一种基于陶瓷的预置金锡焊料制作方法技术

本发明专利技术一种基于陶瓷的预置金锡焊料制作方法，S1、将陶瓷基板进行预处理；S2、将陶瓷基板装入工装夹具内，再投放入蒸发镀膜设备，真空镀膜；S3、以30A/s的速度镀制TI层；S4、以25A/s的速度镀制Pt层；S5、以30A/s的速度镀制Au层；S6、以25A/s的速度镀制Sn层；S7、以20A/s的速度镀制Au层；S8、以15A/s的速度镀制Sn层；S9、以30A/s的速度镀制Au层；S10、以25A/s的速度镀制Sn层；S11、以30A/s的速度镀制Au层；S12、蒸发镀膜完成后，设置降温曲线。本发明专利技术用Ti和Pt做过度衔接层，提升Sn材料在蒸发时的沉积稳定性，牢固度好、工艺稳定、适合产业化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于陶瓷的预置金锡焊料制作方法
本专利技术涉及光电子元器件封装领域，具体涉及一种基于陶瓷的预置金锡焊料制作方法。
技术介绍
共晶成分的金锡合金因其优异的力学性能受到研究者的广泛关注并被大量运用于集成电路封装盖板，焊接光电元器件和MEMS器件等领域。金锡合金的含金量很高，约为80%，焊接时氧化程度低，因此可以实现免助焊剂焊接，这种特点对于光电子器件封装尤其重要，因为光电子元器件封装一定要防止元器件受到污染以免对其光学性能造成影响，金锡封装焊料还有很多优点，比如：屈服强度高，导热性能好，适用于大功率器件封装，浸润性能好，电迁移现象不明显，抗腐蚀性能好，焊接强度高，没有明显的热疲劳，抗蠕变性能好等。目前常见的制作金锡焊料的方法如下：一、金锡分层电镀，按照80%Au、20%Sn的比例交替电镀Au和Sn。这种方案的缺点在于（1）、厚度控制精度差：首先电镀工艺整体基板的均匀性较差，约在10%左右；其次，单层厚度的控制精度较差，约在5%左右；这样出来的金锡合金比例得不到精确的控制，时候后续封装的时候合金温度和合金状态变化很大。（2）、每镀一层要更换镀液，工艺复杂且过程容易造成氧化。二、金锡合金电镀，该工艺难度系数高，对槽液的成分控制和温度控制要求很高，成分需达到动态平衡，温度要精确到0.1℃。研究表明温度每变化1℃，材料的比例变化就会超过2%。三、金锡熔炼，该工艺主要用在金锡焊料片的制作，厚度在0.1毫米以上，无法实现在陶瓷基板的预置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种牢固度好、工艺稳定、适合产业化的基于陶瓷的预置金锡焊料制作方法。本专利技术通过如下技术方案实现上述目的：一种基于陶瓷的预置金锡焊料制作方法，包括以下步骤：S1、将陶瓷基板进行预处理；S3、以30A/s的速度镀制TI材料形成TI层，TI层的厚度为200-500nm；S4、以25A/s的速度镀制Pt材料形成Pt层，Pt层的厚度为200-500nm；S5、以30A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为550nm；S6、以25A/s的速度镀制Sn材料形成Sn层，Sn层的厚度为420nm；S7、以20A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为300nm；S8、以15A/s的速度镀制Sn材料形成Sn层，Sn层的厚度为420nm；S9、以30A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为550nm；S10、以25A/s的速度镀制Sn材料形成Sn层，Sn层的厚度为200nm；S11、以30A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为550nm；S12、蒸发镀膜完成后，设置降温曲线。进一步的，所述步骤S1具体为将陶瓷基板用温度为25℃、浓度为30%的盐酸浸泡5分钟，浸泡完成后，取出陶瓷基板，用纯水对陶瓷基板冲淋，再将陶瓷基板放入超声波清洗线进行清洗烘干。进一步的，所述步骤S6的降温曲线为第一阶段250℃恒温30-60分钟，第二阶段200℃恒温30-60分钟，第三阶段150℃恒温30-60分钟后自然冷却。进一步的，所述步骤S6、S8和S10中采用碳化硼材料制作坩埚用于蒸发Sn。与现有技术相比，本专利技术一种基于陶瓷的预置金锡焊料制作方法的有益效果是：采用Ti和Pt做过度衔接层，在陶瓷基板上预置3μm到10μm金锡焊料，提升了Sn材料在蒸发时的沉积稳定性，具有牢固度好、工艺稳定、适合产业化的优点。具体实施方式以下为本专利技术的具体实施方式，所述的实施例是为了进一步描述本专利技术，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域人员理解，并不因此将本专利技术限制在所述的实施例专利技术中。