CN116093054B - 焊点结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焊点结构领域，提供一种焊点结构及其制备方法，焊点结构包括内核结构、中间壳层结构和外部壳层结构；内核结构为镍核，中间壳层结构为锡层壳体，外部壳层结构为铜层壳体；镍核为颗粒状镍粉，锡层壳体覆盖在镍核的表面，铜层壳体覆盖在锡层壳体的表面。本发明实施例的焊点结构在镍核表面镀上不同比例的锡层壳体和铜层壳体，从而能够实现在高温下的烧结，使最终的焊点中无任何因扩散梯度差而引起的柯肯达尔孔洞，从而减小了器件失效风险，同时，本发明实施例的焊点结构在烧结或反应后，能够形成稳定的（Cu，Ni）6Sn5韧性相，提高了微焊点的抗震动能力。

Description

焊点结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及焊点结构领域，具体涉及一种焊点结构及其制备方法。
背景技术
目前的焊点结构中，为了保证最终焊点的一致性，一般在微焊点结构过程中采用电镀铜柱（铜过量）搭配少量锡的方法，结合TLP bonding的方式实现最终焊点结构的制备。
上述方法中，芯片中微焊点的最终状态存在Cu3Sn与Cu两相，且在Cu与Cu3Sn的交界处由于初期Cu-Sn反应会产生大量的柯肯达尔孔洞（Kirkendall voids），加大了器件失效风险。Cu3Sn相比于其同类金属间化合物Cu6Sn5而言具有更高的塑性，但也导致了此类微焊点在功率模组，尤其是汽车功率模组中存在很大的断裂风险。
发明内容
本发明实施例提供一种焊点结构及其制备方法，旨在减小器件失效风险，以及提升微焊点的抗震动能力。
第一方面，本发明实施例提供一种焊点结构，所述焊点结构包括内核结构、中间壳层结构和外部壳层结构；
其中，所述内核结构为镍核，所述中间壳层结构为锡层壳体，所述外部壳层结构为铜层壳体；所述镍核为颗粒状镍粉，所述锡层壳体覆盖在所述镍核的表面，所述铜层壳体覆盖在所述锡层壳体的表面。
在一个实施例中，所述锡层壳体的第一壳体厚度与所述镍核的核半径的比例为0.878-0.95。
所述铜层壳体的第二壳体厚度与所述镍核的核半径的比例为0.02-0.05。
第二方面，本发明实施例提供一种焊点结构的制备方法，包括：
基于锡镀液对镍粉进行电镀，得到锡镍结构；所述锡镍结构为镍粉表面覆盖有锡层壳体的结构；
基于硫酸铜镀液对所述锡镍结构进行电镀，得到焊点结构；所述焊点结构为锡镍结构表面覆盖有铜层壳体的铜锡镍结构。
在一个实施例中，所述基于锡镀液对镍粉进行电镀，得到锡镍结构，包括：
在所述锡镀液中接入电场；
以第一预设温度值控制所述锡镀液的温度，以第一预设搅拌速度搅拌所述锡镀液，并以第一电流密度调整所述锡镀液中接入电场的电流值，对所述镍粉进行电镀，得到锡镍结构。
所述在所述锡镀液中接入电场之前，还包括：
在所述锡镀液中加入第一预设浓度的抗氧化剂溶液。
所述锡镀液的pH值为5.5-6.5。
所述基于硫酸铜镀液对所述锡镍结构进行电镀，得到焊点结构，包括：
在所述硫酸铜镀液中接入电场；
以第二预设温度值控制所述硫酸铜镀液的温度，以第二预设搅拌速度搅拌所述硫酸铜镀液，并以第二电流密度调整所述硫酸铜镀液中接入电场的电流值，对所述锡镍结构进行电镀，得到所述焊点结构；
