一种金镓焊片制备方法及金镓焊片技术

本发明专利技术公开了一种金镓焊片制备方法，包括以下步骤：称取预定比例的金和镓放入真空熔融炉中；对真空熔融炉进行抽真空处理；充入惰性气体；真空熔融炉加热到设定温度进行熔融，然后进行降温冷却，再加热到设定温度进行熔融，循环多次，得到均匀的熔融态合金；将熔融态合金浇铸、压延、冲压得到焊料。一种金镓焊片，由上述的金镓焊片制备方法制得。本发明专利技术提供的一种金镓焊片，共晶温度很好的适用于高功率的半导体的封装，有效提升高功率的半导体的封装质量。

【技术实现步骤摘要】
一种金镓焊片制备方法及金镓焊片
本专利技术涉及半导体封装
，具体地说，涉及一种金镓焊片制备方法及金镓焊片。
技术介绍
目前金基焊片主要是金锡、金硅和金锗，共晶温度在280～360℃之间。金基焊片已经成为第二代半导体的芯片封接工艺的关键成型焊料。但是随着第三代半导体的芯片的应运而生，伴随着高温半导体新材料的应用和器件功率的提高，同时多芯片系统的存在，所采用的芯片材料及结构的变化，现有的金基焊片的熔化温度偏低，不能满足高温封装工艺技术的要求。高功率的半导体在封装时材料间的共晶温度需要在440℃-470℃附近，而现有的焊料无法满足现有的市场需求，造成封装效果不佳，因此急需提高焊料的共晶温度，增加材料间的封装梯度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金镓焊片制备方法及金镓焊片，共晶温度高，有效提升高功率的半导体的封装质量。本专利技术公开的纸锅所采用的技术方案是:一种金镓焊片制备方法，包括以下步骤：称取预定比例的金和镓放入真空熔融炉中；对真空熔融炉进行抽真空处理；充入惰性气体；真空熔融炉加热到设定温度进行熔融，然后进行降温冷却，再加热到设定温度进行熔融，循环多次，得到均匀的熔融态合金；将熔融态合金浇铸、压延、冲压得到焊料。作为优选方案，所述真空熔融炉加热熔融过程中，先以每分钟10～100℃的加热速率升温至250℃，然后在250℃保温一设定时间，然后再以每分钟10～80℃的加热速率升温至设定温度进行熔融。作为优选方案，所述真空熔融加热的设定温度为300～400℃。作为优选方案，在真空熔融炉加热到300～400℃进行熔融时，在高温下进行磁力搅拌或机械搅拌。作为优选方案，每次在降温冷却后且再次加热前，重新进行抽真空，使真空度达到1.0x10-3～1.0x10-4Pa，再充入惰性气体，使真空度保持在1Pa～10-3Pa，再加热进行熔融。作为优选方案，所述降温冷却的温度为250℃以下。作为优选方案，热压延机在压延时，热压延机的滚轴温度为150～200℃。一种金镓焊片，通过上述的金镓焊片制备方法制得。作为优选方案，所述金镓焊片中镓的质量分数为25％～35％，所述金的质量分数为65％～75％。作为优选方案，所述金镓焊片中镓的质量分数为28％～32％，所述金的质量分数为68％～72％。本专利技术公开的一种金镓焊片制备方法的有益效果是：先将预定比例的金和镓放入真空熔融炉中，对真空熔融炉进行抽真空处理，再充入惰性气体。金和镓在加热熔融过程中，会析出极少量的水份，高温条件下会迅速形成水蒸汽，影响金和镓在熔合过程中的金相变化，通过惰性气体对熔融的金和镓进行保护，同时降低金和镓在熔融过程中氧含量，使熔融后达到预期的金镓合金，得到良好的金相，并通过熔合后的熔融态金镓合金通过多次熔融，提高金镓二元合金的均匀性。制成的金镓焊片比现有的金锗、金硅和金锡具有更高的共晶温度，适用于高功率的半导体的封装，有效提高高功率的半导体的封装质量。本专利技术公开的一种金镓焊片的有益效果是：金镓焊片的共晶温度能够达到440-470℃，很好的适用于高功率的半导体的封装，并且具有良好的浸润角，抗剪切力高，能铺满焊盘或铺展、浸润至所需焊接的部位，具有良好的焊接性能，提高焊接效果。附图说明图1是本专利技术一种金镓焊片制备方法的流程图。