[发明专利]一种电流辅助快速制备Cu3Sn/泡沫铜复合接头方法

权利要求书

1.采用电流辅助焊接的方式快速制备一种耐高温封装用Cu₃Sn/泡沫铜复合接头，其特征在于，主要步骤包括：

复合焊片的制备：将纯锡块、泡沫铜(500ppi)经过超声波清洗的方法去除表面的污渍、油污和氧化物，晾干备用；将纯锡块放入耐高温的坩埚中，通过加热使其完全融化，加热温度略高于锡的熔点（232℃）；使用双辊冷压机将清洗过的泡沫铜从厚度为1mm一次压缩至0.13mm；将一次压缩后获得的泡沫铜涂抹助焊剂后浸入获得锡熔融液中8s形成复合结构焊片；将获得锡和泡沫铜复合结构焊片使用热压机在300℃、600Mpa下二次压缩至100μm，剪切成2×2mm的焊片；

（b）通电夹具的设计：取两片表面平整的纯铝片，将铝片切割成如图1所示形状，其中上半部分铝片的尺寸为10mm×10mm，下半部分铝片的面积为8mm×10mm；用车削加工将获得的铝片的厚度加工成1mm，保证厚度均匀一致；

（c）通电回路的设计：将铜片经过超声波清洗的方法去除表面的污渍、油污和氧化物，剪切成2×2mm，晾干备用；将（a）获得的复合焊片放置在DBC基板上，将芯片放置于（a）获得的复合焊片上，形成三明治结构；将正极通电夹具放置在芯片上层，将负极通电夹具与最下层DBC基板的Cu固定接触；

通电夹具连接直流电源上，形成一个完整的串联回路；

（d）电流辅助热压焊：接通直流电源，调节恒定电流参数确保（c）获得的串联回路正常工作，通过电流辅助热压焊等方式在300℃、0.6Mpa、1A下将芯片与DBC基板用所制备的复合焊片进行焊接。

2.根据权利要求1所述的采用电流辅助焊接的方式快速制备一种耐高温封装用Cu₃Sn/泡沫铜复合接头，其特征在于：所述步骤（a）的具体步骤：

（1）锡合金包括但不限于纯锡，锡含量99.3%铜含量0.7%锡合金，SAC系钎料中的一种或几种；

（2）泡沫铜材质包括但不限于纯铜，黄铜，镍的一种或几种；

（3）泡沫铜孔径在5～500ppi之间，厚度在0.1～40mm之间，孔隙率在50～98%之间；

（4）清洗方法包括但不限于超声波清洗、振动清洗、蒸汽清洗等；

（5）泡沫铜的一次压缩厚度在0.1～1mm之间；

（6）泡沫铜一次压缩方式包括但不限于双辊冷压机，液压机等方式；

（7）复合结构焊片的压缩方式包括但不限于热压机，真空热压炉等方式；

（8）复合结构焊片的压缩温度在250～500℃之间；

（9）复合结构焊片的压缩压力在50～600MPa之间；

（10）复合结构焊片的压缩后的厚度在10～300μm之间。

3.根据权利要求1所述的采用电流辅助焊接的方式快速制备一种耐高温封装用Cu₃Sn/泡沫铜复合接头，其特征在于：所述步骤（b）的具体步骤：

（1）通电夹具的材料包括但不限于铝、金、银、铜等导电性、导热性良好的纯金属和合金；

（2）通电夹具铝片形状包括但不限于类似的形状；

（3）通风夹具铝片厚度加工方式包括但不限于车削加工；

（4）通电夹具铝片的尺寸在50mm×50mm之内，厚度在0.1 mm～10mm之间。

4.根据权利要求1所述的采用电流辅助焊接的方式快速制备一种耐高温封装用Cu₃Sn/泡沫铜复合接头，其特征在于：所述步骤（c）的具体步骤：

（1）将通电夹具放置在芯片上层不限于正极夹具、负极夹具；

（2）通电夹具连接电源上包括但不限于直流电源、交流电源；

（3）通风回路包括但不限于串联、并联。

5.根据权利要求1所述的采用电流辅助焊接的方式快速制备一种耐高温封装用Cu₃Sn/泡沫铜复合接头，其特征在于：所述步骤（d）的具体步骤：

（1）复合焊片与Cu基板焊接方式包括但不限于热压焊恒温加热平台、回流焊、波峰焊、恒温加热平台等方式；

（2）复合焊片与Cu基板焊接辅助电流在0.1A～60A之间；

（3）芯片与DBC基板焊接温度在250～500℃之间；

（4）芯片与DBC基板焊接压力在0.5～100MPa之间。