所述第二预设温度值大于第一预设温度值，所述第二预设搅拌速度大于第一预设搅拌速度，所述第二电流密度大于第一电流密度。
所述在所述硫酸铜镀液中接入电场之前，还包括：
在所述硫酸铜镀液中加入第二预设浓度的抗氧化剂溶液；所述第二预设浓度小于第一预设浓度。
所述硫酸铜镀液的pH值为6.3-7.8。
本发明实施例提供的焊点结构及其制备方法，焊点结构包括内核结构、中间壳层结构和外部壳层结构；内核结构为镍核，中间壳层结构为锡层壳体，外部壳层结构为铜层壳体；镍核为颗粒状镍粉，锡层壳体覆盖在镍核的表面，铜层壳体覆盖在锡层壳体的表面。
本发明实施例的焊点结构在镍核表面镀上不同比例的锡层壳体和铜层壳体，从而能够实现在高温下的烧结，使最终的焊点中无任何因扩散梯度差而引起的柯肯达尔孔洞，从而减小了器件失效风险，同时，本发明实施例的焊点结构在烧结或反应后，能够形成稳定的（Cu，Ni）6Sn5韧性相，提高了微焊点的抗震动能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的焊点结构的结构示意图；
图2是本发明提供的焊点结构的制备方法的流程示意图；
图3是本发明提供的烧结并经过时效后的焊点的结构示意图；
图4是本发明提供的烧结后的焊点的EPMA标定结果示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合实施例对本发明提供的焊点结构及其制备方法进行详细描述。参照图1，图1为本发明实施例提供的焊点结构的结构示意图。本发明实施例提供一种焊点结构，焊点结构包括内核结构10、中间壳层结构20和外部壳层结构30；
其中，内核结构10为镍核，中间壳层结构20为锡层壳体，外部壳层结构30为铜层壳体；镍核为颗粒状镍粉，锡层壳体覆盖在镍核的表面，铜层壳体覆盖在锡层壳体的表面。
需要说明的是，本发明实施例中的镍核为颗粒状的纳米级或者微米级的镍粉（core）。在微米级的情况下，镍粉的直径为1微米至35微米之间，在一实施例中，镍粉的直径为1微米，18微米，35微米。在纳米级的情况下，镍粉的直径为50纳米至100纳米，在一实施例中，镍粉的直径为50纳米，75纳米，100纳米。
进一步地，镍粉表面上的锡层壳体可以通过电镀方式或者化学浸镀方式覆盖在镍粉的表面的。在一实施例中，若通过电镀方式进行，即将镍粉加入至锡镀液中，接入电场进行电镀，从而将锡镀液中的锡电镀到镍粉的表面上，形成镍粉表面上的锡层壳体。
进一步地，镍粉表面的锡层壳体的壳体厚度，与镍粉的核半径的比例是有设定的比例的。本发明实施例中，镍粉表面的锡层壳体的第一壳体厚度，与镍粉的核半径的比例为0.878-0.95。在一实施例中，镍粉表面的锡层壳体的第一壳体厚度，与镍粉的核半径的比例为0.878，0.914，0.95。正是由于本发明在镍粉表面镀上，壳体厚度与镍粉的核半径的比例为0.878-0.95的锡层壳体，才能使得制备出的焊点结构在高温下的烧结时，最终的焊点中无任何因扩散梯度差而引起的柯肯达尔孔洞，从而减小了器件失效风险。
进一步地，锡层壳体表面上的铜层壳体可以通过电镀方式或者化学浸镀方式覆盖在锡层壳体的表面。
在一实施例中，若通过电镀方式进行，即将外覆锡层壳体的镍粉加入至铜镀液中，接入电场进行电镀，从而将铜镀液中的铜电镀到锡层壳体的表面上，形成锡层壳体表面上的铜层壳体。
