[发明专利]一种芯片封装用焊锡料及其制备方法

说明书

本申请涉及焊料技术领域，具体公开了一种芯片封装用焊锡料及其制备方法，一种芯片封装用焊锡料包括以下重量百分比的组份原料：Ag 2‑6％，Cu 0.4‑1％，Al 0.05‑0.2%，Cr 0.03‑0.08％，CeO₂ 0.01‑0.06％，P 0.0003‑0.001％和余量的Sn，本申请制备的一种芯片封装用焊锡料能够提高焊锡料的焊接性和抗氧化性的优点。

技术领域

本发明涉及焊料的技术领域，尤其是涉及一种芯片封装用焊锡料及其制备方法。

背景技术

芯片封装即安装半导体集成电路芯片用的外壳，具有安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，芯片封装是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁，焊锡料与金属焊点熔接，然后与外部元件进行焊接，进而将芯片焊接在电路板上，焊锡料是表面处理、可焊性测试、热应力测试、焊接等生产工艺中不可缺少的一种基础原材料，长期以来，人们广泛使用具有优异性能的锡铅焊料合金，其共晶成分为SnPb37，随着禁铅法案的提出，无铅焊料的开发研制日益受到重视，通过人们的广泛研究发现，最有可能替代Sn-Pb系焊料的无毒合金是Sn基合金，主要以Sn为主，添加Ag、Zn、Cu、Sb、Bi、In等元素，形成二元或多元合金提高性能。

根据现有的许多技术资料，手机、电脑等高端芯片通常采用Sn-Ag-Cu系焊锡料进行封装互连，才能实现芯片的功能，但是Sn-Ag-Cu系焊锡料易氧化，且不易焊接。

发明内容

为了提高焊锡料的抗氧化性，本申请提供一种芯片封装用焊锡料及其制备方法。

本申请提供的一种芯片封装用焊锡料，采用如下的技术方案：

一种芯片封装用焊锡料，包括以下重量百分比的组份原料：Ag 2-6％，Cu 0.4-1％，Al 0.05-0.2％，Cr 0.03-0.08％，CeO₂ 0.01-0.06％，P 0.0003-0.001％和余量的Sn。

通过采用上述技术方案，Sn-Ag-Cu系合金具有良好的综合性能，能够替代Sn-Pb合金，锡基合金中Ag元素会提高合金焊料的铺展性，但是锡基无铅合金在高温熔融状态下的氧化非常迅速，极易形成氧化物锡渣，还会造成锡的浪费，增大生产成本，本申请为了降低Sn-Ag-Cu系合金的氧化性能，将Cr、Al和CeO₂添加到Sn-Ag-Cu系合金中，CeO₂在合金晶界位置易形成亚晶界结构，有利于Cr和Al原子向基体表面扩散，由于Al的活泼性高于Cr，因此Al首先向合金表面扩散与氧接触生成Al₂O₃氧化膜，接着部分Cr原子与氧接触生成Cr₂O₃，由此在合金熔融的过程中，在合金表面形成连续的Al₂O₃和Cr₂O₃复合膜，一定程度上抑制了合金内部的氧化行为，极大地提高了焊锡料的抗氧化性能，磷的加入可以提高焊接部承受热变形及应力的热疲劳特性，防止结晶颗粒粗大化，以减少焊接不力产生裂缝的可能性，确保可靠焊接。

可选的，包括以下重量百分比的组份原料：Ag 2-5％，Cu 0.4-0.65％，Al 0.05-0.1％，Cr 0.03-0.06％，CeO₂ 0.01-0.04％，P 0.0003-0.0009％和余量的Sn。

通过采用上述技术方案，对各原料的掺量进行优化，便于各原料发挥作用，提高锡焊料的抗氧化性和可焊性。

可选的，包括以下重量百分比的组份原料：Ag 4％，Cu 0.55％，Al 0.1％，Cr0.05％，CeO₂ 0.03％，P 0.0007％和余量的Sn。

通过采用上述技术方案，调整各原料的最佳用量，得到抗氧化性能较佳的锡焊料。