实施例1一种基于陶瓷的预置金锡焊料制作方法的制备方法，包括以下步骤：S1、将陶瓷基板进行预处理，具体为将陶瓷基板用温度为25℃、浓度为30%的盐酸浸泡5分钟，浸泡完成后，取出陶瓷基板，用纯水对陶瓷基板冲淋，再将陶瓷基板放入超声波清洗线进行清洗烘干；S2、将陶瓷基板装入工装夹具内，再投放入蒸发镀膜设备，在真空度达到2X10（-2）PA、温度达到200℃后开始镀膜；S3、以30A/s的速度镀制TI材料形成TI层，TI层的厚度为200nm；S4、以25A/s的速度镀制Pt材料形成Pt层，Pt层的厚度为200nm；S5、以30A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为550nm；S6、以25A/s的速度镀制Sn材料形成Sn层，Sn层的厚度为420nm；S7、以20A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为300nm；S8、以15A/s的速度镀制Sn材料形成Sn层，Sn层的厚度为420nm；S9、以30A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为550nm；S10、以25A/s的速度镀制Sn材料形成Sn层，Sn层的厚度为200nm；S11、以30A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为550nm；S12、蒸发镀膜完成后，设置降温曲线，第一阶段250℃恒温30分钟，第二阶段200℃恒温30分钟，第三阶段150℃恒温30分钟后自然冷却。步骤S6、S8和S10中采用碳化硼材料制作坩埚用于蒸发Sn，由于氮化硼材料有很高的耐温性，同时是非金属，导热状态不好，蒸发时电子束热量不易流散，所以Sn的蒸发状态相对稳定。步骤S12的冷却工艺能够消除应力，增强薄膜和陶瓷基板结合力。实施例2一种基于陶瓷的预置金锡焊料制作方法的制备方法，包括以下步骤：S1、将陶瓷基板进行预处理，具体为将陶瓷基板用温度为25℃、浓度为30%的盐酸浸泡5分钟，浸泡完成后，取出陶瓷基板，用纯水对陶瓷基板冲淋，再将陶瓷基板放入超声波清洗线进行清洗烘干；S2、将陶瓷基板装入工装夹具内，再投放入蒸发镀膜设备，在真空度达到2X10（-2）PA、温度达到200℃后开始镀膜；S2、将陶瓷基板装入工装夹具内，再投放入蒸发镀膜设备，在真空度达到2X10（-2）PA、温度达到200℃后开始镀膜；S3、以30A/s的速度镀制TI材料形成TI层，TI层的厚度为350nm；S4、以25A/s的速度镀制Pt材料形成Pt层，Pt层的厚度为350nm；S5、以30A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为550nm；S6、以25A/s的速度镀制Sn材料形成Sn层，Sn层的厚度为420nm；S7、以20A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为300nm；S8、以15A/s的速度镀制Sn材料形成Sn层，Sn层的厚度为420nm；S9、以30A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为550nm；S10、以25A/s的速度镀制Sn材料形成Sn层，Sn层的厚度为200nm；S11、以30A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为550nm；S12、蒸发镀膜完成后，设置降温曲线，第一阶段250℃恒温45分钟，第二阶段200℃恒温45分钟，第三阶段150℃恒温45分钟后自然冷却。实施例3一种基于陶瓷的预置金锡焊料制作方法的制备方法，包括以下步骤：S1、将陶瓷基板进行预处理，具体为将陶瓷基板用温度为25℃、浓度为30%的盐酸浸泡5分钟，浸泡完成后，取出陶瓷基板，用纯水对陶瓷基板冲淋，再将陶瓷基板放入超声波清洗线进行清洗烘干；S2、将陶瓷基板装入工装夹具内，再投放入蒸发镀膜设备，在真空度达到2X10（-2）PA、温度达到2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于陶瓷的预置金锡焊料制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将陶瓷基板进行预处理；S2、将陶瓷基板装入工装夹具内，再投放入蒸发镀膜设备，在真空度达到2X10

【技术特征摘要】
1.一种基于陶瓷的预置金锡焊料制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将陶瓷基板进行预处理；S2、将陶瓷基板装入工装夹具内，再投放入蒸发镀膜设备，在真空度达到2X10（-2）PA、温度达到200℃后开始镀膜；S3、以30A/s的速度镀制TI材料形成TI层，TI层的厚度为200-500nm；S4、以25A/s的速度镀制Pt材料形成Pt层，Pt层的厚度为200-500nm；S5、以30A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为550nm；S6、以25A/s的速度镀制Sn材料形成Sn层，Sn层的厚度为420nm；S7、以20A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为300nm；S8、以15A/s的速度镀制Sn材料形成Sn层，Sn层的厚度为420nm；S9、以30A/s的速度镀制Au材料形成Au层，Au层的厚度为550nm；S10、以...

【专利技术属性】
技术研发人员：周东平，
申请(专利权)人：苏州晶鼎鑫光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32