进一步地，锡层壳体表面上的铜层壳体的壳体厚度，与镍粉的核半径的比例是有设定的比例的。本发明实施例中，锡层壳体表面上的铜层壳体的第二壳体厚度，与镍粉的核半径的比例为0.02-0.05。在一实施例中，锡层壳体表面上的铜层壳体的第二壳体厚度，与镍粉的核半径的比例为0.02，0.035，0.05。正是由于本发明在锡层壳体表面镀上，壳体厚度与镍粉的核半径的比例为0.02-0.05的铜层壳体，才能使得制备出的焊点结构在高温下的烧结时，最终的焊点中无任何因扩散梯度差而引起的柯肯达尔孔洞，从而减小了器件失效风险。
本发明实施例提供的焊点结构内核结构、中间壳层结构和外部壳层结构；内核结构为镍核，中间壳层结构为锡层壳体，外部壳层结构为铜层壳体；锡层壳体覆盖在镍核的表面，铜层壳体覆盖在锡层壳体的表面。本发明实施例的焊点结构在镍核表面镀上不同比例的锡层壳体和铜层壳体，从而能够实现在高温下的烧结，使最终的焊点中无任何因扩散梯度差而引起的柯肯达尔孔洞，从而减小了器件失效风险，同时，本发明实施例的焊点结构在烧结或反应后，能够形成稳定的（Cu，Ni）6Sn5韧性相，提高了微焊点的抗震动能力。
参照图2，图2为本发明实施例提供的焊点结构的制备方法的流程示意图。本发明还提供一种焊点结构的制备方法，包括：
步骤101，基于锡镀液对镍粉进行电镀，得到锡镍结构；
步骤102，基于硫酸铜镀液对锡镍结构进行电镀，得到焊点结构。
需要说明的是，本发明实施例以焊点结构制备设备为执行主体进行举例说明。本发明实施例中的焊点结构为一种Ni-Sn-Cu核壳结构（core-shell ball），即在镍粉颗粒表面镀上锡层，再在锡层表面镀上铜层，即在镍粉表面覆上锡层壳体，再在锡层壳体表面覆上铜层壳体。
进一步地，本发明实施例中镍粉（core）为纳米级或者微米级的颗粒。在微米级的情况下，镍粉的直径为1微米至35微米之间，在一实施例中，镍粉的直径为1微米，18微米，35微米。在纳米级的情况下，镍粉的直径为50纳米至100纳米，在一实施例中，镍粉的直径为50纳米，75纳米，100纳米。
进一步地，焊点结构制备设备可以理解为一种多功能设备，焊点结构制备设备中包括多个存储单元，多个存储单元分别用户存储镍粉、抗氧化剂、去离子水、稀酸、无水乙醇、氨水、锡镀液、NaOH溶液和硫酸铜镀液。同时，焊点结构制备设备中还至少有制备装置、水浴装置、搅拌装置、清洗装置、干燥装置、温度检测装置、计时装置、计量计算装置、酸碱检测装置和电流调节装置。
其中，制备装置主要用于进行电镀，水浴装置主要用于对制备装置进行水浴，搅拌装置主要用于搅拌制备装置中的溶液，清洗装置主要用于对电镀后的产品进行清洗，干燥装置主要用于对清洗后的产品进行干燥，温度检测装置主要用于检测水浴装置的温度，计时装置主要用于记录时间，计量计算装置主要用于计量重量和计量容量，以及计算比例，酸碱检测装置主要用于检测溶液pH值，电流调节装置主要用于调节接入电场的电流值。
需要说明的是，在通过焊点结构制备设备制备焊点结构之前，需要对镍粉进行预处理，预处理的具体过程为：
S1：在制备装置中加入镍粉。
S2：在制备装置中加入预设量的稀酸对镍粉进行浸泡，其中，稀酸是指酸的溶液中溶质少溶剂多的溶液，预设量根据实际取用。
S3：控制水浴装置以设定温度对制备装置中酸洗液浸泡的镍粉进行水浴，同时，控制搅拌装置以预设定搅拌频率对酸洗液搅拌第一预设时长，其中，设定温度和预设定搅拌频率根据实际情况设定，第一预设时长一般设定为10分钟。
