[发明专利]一种复合焊料预成型片及其制备方法、及封装方法

说明书

本发明提供了一种复合焊料预成型片及其制备方法、及封装方法，所述复合焊料预成型片包括基体，所述基体为预烧结银薄膜，所述基体的一面或两面设有焊料层，所述焊料层的焊料为低温锡基焊料或高温玻璃料。采用本发明的技术方案，该复合焊料预成型片可以有效改善烧结银和异质基板界面的兼容性，实现烧结银焊料与不同金属基板或陶瓷基板的连接，此外可以通过界面生成金属间化合物或玻璃态阻挡层，抑制基板元素扩散，增强烧结焊点的可靠性，改善了烧结银材料与不同金属或陶瓷界面的界面连接性能，可以实现低温互连高温服役焊点的快速制备。

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，尤其涉及一种复合焊料预成型片及其制备方法、及封装方法。

背景技术

目前，功率半导体器件广泛地应用于电力电子领域，可以实现电力设备的电能转换、信号控制等功能。由于其服役时要在高频、高电流密度下工作，功率半导体芯片会产生大量热量。为了保证芯片的可靠运行，需要通过高散热的连接材料进行热耗散。此外为了降低焊接后的热应力，提升器件可靠性，低温连接也是芯片封装的诉求之一。

纳米银焊料，如纳米银膏、纳米银膜，是目前最具前景的功率半导体芯片的互连材料。纳米银由于其较高的表面能，可以在较低的温度下实现烧结，形成焊点结构，且具有优异的导热导电性能和机械强度。然而，受制于其烧结机制的影响，基板材料的表面往往需要进行镀银的金属化处理，才能保证烧结后的焊点结合性能。对于铝基板比如陶瓷基板而言，纳米银烧结存在界面氧化、结合力差的问题。对于铜、金表面金属化的基板而言，纳米银烧结存在界面扩散速率快，界面性能退化的问题。因此，需要开发一种新的烧结互连材料，改善烧结材料与异质基板界面的兼容性问题，提升互连焊点的可靠性与烧结材料的工艺兼容性。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种复合焊料预成型片及其制备方法、及封装方法，可以改善烧结银与异质基板界面的兼容性，提高烧结焊点可靠性。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种复合焊料预成型片，其包括基体，所述基体为预烧结银薄膜，所述基体的一面或两面设有焊料层，所述焊料层的焊料为低温锡基焊料或高温玻璃料。对于金、银、铜或镍表面金属化基板，选择锡基钎料，对于铝基板或陶瓷基板，选择玻璃料焊料。

采用此技术方案，通过设置焊料层有效改善烧结银和异质基板界面的兼容性，而且在焊接过程中，界面生成金属间化合物或玻璃态阻挡层，抑制基板元素扩散，增强烧结焊点的可靠性。

作为本发明的进一步改进，所述预烧结银薄膜的厚度为20-200μm，银含量大于95%，孔隙率为50-90%。

作为本发明的进一步改进，所述焊料层通过冷喷涂、蒸镀或溅射的方式形成在基体的表面。

作为本发明的进一步改进，所述焊料层的厚度为5μm-50μm。

作为本发明的进一步改进，所述低温锡基焊料为锡、锡银铜焊料、锡银焊料、锡铜焊料或锡锌焊料。

作为本发明的进一步改进，所述高温玻璃料包括V₂O₅、ZrO₂、ZnO、BaO、BiO中的一种或几种的混合物。

本发明还公开了如上任意一项所述的复合焊料预成型片的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤S1，制备银浆料；

步骤S2，对银浆料进行加热获得预烧结银薄膜；

步骤S3，在银薄膜上制备焊料层。