[发明专利]在Sn膜中晶须的减少

说明书

技术领域

本公开一般涉及包括Sn(锡)膜的电子组件，并且更具体地说，涉及在Sn膜中晶须形成的抑制。

背景技术

在Sn(锡)膜中“晶须”的形成是具有重大研究兴趣的主题。多种电子装置具有十年或更长的预期操作寿命。而晶须可以在数月或更短的时段中形成。已经观察到一些晶须达到几毫米的长度。诸如这些之类的晶须由于形成不希望的导电路径(短路)或对于诸如磁盘驱动器之类的颗粒敏感装置引起机械损坏的可能性，在电子系统中呈现显著的可靠性危险。

已经长久地知道，将Sn与铅(Pb)熔合成合金减少Sn晶须的形成。然而，对于Pb的不利生态影响的环境担心已经导致世界各地区的立法，该立法明确地限制Pb在电子仪器中的使用。例如，由欧洲联盟在2003年采纳的并在2006年开始生效的有害物质限制(Restriction of Hazardous Substances)(RoHS)命令将铅在任何均质成分中的浓度限制到0.1％(1000ppm)或更少。Pb的允许浓度一般地太低，以致于不能在这样的晶须呈现不可接受可靠性危险的全部情况下都抑制Sn晶须的形成。

Sn晶须的形成仍然缺少理解。当前理论没有为对Pb掺杂提供可接受的、环境良好的和低成本的替换方法供给足够的指导。

发明内容

为了消除现有技术的以上讨论缺陷，呈现电子装置的一个实施例。电子装置包括具有表面的金属导电引线。焊前(pre-solder)涂层在表面上，并且主要包括锡和从Al或稀土元素中选择的一种或多种掺杂物。

另一个实施例是一种在电引线上形成焊前涂层的方法。该方法包括提供具有表面的金属导电引线。锡层形成在表面上。锡层包括由晶粒边界区域分离的晶粒。锡层用从Al或稀土元素中选择的一种或多种掺杂物的平均浓度进行掺杂，使得一种或多种掺杂物在晶粒边界区域中具有比平均值显著大的浓度。

上文已经概述了本发明的特征，使得本领域的技术人员可以较好地理解随后的本发明的详细描述。下文将描述本发明的另外特征，这些特征形成本发明的权利要求书的主题。本领域的技术人员应该认识到，他们可容易地将公开的概念和具体实施例用作用来设计或修改其它结构的基础，以便实现本发明的相同目的。本领域的技术人员也应该认识到，这样的等同构造不脱离本发明的精神和范围。

附图说明

为了更完全理解本发明，现在参考并结合附图所做的如下描述，在附图中：

图1表明根据本发明形成的各种示范电子装置；

图2表明在衬底上的锡膜；

图3表明在锡膜上的晶须；

图4A和4B表明晶体晶粒和晶粒边界的方面；

图5表明纯锡膜、掺杂有Cu的锡膜及掺杂有Pb的锡膜的蠕变特性；

图6表明制造电子装置的方法；及

图7A和7B表明制造电子装置的方法的一个例子。

具体实施方式

降低在锡膜中的铅浓度的最近努力几乎仅仅集中在提高锡膜的纯度上。例如，电镀过程已经被精选以降低有机化合物的浓度，这些有机化合物可能导致可钉扎(pin)晶格扩散机制的夹杂物。如下面进一步讨论的那样，认为这样的钉扎可能使松驰-驱动扩散机制在能量方面是有利的，这些机制导致晶须生长。

目前认识到，晶须生长可以理解成是，由在锡膜中的应力松驰驱动的和由在对晶粒边界钉扎敏感的系统中的长距离晶粒边界扩散使能的一种蠕变形式。这种认识使得有可能识别个别掺杂物和一类掺杂物，这些掺杂物预期显著地减小锡膜产生晶须的倾向。这样的掺杂物的添加被认为减少晶粒边界钉扎，由此通过不会促使晶须形成的扩散途径使能导致应力松驰的扩散路径。这里呈现的使用这样的掺杂物的实施例与为了减轻扩散钉扎机制，像例如第二相钉扎，而提高锡膜纯度的流行常识背道而驰。