S4：搅拌完成且第二预设时长后，对静止后的酸洗液的上清液进行过滤，第二预设时长一般设定为3分钟。
因此可理解为，控制水浴装置以设定温度对制备装置中酸洗液浸泡的镍粉进行水浴，控制搅拌装置以预设定搅拌频率对酸洗液搅拌10分钟。搅拌完成3分钟后，对静止后的酸洗液的上清液进行过滤。
S5：在制备装置中加入预设量的无水乙醇对酸洗后的镍粉进行浸泡，控制水浴装置对制备装置中无水乙醇中浸泡的镍粉进行水浴，同时，控制搅拌装置对无水乙醇进行搅拌第三预设时长，得到预处理后的镍粉，其中，预设量根据实际取用，第三预设时长一般为30分钟。
因此可理解为，在制备装置中加入预设量的无水乙醇对酸洗后的镍粉进行浸泡，控制水浴装置对制备装置中无水乙醇中浸泡的镍粉进行水浴，同时，控制搅拌装置对无水乙醇进行搅拌30分钟，得到预处理后的镍粉。
进一步地，镍粉表面上的锡层壳体可以通过电镀方式或者化学浸镀方式覆盖在镍粉的表面的。锡层壳体表面上的铜层壳体可以通过电镀方式或者化学浸镀方式覆盖在锡层壳体的表面。
本发明实施例以电镀方式举例说明，即将镍粉加入至锡镀液中，接入电场进行电镀，从而将锡镀液中的锡电镀到镍粉的表面上，形成镍粉表面上的锡层壳体，得到镍粉表面覆盖有锡层壳体的锡镍结构。同理，将外覆锡层壳体的镍粉加入至铜镀液中，接入电场进行电镀，从而将铜镀液中的铜电镀到锡层壳体的表面上，形成锡层壳体表面上的铜层壳体，得到锡镍结构表面覆盖有铜层壳体的焊点结构。
焊点结构具体的制备过程如下：
S1：在制备装置中加入预设量的锡镀液，通过锡镀液对预处理后的镍粉进行电镀，从而将锡镀液中的锡电镀到镍粉的表面上，形成镍粉表面上的锡层壳体，即得到锡镍结构，因此，可以理解为，锡镍结构为镍粉表面覆盖有锡层壳体的结构。
其中，预设量可根据实际情况取用，如500毫升锡镀液。
S2：对制备装置中的电镀液进行过滤，控制清洗装置对锡镍结构进行清洗，控制干燥装置对清洗后的锡镍结构进行干燥。
S3：在制备装置中加入硫酸铜镀液，通过硫酸铜镀液对干燥后的锡镍结构进行电镀，得到焊点结构，因此，可以理解为，焊点结构为在锡镍结构的锡层表面覆盖有铜层的铜锡镍结构。
S4：对制备装置中的电镀液进行过滤，控制清洗装置对铜锡镍结构进行清洗，控制干燥装置对清洗后的铜锡镍结构进行干燥，得到Ni-Sn-Cu核壳结构的焊点结构。
需要说明的是，通过锡镀液对预处理后的镍粉进行电镀时，镍粉表面的锡层壳体的壳体厚度，与镍粉的核半径的比例是有设定的比例的。本发明实施例中，镍粉表面的锡层壳体的第一壳体厚度，与镍粉的核半径的比例为0.878-0.95。
在一实施例中，镍粉表面的锡层壳体的第一壳体厚度，与镍粉的核半径的比例为0.878，0.914，0.95。正是由于本发明在镍粉表面镀上，壳体厚度与镍粉的核半径的比例为0.878-0.95的锡层壳体，才能使得制备出的焊点结构在高温下的烧结时，最终的焊点中无任何因扩散梯度差而引起的柯肯达尔孔洞，从而减小了器件失效风险。
进一步地，通过硫酸铜镀液对干燥后的锡镍结构进行电镀时，锡层壳体表面上的铜层壳体的壳体厚度，与镍粉的核半径的比例也是有设定的比例的。本发明实施例中，锡层壳体表面上的铜层壳体的第二壳体厚度，与镍粉的核半径的比例为0.02-0.05。
