CN103170765A - 一种金锡合金焊料制备方法 - Google Patents

一种金锡合金焊料制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103170765A
CN103170765A CN2013100685235A CN201310068523A CN103170765A CN 103170765 A CN103170765 A CN 103170765A CN 2013100685235 A CN2013100685235 A CN 2013100685235A CN 201310068523 A CN201310068523 A CN 201310068523A CN 103170765 A CN103170765 A CN 103170765A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gold
preparation
film
tin alloy
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013100685235A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103170765B (zh
Inventor
王昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Applied Electronics of CAEP
Original Assignee
Institute of Applied Electronics of CAEP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Applied Electronics of CAEP filed Critical Institute of Applied Electronics of CAEP
Priority to CN201310068523.5A priority Critical patent/CN103170765B/zh
Publication of CN103170765A publication Critical patent/CN103170765A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103170765B publication Critical patent/CN103170765B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明为一种金锡合金焊料制备方法，该方法通过采用Au靶和Sn靶分层磁控溅射技术，在CuW次热沉上沉积各种金属膜，并通过高温合金烧结形成金锡合金焊料；与传统技术相比该方法其优势就在于较快的沉积速率，在沉积过程中还可以通过旋转基板来保证沉积层厚度的一致性，避免了传统电子束蒸发或分层电镀带来的利用率太低而电镀反应不好控制，厚度和成分都很难精确控制的缺点。

