[发明专利]一种通过预制IMCs焊盘形成全IMCs结构焊点的方法

说明书

本发明公开一种通过预制IMCs焊盘形成全IMCs结构焊点的方法，属于材料制备与连接领域，适用于制备全IMCs的微型钎焊对接接头，应用于微电子连接的力学、热学以及电学的可靠性研究，其通过以下步骤实现：焊料漏印；将焊料加热重熔形成焊球；依据尺寸要求挑选焊球；将焊球置于印制电路板表面的铜片上，加热重熔结合且形成凸点结构；腐蚀凸点结构；制成两个IMCs焊盘；加热重熔使IMCs焊盘结合；对IMCs焊盘的焊点进行研磨、精抛，最终获得全IMCs焊点。本发明能够避免Sn基焊料中Sn各向异性降低焊点可靠性的情况；工艺简单，成本低廉。本发明的关键步骤在于焊料涂覆在预制的IMCs焊盘进行重熔、冷却，通过EDS技术确定焊点成分为IMCs。

技术领域

本发明涉及材料制备与连接领域，特别是涉及一种通过预制IMCs焊盘形成全IMCs结构焊点的方法。

背景技术

焊点在微电子互连中起到机械连接和电信号传输的作用，目前微电子封装空间减小，元器件数量增多，元器件产热加剧；并且，焊点承受的电流密度增加，在热力学和动力学因素的驱动下，焊料中形成的IMCs会生长或溶解，造成焊点的失效，从而影响电子产品的使用寿命和可靠性。

目前微电子互连中使用的焊料主要为Sn基焊料(含Sn量80％以上)，且已有研究表明，熔制备的Sn基无铅互连焊点往往呈现单晶或孪晶结构，而β-Sn的BCT晶体结构具有各向异性(a＝b＝0.5832，c＝0.3182，c/a＝0.546)，Cu等原子在焊点中的扩散会由于β-Sn不同的晶粒取向而呈现出强烈的各向异性，比如，在25℃，Cu沿β-Sn晶格c轴的扩散速率为2×10-6cm2/s，是其沿a、b轴扩散速率的500倍，这种取向扩散行为将会对焊点的电迁移行为造成严重影响，具有c轴与电流方向平行的Sn基钎料单晶焊点容易产生提前失效，其界面IMCs的生长速度约为具有c轴与电流方向垂直的单晶焊点或孪晶焊点的10倍。所以，避免焊点中β-Sn各向异性的影响是一个难题。在完成互连后，每一个焊点都具有独特的晶体取向，因此不可避免的会有一些焊点由于β-Sn晶粒的取向不利，在电子产品使用过程中提前失效，进而降低电子产品的使用寿命。由此可见，焊点的晶粒取向会严重影响其服役可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过预制IMCs焊盘形成全IMCs结构焊点的方法，以解决上述现有技术存在的问题，获得全IMCs结构的焊点，避免β-Sn各向异性的影响，同时保证微电子互连中实现较低温度结合、较高温度服役。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种通过预制IMCs焊盘形成全IMCs结构焊点的方法，通过以下步骤实现：

步骤S1：焊料漏印；

步骤S2：将漏印后的所述焊料加热重熔形成焊球，并进行冷却处理；

步骤S3：超声清洗处理所述焊球；

步骤S4：依据尺寸要求挑选所述焊球；

步骤S5：超声清洗处理印制电路板；

步骤S6：将所述焊球置于所述印制电路板表面的铜片上，加热重熔结合且形成凸点结构，并进行冷却处理；

步骤S7：腐蚀所述凸点结构，使所述印制电路板的铜片上仅剩IMCs焊盘；

步骤S8：由所述步骤S1至所述步骤S7制成两个所述IMCs焊盘；

步骤S9：加热重熔使两个所述IMCs焊盘结合，并进行冷却处理；

步骤S10：对两个所述IMCs焊盘的焊点进行研磨，并对指定界面进行精抛，最终获得全IMCs焊点；

步骤S11：获取精抛截面的EDS数据，确定焊点是否为IMCs组成的焊点。

优选的，所述焊料为Sn-Ag-Bi-In系列无铅焊料。