在一实施例中，锡层壳体表面上的铜层壳体的第二壳体厚度，与镍粉的核半径的比例为0.02，0.035，0.05。正是由于本发明在锡层壳体表面镀上，壳体厚度与镍粉的核半径的比例为0.02-0.05的铜层壳体，才能使得制备出的焊点结构在高温下的烧结时，最终的焊点中无任何因扩散梯度差而引起的柯肯达尔孔洞，从而减小了器件失效风险。
本发明实施例提供的焊点结构的制备方法，基于锡镀液对镍粉进行电镀，得到锡镍结构，锡镍结构为镍粉表面覆盖有锡层壳体的结构；基于硫酸铜镀液对锡镍结构进行电镀，得到焊点结构，焊点结构为锡镍结构表面覆盖有铜层壳体的铜锡镍结构。
通过本发明实施例制备出的焊点结构在镍粉表面镀上不同比例的锡层壳体和铜层壳体，从而能够实现在高温下的烧结，使最终的焊点中无任何因扩散梯度差而引起的柯肯达尔孔洞，从而减小了器件失效风险，提高了产品的可靠性与使用寿命。同时，本发明实施例制备出的焊点结构在烧结或反应后，能够形成稳定的（Cu，Ni）6Sn5韧性相，提高了微焊点的抗震动能力。
进一步地，步骤101记载的基于锡镀液对镍粉进行电镀，得到锡镍结构，包括：
在所述锡镀液中接入电场；
以第一预设温度值控制所述锡镀液的温度，以第一预设搅拌速度搅拌所述锡镀液，并以第一电流密度调整所述锡镀液中接入电场的电流值，对所述镍粉进行电镀，得到锡镍结构。
需要说明的是，在锡镀液中接入电场之前，需要在锡镀液中加入一定浓度的抗氧化剂溶液以及调节锡镀液的pH值。
对于控制锡镀液中抗氧化剂溶液的浓度为第一预设浓度，具体为：
将第一重量的抗氧化剂和第一容量的去离子水进行混合，得到第一预设浓度抗氧化剂溶液，将第一预设浓度抗氧化剂溶液与锡镀液混合并搅拌均匀，即在锡镀液中加入第一预设浓度的抗氧化剂溶液。
在一实施例中，在制备装置中500毫升的锡镀液，第一重量为0.33克，第一容量为50毫升，因此可以理解为，将0.33克抗氧化剂和50毫升去离子水进行混合，形成浓度约为0.06mol/L的抗氧化剂溶液，将混合均匀后的抗氧化剂溶液加入至500毫升的锡镀液中。
进一步地，本发明实施例中的抗氧化剂可为对苯二酚。
因此可以理解为：将0.33克对苯二酚和50毫升去离子水进行混合，形成浓度约为0.06mol/L的对苯二酚溶液，将混合均匀后的浓度约为0.06mol/L的对苯二酚溶液加入至500毫升的锡镀液中。
本发明实施例正是在锡镀液中加入了0.06mol/L的对苯二酚溶液，抑制了锡镀液的电镀过程中以及电镀后锡金属的氧化。
对于调节锡镀液的pH值具体为：
在加入抗氧化剂溶液的锡镀液中，逐次少量加入氨水，直至通过酸碱检测装置检到测锡镀液的pH值为5.5-6.5。在一实施例中，锡镀液的pH值为5.5，6，6.5。本发明实施例正是控制锡镀液的pH值为5.5-6.5，实现锡镀液的电镀过程中锡金属层的稳定电镀，以及精确控制锡金属层的壳体厚度。
进一步地，在锡镀液中加入抗氧化剂溶液并将pH值调节至符合要求后，在锡镀液中接入电场。
需要说明的是，在锡镀液的电镀过程中，预处理后的镍粉在锡镀液的阳极容器中，在锡镀液的阴极处放置阴极锡板材料。
进一步地，控制水浴装置以第一预设温度值对制备装置中的锡镀液进行水浴，控制搅拌装置以第一预设搅拌速度搅拌锡镀液，控制电流调整装置以第一电流密度调整锡镀液中接入电场的电流值，开始对镍粉进行电镀，其中，第一预设温度值、第一预设搅拌速度和第一电流密度根据实际确定。