Description

一种金锡合金焊料制备方法
技术领域
本发明属于多层金属合金薄膜制备技术领域，具体涉及一种金锡合金焊料的制备方法，适用于光电子封装和高可靠性军用电子器件焊接，特别是半导体激光器和微电子工业中的集成芯片的可靠性封装。
背景技术
高功率二极管激光器芯片（DL）近年来发展十分迅速，现在实验室最高连续激光二极管芯片出光功率可达千瓦级以上，其光电效率最高可达70%以上。这对封装工艺提出了新的挑战，如何将如此庞大的热量快速的带走，并保持芯片的正常工作已成为封装工艺的首要问题。金锡合金焊料具有屈服强度高、导热性能好、熔点低等特性，适用于高功率器件封装。
金锡合金焊料在常温下的微观组织结构为AuSn和Au5Sn的共晶组织，且AuSn和Au5Sn都是硬脆相，很难用常规的加工方法加工，目前国内金锡焊料基本上依靠进口，也有部分单位能够自己制备金锡合金焊料，但其制备方法仍存在一些缺陷，如添加了杂质、未合金化、厚度控制较差等，制备的产品规格仍不能完全满足高功率DL对其性能的要求。
现有金锡薄膜的制备主要有以下几种方法：1)电子束蒸镀，即在基板上分别蒸镀金层和锡层,然后进行热处理，这是目前最主要的制备方法；2)分层电镀，即采用湿法电镀的方式，在基板上分别电镀金层和锡层，然后进行热处理； 3）分层溅射，即在基片上分别溅射沉积金层和锡层，然后进行热处理。其他还有合金电镀、热阻蒸发、合金溅射等方式。
但上述制备金锡合金焊料的方法存在一些缺陷，即电子束蒸发材料利用率太低而电镀反应不好控制，厚度和成分都很难精确控制。
发明内容
为了克服这些技术上的缺陷，采用Au靶和Sn靶分层磁控溅射制备金锡合金焊料，保证电镀层的厚度均匀，提高沉积速率。
本发明采用如下技术方案：一种金锡合金焊料制备方法，该制备方法个过程如下：
步骤一：在CuW次热沉上利用磁控溅射镀膜技术沉积Ti/Pt/Au或Ni/Pt/Au底层金属膜；
步骤二：沉积好Ti/Pt/Au或Ni/Pt/Au的底层金属膜的CuW次热沉用夹具夹紧置于磁控溅射镀膜机内，分别溅射沉积Au层和Sn层，形成多层膜；
步骤三：在Au和Sn多层膜上表面再镀一层Au做保护膜；
步骤四：CuW次热沉上Au和Sn等多层膜的高温合金烧结。
在上述制备过程中，所述的Ti/Pt/Au或Ni/Pt/Au底层金属膜厚度为850~900nm。
在上述制备过程中，所述的Au和Sn多层膜中Au和Sn的质量比为80:20。
在上述制备过程中，所述Au膜每层厚度为0.44~0.45μm，Sn膜每层厚度为0.3~0.31μm，Au-Sn混合层总厚度为6~7μm。
在上述制备过程中，所述的保护膜Au层厚度为50~80nm。
在上述制备过程中，所述的高温合金烧结是在回流焊接炉中并在氮气或氮气与氢气的混合气体的保护下进行。
在上述制备过程中，烧结的温度为320~380度。
在上述制备过程中，烧结时间为5分钟。
从本发明可以看出，本发明的优点在于：应用Au靶和Sn靶分层溅射沉积金锡合金焊料的方法相比较其他技术而言其优势就在于较快的沉积速率，在沉积过程中还可以通过旋转基板来保证沉积层厚度的一致性。该方法还适用于光电子封装和高可靠性军用电子器件焊接，特别是半导体激光器和微电子工业中的集成芯片的可靠性封装。
附图说明
本发明将通过实施例并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明生产流程过程的截面示意图；
其中：1是Ti或Ni膜   2是Pt膜  3是Au膜  4是Au和Sn多层膜  5是保护Au膜  6是烧结后形成的金锡合金。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，为本发明的生产流程图，图中为物料加工的一截面示意图，其中作为底层材料的为CuW次热沉。
将准备好的CuW次热沉放入磁控溅射镀膜机内，通过磁控溅射镀膜技术沉积，先后在CuW次热沉上进行沉积金属膜；最底层沉积一层Ti或Ni膜1，在Ti或Ni膜1上再次沉积一层Pt膜2，最后在Pt膜2上沉积一层Au膜3，这样就形成了沉积好Ti/Pt/Au或Ni/Pt/Au等底层金属膜的CuW次热沉，沉积好的Ti/Pt/Au或Ni/Pt/Au等底层金属膜的总厚度控制在850~900nm之间。
