[发明专利]一种纳米TiO2

说明书

一种纳米TiO₂‑Sn微凸点的制备方法，其属于电子封装领域。该方法包括以下步骤：纯铜板进行打磨抛光等预处理；经酸洗后涂胶，再依次进行烘烤、曝光显影和刻蚀；在电镀液进行电沉积TiO₂‑Sn微凸点；电沉积后水洗干燥，将光刻胶去除后得到纳米TiO₂‑Sn微凸点。该方法制备的微凸点表面平整、纳米TiO₂分布均匀、镀层致密性高，纳米TiO₂粒子均匀分布在镀层中，有效地抑制了锡须的生长，并且TiO₂‑Sn微凸点具有很好的焊接性，纳米TiO₂的加入抑制了铜锡界面金属间化合物Cu₆Sn₅的生长。

技术领域

本发明属于电子封装领域，具体涉及一种纳米TiO₂-Sn微凸点的制备方法。

背景技术

随着电子产品向微型化，多功能化的发展，芯片以及其他电子元器件的尺寸越来越小，微焊点的尺寸随之也越来越小，对于电子封装的要求也越来越高。凸点键合技术随之产生，凸点键合技术的发展提高了封装的密度和速度，凸点键合可以实现芯片与芯片或者芯片与其他电子元器件的机械连接、电信号传输。在倒装芯片（FC）和硅通孔（TSV）等先进的3D封装中，凸点键合是最为关键的技术。凸点键合技术作为电子产品生产中的一个工艺流程，显得越来越重要，凸点键合的可靠性对于电子产品的寿命起到决定性作用。

凸点键合基本采用钎焊技术，是电子封装中的一种关键连接技术，电子产品中的PCB板都是覆铜板，研究者发现铜和锡焊接后会在界面生成一种金属间化合物（Intermetallic compound，IMC）Cu₆Sn₅，这种金属间化合物呈脆性。传统的电子封装工艺中大量使用Sn-Pb合金作为钎料，但是Sn-Pb钎料中的Pb具有毒性，会对生态环境造成了一定的污染，严重危害人的健康。目前，Pb作为一种有毒的金属元素已经被禁止使用，所以无铅钎料得到了发展。同时，随着3D封装技术的推进，电子封装技术向着密集化和微型化趋势发展，焊点尺寸急剧减小，甚至到了1 μm左右。电子封装技术无铅化和微型化的推广应用，加剧了焊点界面反应，导致焊点界面IMC厚度增大，IMC的脆性使焊点可靠性进一步降低。此外，电子元器件在服役过程中由于电和热的作用，随着Cu的扩散，导致界面IMC增厚，扩散迁移的元素得不到及时补充，致使焊点中形成柯肯达尔孔洞，导致焊点失效。

如何抑制微凸点键合界面IMC生长，提高焊点可靠性，成为电子封装技术发展的关键问题。研究者通过向钎料中添加纳米颗粒来抑制IMC的生长，提高焊点的可靠性，但是通过电沉积的方法制备TiO₂-Sn复合钎料的方法未见报道，并且电沉积工艺简单，成本低，可以大批量进行生产。因此，纳米TiO₂-Sn微凸点的制备对于提高电子封装焊点的可靠性，延长电子产品的寿命具有非常重要的意义。在工业生产中，随着封装尺寸的减小，Cu柱凸点与焊盘之间的钎料大多通过电沉积制备，因此，开发一种在金属基体上用电沉积制备纳米TiO₂-Sn微凸点的方法，对推进电子封装技术的发展有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米TiO₂-Sn微凸点的制备方法，纳米TiO₂可以均匀分布在Sn层中，纳米TiO₂与基体Sn可以紧密结合，所得镀层均匀致密。

本发明采用的技术方案是：一种纳米TiO₂-Sn微凸点的制备方法，包括以下步骤：

步骤（1）对待镀纯铜板进行前期处理，对纯铜板进行机械抛光处理后依次进行丙酮除油、酒精清洗，去离子水超声清洗，然后冷风吹干待用；

步骤（2）配制电镀液，将硫酸亚锡、浓硫酸、明胶、苯酚加入到离子水中进行搅拌，使其混合均匀后再向溶液中加入5~50 g/L的纳米TiO₂颗粒，进行超声分散3 h，再进行磁力搅拌1 h；