在一实施例中，第一预设温度值为55℃摄氏度，第一预设搅拌速度为300rmp转每分钟，第一电流密度为2ASD安培平方分米。因此可理解为，接入电场后，控制水浴装置以55℃恒温对制备装置中的锡镀液进行水浴，控制搅拌装置以300rmp的速度搅拌锡镀液，控制电流调整装置以2ASD调整接入电场的电流值，并开始电镀。本发明实施例正是通过55℃，300rmp和2ASD，对温度、转速和最佳电流密度的控制，保持电镀过程中电镀稳定持续进行及电镀速率稳定。
进一步地，锡镀液中的电镀完成后，通过去离子水和无水乙醇将电镀后得到的Ni-Sn粉进行反复清洗，直至溶液澄清。进一步地，通过干燥装置对清洗后的Ni-Sn粉进行干燥12h小时。
进一步地，加入无水乙醇对干燥后的Ni-Sn粉进行浸泡，并控制水浴装置以一定温度进行水浴，控制搅拌装置进行搅拌15分钟至20分钟，得到锡镍结构。
因此，在一实施例中，本发明实施例中在镍粉表面镀上锡层壳体的整体流程为：
S1：在制备装置中加入500ml锡镀液；
S2：将0.33g对苯二酚和50ml去离子水进行混合形成浓度约为0.06mol/L的对苯二酚溶液，将混合均匀后的浓度约为0.06mol/L的对苯二酚溶液加入至500ml的锡镀液中并充分搅拌至均匀；
S3：取适量氨水逐次少量加入锡镀液中，直至锡镀液的pH值到达5.5-6.5之间；
S4：将无水乙醇浸泡后的镍粉加入至锡镀液的阳极容器中，并在锡镀液的阴极处放置阴极Sn板材料，接入电场；
S5：控制水浴装置以55℃的恒温对制备装置中接入电场后的锡镀液进行水浴，并通过磁力转子按照300rmp的速度进行搅拌，按照最佳电流密度2ASD调整接入电场的电流值，并开始电镀；
S6：电镀后将Ni-Sn粉使用去离子水、无水乙醇将相关粉体反复清洗至溶液澄清，放置于真空干燥箱中干燥12h；
S7：干燥后的Ni-Sn粉加入无水乙醇中浸泡分散，并在水浴锅中用磁转子搅拌15-20min，得到锡镍结构。
本发明实施例通过一定浓度的抗氧化剂配比和一定pH值的锡镀液，在镍粉表面镀上一定比例的锡层壳体，从而使得最后制备出的焊点结构能够实现在高温下的烧结，使最终的焊点中无任何因扩散梯度差而引起的柯肯达尔孔洞，从而减小了器件失效风险，提高了产品的可靠性与使用寿命。同时，使得制备出的焊点结构在烧结或反应后，能够形成稳定的（Cu，Ni）6Sn5韧性相，提高了微焊点的抗震动能力。
进一步地，步骤102记载的基于硫酸铜镀液对所述锡镍结构进行电镀，得到焊点结构，包括：
在所述硫酸铜镀液中接入电场；
以第二预设温度值控制所述硫酸铜镀液的温度，以第二预设搅拌速度搅拌所述硫酸铜镀液，并以第二电流密度调整所述硫酸铜镀液中接入电场的电流值，对所述锡镍结构进行电镀，得到所述焊点结构。
需要说明的是，在硫酸铜镀液中接入电场之前，需要在硫酸铜镀液中加入一定浓度的抗氧化剂溶液以及调节硫酸铜镀液的pH值。
对于控硫酸铜镀液中抗氧化剂溶液的浓度为第二预设浓度，具体过程如下：
将第二重量的抗氧化剂和第二容量的去离子水进行混合，得到第二预设浓度抗氧化剂溶液，将第二预设浓度抗氧化剂溶液与硫酸铜镀液混合并搅拌均匀，即在硫酸铜镀液中加入第二预设浓度的抗氧化剂溶液。在一实施例中，在制备装置中500毫升的硫酸铜镀液，第二重量为0.22克，第二容量为80毫升，因此可以理解为，将0.22克抗氧化剂和80毫升去离子水进行混合，形成浓度约为0.025mol/L的抗氧化剂溶液，将混合均匀后的浓度约为0.025mol/L的抗氧化剂溶液加入至500毫升的硫酸铜镀液中。