将上述沉积好Ti/Pt/Au或Ni/Pt/Au等底层金属膜的CuW次热沉再次放入磁控溅射镀膜机内，用夹具夹紧，通过磁控溅射镀膜技术沉积，采用用Au靶和Sn靶分层磁控溅射向沉积好Ti/Pt/Au或Ni/Pt/Au等底层金属膜的CuW次热沉上腹膜，按照质量比为Au：Sn=80:20的比例，分别溅射Au膜和Sn膜，在溅射沉积的过程中，每一层Au膜的厚度控制在0.44~0.45μm之间，每一层Sn膜的厚度控制在0.3~0.31μm之间，反复的溅射沉积Au膜和Sn膜，最后形成Au和Sn多层膜4，Au和Sn多层膜4的厚度控制在6-7μm之间。
溅射沉积好Au和Sn多层膜后，再次通过磁控溅射镀膜技术沉积，在多层膜表面形成一层保护Au膜5。
最后，还需对CuW次热沉进行高温合金烧结，该过程在回流焊接炉中进行，采用氮气作为烧结过程中的保护气体，也可以采用氮气与氢气的混合气体进行保护；在回流焊接炉中烧结的温度控制在320-380度，烧结时间5分钟。
烧结结束后就制备成本发明所需的金锡合金6，金锡合金6、Pt膜2、Ti或Ni膜1依次覆盖在CuW次热沉上，完成整过制备过程。
在整过生产过程中，CuW次热沉在磁控溅射镀膜机内进行操作，需要对CuW次热沉进行不停的旋转，以保证金属膜溅射沉积能更加均匀，提高沉积效果。
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种金锡合金焊料制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：
步骤一：在CuW次热沉上利用磁控溅射镀膜技术沉积Ti/Pt/Au或Ni/Pt/Au底层金属膜；
步骤二：沉积好Ti/Pt/Au或Ni/Pt/Au的底层金属膜的CuW次热沉用夹具夹紧置于磁控溅射镀膜机内，分别溅射沉积Au层和Sn层，形成多层膜；
步骤三：在Au和Sn多层膜上表面再镀一层Au做保护膜；
步骤四：CuW次热沉上Au和Sn等多层膜的高温合金烧结。
2.根据权利要求1所述的一种金锡合金焊料制备方法，其特征为所述的Ti/Pt/Au或Ni/Pt/Au底层金属膜厚度为850~900nm。
3.根据权利要求1所述的一种金锡合金焊料制备方法，其特征为所述的Au和Sn多层膜中Au和Sn的质量比为80:20。
4.根据权利要求3所述的一种金锡合金焊料制备方法，其特征为所述Au膜每层厚度为0.44~0.45μm，Sn膜每层厚度为0.3~0.31μm，Au-Sn混合层总厚度为6~7μm。
5.根据权利要求1所述的一种金锡合金焊料制备方法，其特征为所述的保护膜Au层厚度为50~80nm。
6.根据权利要求1所述的一种金锡合金焊料制备方法，其特征为所述的高温合金烧结是在回流焊接炉中并在氮气或氮气与氢气的混合气体的保护下进行。
7.根据权利要求6所述的一种金锡合金焊料制备方法，其特征为烧结的温度为320~380度。
8.根据权利要求7所述的一种金锡合金焊料制备方法，其特征为烧结时间为5分钟。
CN201310068523.5A 2013-03-05 2013-03-05 一种金锡合金焊料制备方法 Active CN103170765B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310068523.5A CN103170765B (zh) 2013-03-05 2013-03-05 一种金锡合金焊料制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310068523.5A CN103170765B (zh) 2013-03-05 2013-03-05 一种金锡合金焊料制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103170765A true CN103170765A (zh) 2013-06-26
CN103170765B CN103170765B (zh) 2015-07-22

