融，冷却成型，得锡银二元金属锭A；

取铅，与锡银二元金属锭A，在敞口耐高温容器中加热至400—450℃熔炼至熔融，得熔融三元金属液体B； 

(2) 去除氧化渣

对熔融三元金属液体B进行搅拌，去氧化渣，得待铸金属液C；

(3)铸锭

将待铸金属液C无流动隔氧剧冷成型，即得；

所述无流动隔氧剧冷成型即：

将15—30℃恒温的敞口模具，快速浸入到熔融三元金属液体C中，停留5—8min，提起，快速冷却成型。

2.根据权利要求1所述的集成电路封装材料的合成方法，其特征在于：所述步骤（1）前还设有步骤（1′），即：

（1′）表面处理

取锡、铅、银，分别去除表面氧化皮。

3.根据权利要求2所述的集成电路封装材料的合成方法，其特征在于：所述步骤（1）与步骤（1′）间还设有步骤（1″），即：

（1″）纯度分析

对锡、铅、银进行纯度分析，选用纯度为99.99%以上的原材料。

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