进一步地，本发明实施例中的抗氧化剂可为对苯二酚。
因此可以理解为：将0.22克对苯二酚和80毫升去离子水进行混合，形成浓度约为0.025mol/L的对苯二酚溶液，将混合均匀后的浓度约为0.025mol/L的对苯二酚溶液加入至500毫升的硫酸铜镀液中。
本发明实施例正是在硫酸铜镀液中加入了0.025mol/L的对苯二酚溶液，抑制了硫酸铜镀液的电镀过程中以及电镀后铜金属的氧化。
对于调节硫酸铜镀液的pH值具体为：
在加入抗氧化剂溶液的硫酸铜镀液中，逐次少量加入NaOH稀溶液，直至通过酸碱检测装置检测到硫酸铜镀液pH值为6.3-7.8。在一实施例中，硫酸铜镀液的pH值为6.3，7，7.8。本发明实施例正是控制硫酸铜镀液的pH值为6.3-7.8，实现硫酸铜镀液的电镀过程中铜金属层的稳定电镀，以及精确控制铜金属层的壳体厚度。
进一步地，在硫酸铜镀液中加入抗氧化剂溶液并将pH值调节至符合要求后，在硫酸铜镀液中接入电场。
需要说明的是，在硫酸铜镀液的电镀过程中，锡镍结构在硫酸铜镀液的阳极容器中，在硫酸铜镀液的阴极处放置阴极铜板材料。
进一步地，控制水浴装置以第二预设温度值对制备装置中的硫酸铜镀液进行水浴，控制搅拌装置以第二预设搅拌速度搅拌硫酸铜镀液，控制电流调整装置以第二电流密度调整硫酸铜镀液中接入电场的电流值，对锡镍结构进行电镀，其中，第二预设温度值、第二预设搅拌速度和第二电流密度根据实际确定。
在一实施例中，第二预设温度值为60℃摄氏度，第二预设搅拌速度为350rmp转每分钟至400rmp转每分钟，可为350rmp，380rmp，400rmp，第二电流密度为2.5ASD安培平方分米。
因此可以理解为，接入电场后，控制水浴装置以60℃恒温对制备装置中的硫酸铜镀液进行水浴，控制搅拌装置以350rmp至400rmp的速度搅拌硫酸铜镀液，控制电流调整装置以2.5ASD调整接入电场的电流值，并开始电镀。本发明实施例正是通过60℃，350rmp-400rmp以及2.5ASD，对温度、转速和最佳电流密度的控制，保持电镀过程中电镀稳定持续进行及电镀速率稳定。
进一步地，硫酸铜镀液电镀完成后，通过去离子水和无水乙醇将电镀后得到的Ni-Sn-Cu粉进行反复清洗，直至溶液澄清。进一步地，通过干燥装置对清洗后的Ni-Sn-Cu粉进行干燥12h，得到铜锡镍结构，即制备出焊点结构。
因此，在一实施例中，本发明实施例中在锡层壳体表面镀上铜层壳体的整体流程为：
S1：在制备装置中加入500ml硫酸铜镀液；
S2：将0.22g对苯二酚和80ml去离子水进行混合形成浓度约为0.025mol/L的对苯二酚溶液，将混合均匀后的浓度约为0.025mol/L的对苯二酚溶液加入至500ml的硫酸铜镀液中并充分搅拌至均匀；
S3：取适量NaOH稀溶液，逐次少量加入硫酸铜镀液中，直至硫酸铜镀液的pH值到达6.3-7.8之间；
S4:将无水乙醇浸泡后的Ni-Sn粉加入硫酸铜镀液的阳极容器中，并在硫酸铜镀液的阴极处放置阴极铜板材料，接入电场；
S5：控制水浴装置以60℃的恒温对制备装置中接入电场后的硫酸铜镀液进行水浴，并通过磁力转子按照350rmp-400rmp的速度进行搅拌，按照最佳电流密度2.5ASD调整接入电场的电流值，开始电镀；