Family

ID=48631189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310068523.5A Active CN103170765B (zh) 2013-03-05 2013-03-05 一种金锡合金焊料制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103170765B (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103617969A (zh) * 2013-12-04 2014-03-05 广州先艺电子科技有限公司 一种焊接金锡合金薄膜的热沉及其制备方法
CN104308397A (zh) * 2014-09-28 2015-01-28 中国电子科技集团公司第三十八研究所 铝合金共形钎料的制备方法
CN104593728A (zh) * 2014-12-09 2015-05-06 北京工业大学 一种表面型半导体激光器件倒装焊用焊料制备方法
CN105101637A (zh) * 2015-07-13 2015-11-25 格科微电子（上海）有限公司 摄像头模组的快速焊接方法
CN105880859A (zh) * 2016-04-19 2016-08-24 北京工业大学 一种可调AuSn合金组分的热沉
CN109628885A (zh) * 2018-12-23 2019-04-16 苏州晶鼎鑫光电科技有限公司 一种基于陶瓷的预置金锡焊料制作方法
CN110280926A (zh) * 2019-06-25 2019-09-27 上海大学 Sn-Zn-Cu焊料的高通量制备方法
CN110400696A (zh) * 2019-07-29 2019-11-01 大连达利凯普科技有限公司 一种带有金锡焊料的单层电容器的制造工艺
CN111390423A (zh) * 2020-04-21 2020-07-10 广州先艺电子科技有限公司 一种金锡共晶焊膏及其制备方法
CN111745326A (zh) * 2020-06-30 2020-10-09 石家庄海科电子科技有限公司 一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法
CN111876728A (zh) * 2020-07-28 2020-11-03 广东风华高新科技股份有限公司 一种金锡合金薄膜的制备方法
CN115181939A (zh) * 2022-09-13 2022-10-14 苏州博志金钻科技有限责任公司 旋转式柱靶分层溅射制备纳米多层薄膜及合金薄膜的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0794786A (ja) * 1993-04-27 1995-04-07 Nec Corp 光半導体素子接合構造と接合方法
JP2000288770A (ja) * 1999-03-31 2000-10-17 Kyocera Corp ＡｕＳｎ多層ハンダ
CN1529343A (zh) * 2003-10-13 2004-09-15 华中科技大学 一种基于金锡共晶的硅/硅键合方法
CN101182642A (zh) * 2007-12-18 2008-05-21 长春理工大学 一种电镀结合真空镀膜制备Au-Sn合金焊料的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0794786A (ja) * 1993-04-27 1995-04-07 Nec Corp 光半導体素子接合構造と接合方法
JP2000288770A (ja) * 1999-03-31 2000-10-17 Kyocera Corp ＡｕＳｎ多層ハンダ
CN1529343A (zh) * 2003-10-13 2004-09-15 华中科技大学 一种基于金锡共晶的硅/硅键合方法
CN101182642A (zh) * 2007-12-18 2008-05-21 长春理工大学 一种电镀结合真空镀膜制备Au-Sn合金焊料的方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103617969A (zh) * 2013-12-04 2014-03-05 广州先艺电子科技有限公司 一种焊接金锡合金薄膜的热沉及其制备方法
CN103617969B (zh) * 2013-12-04 2016-06-29 广州先艺电子科技有限公司 一种焊接金锡合金薄膜的热沉及其制备方法
CN104308397A (zh) * 2014-09-28 2015-01-28 中国电子科技集团公司第三十八研究所 铝合金共形钎料的制备方法
CN104308397B (zh) * 2014-09-28 2016-02-10 中国电子科技集团公司第三十八研究所 铝合金共形钎料的制备方法
CN104593728A (zh) * 2014-12-09 2015-05-06 北京工业大学 一种表面型半导体激光器件倒装焊用焊料制备方法
CN104593728B (zh) * 2014-12-09 2017-03-15 北京工业大学 一种表面型半导体激光器件倒装焊用焊料制备方法
CN105101637A (zh) * 2015-07-13 2015-11-25 格科微电子（上海）有限公司 摄像头模组的快速焊接方法
CN105880859A (zh) * 2016-04-19 2016-08-24 北京工业大学 一种可调AuSn合金组分的热沉
CN109628885A (zh) * 2018-12-23 2019-04-16 苏州晶鼎鑫光电科技有限公司 一种基于陶瓷的预置金锡焊料制作方法
CN110280926A (zh) * 2019-06-25 2019-09-27 上海大学 Sn-Zn-Cu焊料的高通量制备方法
CN110280926B (zh) * 2019-06-25 2021-11-09 上海大学 Sn-Zn-Cu焊料的高通量制备方法
CN110400696A (zh) * 2019-07-29 2019-11-01 大连达利凯普科技有限公司 一种带有金锡焊料的单层电容器的制造工艺
CN111390423A (zh) * 2020-04-21 2020-07-10 广州先艺电子科技有限公司 一种金锡共晶焊膏及其制备方法
CN111390423B (zh) * 2020-04-21 2021-11-12 广州先艺电子科技有限公司 一种金锡共晶焊膏及其制备方法
CN111745326A (zh) * 2020-06-30 2020-10-09 石家庄海科电子科技有限公司 一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法
CN111876728A (zh) * 2020-07-28 2020-11-03 广东风华高新科技股份有限公司 一种金锡合金薄膜的制备方法
CN115181939A (zh) * 2022-09-13 2022-10-14 苏州博志金钻科技有限责任公司 旋转式柱靶分层溅射制备纳米多层薄膜及合金薄膜的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103170765B (zh) 2015-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103170765B (zh) 一种金锡合金焊料制备方法
CN104690383B (zh) 一种全金属间化合物互连焊点的制备方法及结构
CN102950350A (zh) 多温度梯级焊接电子微组件的工艺方法
JP5736807B2 (ja) ヒートシンク付パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法及びパワーモジュール
CN101182642A (zh) 一种电镀结合真空镀膜制备Au-Sn合金焊料的方法
CN102943291A (zh) 铝合金管壳可焊性与防护性表面处理方法
CN102931107B (zh) 用于减缓金属间化合物成长的方法
CN111745326B (zh) 一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法
CN203708628U (zh) 高导热的陶瓷铜复合基板
FI122622B (fi) Valoa emittoiva puolijohdelaite ja valmistusmenetelmä
CN113894460B (zh) 自蔓延钎焊薄膜及其制备方法
CN203242615U (zh) 一种电子产品用焊接基片
CN207678068U (zh) 一种超高导热型陶瓷基板
US9024453B2 (en) Functional material systems and processes for package-level interconnects
CN104668806B (zh) 焊锡接合材料及其制造方法
CN116288206B (zh) 一种磁控共溅射制备Au-Sn合金焊料的方法
CN107978645A (zh) 一种n型晶硅电池的制备方法
CN101826472A (zh) 芯片背面复合材料多层金属化方法
CN103264202B (zh) 一种钎焊层预淀积方法
CN204257627U (zh) 一种带金锡共晶焊盘的薄膜集成电路
CN110744163B (zh) 一种抗热迁移微焊点结构及其制备方法
CN202208757U (zh) 一种陶瓷溅射靶
CN203456442U (zh) 低成本、高适用性共晶装片半导体芯片背面金属化结构
CN206546818U (zh) 砷化镓芯片的背面金属结构
KR101318091B1 (ko) 금속 및 젖산 축합물로 이루어진 재료, 및 전자 부품

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Tang Chun

Inventor after: Wang Zhao

Inventor after: Gao Songxin

Inventor after: Wu Deyong

Inventor after: Gao Qingsong

Inventor after: Guan Youguang

Inventor before: Wang Zhao

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG ZHAO TO: TANG CHUN WANG ZHAO GAO SONGXIN WU DEYONG GAO QINGSONG GUAN YOUGUANG

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant