CN111745326A - 一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法，按照先后顺序包括以下步骤：步骤(1)：在热沉上溅射金属层，溅射条件为：真空度0.8‑5Pa，溅射速率：15‑25A/s，衬底温度：100‑200℃，所述金属层依次包括钛层、铂层、金层；步骤(2)：在溅射好的金属层上先电镀铜层，再依次电镀第一金层、锡层和第二金层，得焊料层；步骤(3)：对电镀好的焊料层进行退火处理，退火条件为：250℃，245S。
Description
技术领域
本发明属于封装领域焊接材料处理技术领域，具体涉及一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法。
背景技术
金锡焊料是一种常用的封装焊接材料，随着自动化装配的普及，以及激光器倒装封装对焊料厚度的严苛要求，金锡焊片厚度最低15um的模式分立封装，用于激光器倒装焊接，在端头会出现焊料溢出形成的聚球，对激光出光端形成遮挡，影响出光效率，已经不能满足焊接要求和自动化批量生产要求，将焊料金锡焊料预置到热沉的模式应运而生，预置金锡可以厚度按需要，预置2-15um 等不同厚度。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤(1)：在热沉上溅射金属层，溅射条件为：真空度0.8-5Pa，溅射速率： 15-25A/s，衬底温度：100-200℃，所述金属层依次包括钛层、铂层、金层；
步骤(2)：在溅射好的金属层上依次电镀第一金层、锡层和第二金层，得焊料层；
步骤(3)：对电镀好的焊料层进行退火处理，退火条件为：250℃，245S。
优选的是，步骤(1)中，所述金属层的溅射厚度分别为：钛层1500A，铂层2000A，金层500A。
在上述任一方案中优选的是，步骤(2)中，电镀第一金层的条件为：镀液温度50-65℃，电镀速率1500A/min，电镀厚度：2.8um。
在上述任一方案中优选的是，步骤(2)中，电镀锡层的条件为：镀液温度室温，电镀速率3000A/min，电镀厚度：2.6um。
在上述任一方案中优选的是，电镀第二金层的条件为：镀液温度室温，电镀速率3000A/min，步骤(2)中，电镀厚度：2500A。
在上述任一方案中优选的是，本发明使用的镀膜机型号ZZS450，电镀台型号为ZP130。
金锡焊料是一种常用的封装焊接材料，随着自动化装配的普及，以及激光器倒装封装对焊料厚度的严苛要求，而本发明的有益效果为：
1、金锡焊片厚度最低15um的模式分立封装，用于激光器倒装焊接，在端头会出现焊料溢出形成的聚球，对激光出光端形成遮挡，影响出光效率；
2、对于5G(2.5G)通讯模块自动化装配，由于焊片是单独的一个部件，需要单独拾取一次，且要与氮化铝热沉边缘对齐，再拾取芯片，才能实现贴片焊接，影响装配效率和装配效果。传统焊片已经不能满足激光器的倒装焊接要求，和5G(2.5G)通讯模块的自动化批量生产装配要求；
3、基于上述原因，将焊料金锡焊料预置到热沉的模式应运而生，预置金锡可以厚度按需要，预置2-10um等不同厚度；
4、将金锡预置到氮化铝热沉上，金锡厚度一般在3.5-5um，功率激光器一般5um左右，厚度只有传统金锡焊片的1/3，在倒装焊接时，激光器的出光边不会形成聚球，出光效率可以得到保证。由于金锡已经预置到氮化铝热沉的机关芯片焊接位置上，不需对位，焊接效率和可靠性大幅提高；
5、对于5G(2.5G)通讯模块自动化装配，预置金锡的厚度在3.5um左右，由于通讯芯片小，尺寸只有0.3*0.3mm左右，只能使用自动设备装配，基本上不能使用传统焊片焊接；在热沉上预置金锡，很好的解决了装配效率和装配精度问题；
本文所述的分层镀膜的模式，是预置金锡的其中之一；主要用于功率激光器和5G(2.5G)通讯模块自动化装配预置金锡热沉。
具体实施方式
为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。
实施例一
本发明提供一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤(1)：在热沉上溅射金属层，溅射条件为：真空度0.8Pa，溅射速率： 15A/s，衬底温度：100℃，所述金属层依次包括钛层、铂层、金层，所述金属层的溅射厚度分别为：钛层1500A，铂层2000A，金层500A；
步骤(2)：在溅射好的金属层上依次电镀第一金层、锡层和第二金层，得焊料层，电镀第一金层的条件为：镀液温度50℃，电镀速率1500A/min，电镀厚度：2.8um，电镀锡层的条件为：镀液温度室温，电镀速率3000A/min，电镀厚度：2.6um，电镀第二金层的条件为：镀液温度室温，电镀速率3000A/min，电镀厚度：2500A；
步骤(3)：对电镀好的焊料层进行退火处理，退火条件为：250℃，245S。
实施例二
本发明提供一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤(1)：在热沉上溅射金属层，溅射条件为：真空度1.5Pa，溅射速率： 18A/s，衬底温度：125℃，所述金属层依次包括钛层、铂层、金层，所述金属层的溅射厚度分别为：钛层1500A，铂层2000A，金层500A；
步骤(2)：在溅射好的金属层上先电镀铜层，铜层的厚度为65um+/-10um，再依次电镀第一金层、锡层和第二金层，得焊料层，电镀第一金层的条件为：镀液温度55℃，电镀速率1500A/min，电镀厚度：2.8um，电镀锡层的条件为：镀液温度室温，电镀速率3000A/min，电镀厚度：2.6um，电镀第二金层的条件为：镀液温度室温，电镀速率3000A/min，电镀厚度：2500A；
步骤(3)：对电镀好的焊料层进行退火处理，退火条件为：250℃，245S。
实施例三
本发明提供一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤(1)：在热沉上溅射金属层，溅射条件为：真空度2.8Pa，溅射速率： 20A/s，衬底温度：150℃，所述金属层依次包括钛层、铂层、金层，所述金属层的溅射厚度分别为：钛层1500A，铂层2000A，金层500A；
步骤(2)：在溅射好的金属层上依次电镀第一金层、锡层和第二金层，得焊料层，电镀第一金层的条件为：镀液温度60℃，电镀速率1500A/min，电镀厚度：2.8um，电镀锡层的条件为：镀液温度室温，电镀速率3000A/min，电镀厚度：2.6um，电镀第二金层的条件为：镀液温度室温，电镀速率3000A/min，电镀厚度：2500A；
步骤(3)：对电镀好的焊料层进行退火处理，退火条件为：250℃，245S。
实施例四
本发明提供一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤(1)：在热沉上溅射金属层，溅射条件为：真空度0.8-5Pa，溅射速率： 22A/s，衬底温度：175℃，所述金属层依次包括钛层、铂层、金层，所述金属层的溅射厚度分别为：钛层1500A，铂层2000A，金层500A；
步骤(2)：在溅射好的金属层上依次电镀第一金层、锡层和第二金层，得焊料层，电镀第一金层的条件为：镀液温度62℃，电镀速率1500A/min，电镀厚度：2.8um，电镀锡层的条件为：镀液温度室温，电镀速率3000A/min，电镀厚度：2.6um，电镀第二金层的条件为：镀液温度室温，电镀速率3000A/min，电镀厚度：2500A；
步骤(3)：对电镀好的焊料层进行退火处理，退火条件为：250℃，245S。
实施例五
本发明提供一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤(1)：在热沉上溅射金属层，溅射条件为：真空度5Pa，溅射速率： 25A/s，衬底温度：200℃，所述金属层依次包括钛层、铂层、金层，所述金属层的溅射厚度分别为：钛层1500A，铂层2000A，金层500A；
步骤(2)：在溅射好的金属层上依次电镀第一金层、锡层和第二金层，得焊料层，电镀第一金层的条件为：镀液温度65℃，电镀速率1500A/min，电镀厚度：2.8um，电镀锡层的条件为：镀液温度室温，电镀速率3000A/min，电镀厚度：2.6um，电镀第二金层的条件为：镀液温度室温，电镀速率3000A/min，电镀厚度：2500A；
步骤(3)：对电镀好的焊料层进行退火处理，退火条件为：250℃，245S。
测试实验
通过上述方法制备的预置金锡焊料，预置金锡采用分层镀膜的模式进行，厚度比Au：Sn＝1.30：1，后期经过退火处理，可以得到Au75+/-5％Sn的金锡成分比例，熔化温度290-320℃，能够满足封装要求。
表1焊片与预置金锡性能比较表
由表1可知，本发明制备的预置金锡焊料的性能与传统的金锡焊片性能基本相同：
1、传统焊片和预置金锡焊接芯片后的剪切力基本相同，传统焊片平均值为2.63kg/mm2，预置金锡焊料为2.43kg/mm2，均远大于0.6kg/mm2的合格值，即焊接可靠性都能保证。
2、305℃和310℃是设备设定温度，在该温度下焊接的芯片，剪切强度都能满足GJB/548B-2015标准要求。
熔化前的传统焊片金锡重量比为Au(79.8-80.6)/Sn(19.4-20.2)，和预置金锡焊料金锡重量比为Au(76.8-79.4)/Sn(23.2-20.6)都比较稳定，金锡含量融化前和融化后的测试比例，都满足设计要求。
本领域技术人员不难理解，本发明的一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤(1)：在热沉上溅射金属层，溅射条件为：真空度0.8-5Pa，溅射速率：15-25A/s，衬底温度：100-200℃，所述金属层依次包括钛层、铂层、金层；
步骤(2)：在溅射好的金属层上依次电镀第一金层、锡层和第二金层，得焊料层；
步骤(3)：对电镀好的焊料层进行退火处理，退火条件为：250℃，245S。
2.根据权利要求1所述的一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法，其特征在于，步骤(1)中，所述金属层的溅射厚度分别为：钛层1500A，铂层2000A，金层500A。
3.根据权利要求1所述的一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法，其特征在于，步骤(2)中，电镀第一金层的条件为：镀液温度50-65℃，电镀速率1500A/min，电镀厚度：2.8um。
4.根据权利要求1所述的一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法，其特征在于，步骤(2)中，电镀锡层的条件为：镀液温度室温，电镀速率3000A/min，电镀厚度：2.6um。
5.根据权利要求1所述的一种用于热沉的预置金锡焊料的制作方法，其特征在于，步骤(2)中，电镀第二金层的条件为：镀液温度室温，电镀速率3000A/min，电镀厚度：2500A。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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