S6：电镀后将Ni-Sn-Cu粉使用去离子水、无水乙醇将相关粉体反复清洗至溶液澄清，放置于真空干燥箱中干燥12h后真空保存，得到所要制备的焊点结构。
本发明实施例通过一定浓度的抗氧化剂配比和一定pH值的硫酸铜镀液，在锡层壳体表面镀上一定比例的铜层壳体，制备出焊点结构，从而使得焊点结构能够实现在高温下的烧结，使最终的焊点中无任何因扩散梯度差而引起的柯肯达尔孔洞，从而减小了器件失效风险，提高了产品的可靠性与使用寿命。同时，使得制备出的焊点结构在烧结或反应后，能够形成稳定的（Cu，Ni）6Sn5韧性相，提高了微焊点的抗震动能力。
进一步地，本发明制备出的焊点结构在烧结后，得到的烧结时效后的结构层如图3所示，图3是烧结并经过时效后的焊点的结构示意图。进一步地，烧结时效后的结构层中镍Ni、锡Sn和铜Cu的含量如图4所示，图4是烧结后的焊点的EPMA标定结果示意图。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种焊点结构，其特征在于，所述焊点结构包括内核结构、中间壳层结构和外部壳层结构；
其中，所述内核结构为镍核，所述中间壳层结构为锡层壳体，所述外部壳层结构为铜层壳体；所述镍核为颗粒状镍粉，所述锡层壳体覆盖在所述镍核的表面，所述铜层壳体覆盖在所述锡层壳体的表面；
其中，所述锡层壳体的第一壳体厚度与所述镍核的核半径的比例为0.878-0.95；所述铜层壳体的第二壳体厚度与所述镍核的核半径的比例为0.02-0.05。
2.一种如权利要求1所述的焊点结构的制备方法，其特征在于，包括：
基于锡镀液对镍粉进行电镀，得到锡镍结构；所述锡镍结构为镍粉表面覆盖有锡层壳体的结构；
基于硫酸铜镀液对所述锡镍结构进行电镀，得到焊点结构；所述焊点结构为锡镍结构表面覆盖有铜层壳体的铜锡镍结构。
3.根据权利要求2所述的焊点结构的制备方法，其特征在于，所述基于锡镀液对镍粉进行电镀，得到锡镍结构，包括：
在所述锡镀液中接入电场；
以第一预设温度值控制所述锡镀液的温度，以第一预设搅拌速度搅拌所述锡镀液，并以第一电流密度调整所述锡镀液中接入电场的电流值，对所述镍粉进行电镀，得到锡镍结构。
4.根据权利要求3所述的焊点结构的制备方法，其特征在于，所述在所述锡镀液中接入电场之前，还包括：
在所述锡镀液中加入第一预设浓度的抗氧化剂溶液。
5.根据权利要求3或4所述的焊点结构的制备方法，其特征在于，所述锡镀液的pH值为5.5-6.5。
6.根据权利要求2所述的焊点结构的制备方法，其特征在于，所述基于硫酸铜镀液对所述锡镍结构进行电镀，得到焊点结构，包括：
在所述硫酸铜镀液中接入电场；
以第二预设温度值控制所述硫酸铜镀液的温度，以第二预设搅拌速度搅拌所述硫酸铜镀液，并以第二电流密度调整所述硫酸铜镀液中接入电场的电流值，对所述锡镍结构进行电镀，得到所述焊点结构；
所述第二预设温度值大于第一预设温度值，所述第二预设搅拌速度大于第一预设搅拌速度，所述第二电流密度大于第一电流密度。
7.根据权利要求6所述的焊点结构的制备方法，其特征在于，所述在所述硫酸铜镀液中接入电场之前，还包括：
在所述硫酸铜镀液中加入第二预设浓度的抗氧化剂溶液；所述第二预设浓度小于第一预设浓度。
8.根据权利要求6或7所述的焊点结构的制备方法，其特征在于，所述硫酸铜镀液的pH值为6.3-7.8。
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