具体实施方式下面结合具体实施例和说明书附图对本专利技术做进一步阐述和说明:请参考图1，一种金镓焊片制备方法，包括以下步骤：称取预定比例的金和镓放入真空熔融炉中，对真空熔融炉进行抽真空处理，使真空熔融炉的真空度为1.0x10-2～1.0x10-4Pa，再向抽完真空的真空熔融炉中充入惰性气体，使真空度保持在1Pa～10-3Pa。作为较佳实施例，冲入惰性气体后，在对真空熔融炉进行抽真空处理，之后再充入惰性气体，如此循环2至3次，降低冶炼过程中氧含量和水蒸汽的比例，从而防止氧化，避免降低材料的脆性。通过抽真空将熔融炉内的空气排出，杜绝空气的存在。作为较佳的实施例，镓的质量分数为25％～35％，所述金的质量分数为65％～75％。更佳的，所述金镓焊片中镓的质量分数为28％～32％，所述金的质量分数为68％～72％。真空熔融炉先以每分钟10～100℃的加热速率升温至250℃，然后在250℃保温一设定时间，设定时间为30～40min，使金和镓受热更为均匀，并且在保温过程中释放出一定的应力，然后再以每分钟30～80℃的加热速率升温至300～400℃进行熔融，熔融20～30min后进行降温冷却，使真空熔融炉内的温度降低到250℃以下，最好能够降至室温，冷却30～60min。冷却后，重新对真空熔融炉进行抽真空，使真空熔融炉的真空度重新达到1.0x10-3～1.0x10-4Pa，再向抽完真空的真空熔融炉中充入惰性气体，惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的一种或多种，使真空度保持在1～10-3Pa。再对真空熔融炉以每分钟10～100℃的加热速率升温至250℃，然后在250℃保温30～40min，然后再以每分钟10～80℃的加热速率升温至300～400℃进行熔融，按照以上步骤循环多次，对金和镓进行多次熔融，提高金镓二元合金的均匀性。在真空熔融炉中加入惰性气体，惰性气体的化学性能稳定，不会与金、镓产生化学反应，在加热过程中，保持一定的惰性气体量，可有效减少加热之后，金属熔化过程中析出极少量的水，高温条件下水会迅速形成水蒸汽，并且随着温度的升高，炉内的真空度降低，而惰性气体能够使真空炉内的真空度维持在1Pa～10-3Pa，降低冶炼过程中氧含量和水蒸汽的比例，从而防止氧化，避免降低材料的脆性。从而降低金镓二元合金的含氧量，提高金镓二元合金的金相质量。较佳的，能够使真空炉内的氧含量和水蒸汽含量保持在10ppm以下。作为较佳的实施例，真空熔融炉加热到300～400℃进行熔融时，在高温环境下进行对金镓二元合金进行反复搅拌，进一步提高金镓二元合金的均匀性。搅拌可以选择磁力搅拌或机械搅拌，机械搅拌结构简单，容易操作，而磁力搅拌可在搅拌的同时对搅拌物内部进行进一步的加热，使内部的温度保持在熔融温度，进一步提升搅拌的均匀性。将熔炼好的熔融态金镓合金浇铸到铸模中形成铸锭，铸模可以选用石墨模具，石墨模具不会与金、镓发生化学反应，并且高温下强度高，具有很好的热稳定性及抗加热冲击性。石墨模具能够很好的高温的熔融态金镓合金。同时石墨模具具有良好的润滑和抗磨性，使金镓合金出模更为顺畅，且表面出来的铸锭表面平整。再将铸锭进行250℃温度下进行均匀化热处理，热处理时间为20～60min，铸锭再在热压延机的滚轴温度为150～200℃的条件下进行热轧，道次变形量控制小于15％，中间退火时间大于6min，轧制出来的金镓焊带厚度为0.05～0.1mm。制成的金镓焊带再通过退火处理，退火温度为260～280℃，退火1～1.5h。消除金镓焊带的残余应力，减小变形，并降低硬度，改善机械加工性能。退火处理后的金镓焊带放入冲床上，在冲床上冲压成型金镓焊片。上述方案中，先将预定比例设比例的金和镓放入真空熔融炉中，对真空熔融炉进行抽真空处理，使真空熔融炉的真空度达到1.0x10-2～1.0x10-4Pa，再充入惰性气体，使真空度保持在1Pa～10-3Pa。金和镓在加热熔融过程中，金属液化过程中，会析出极少量的水份，高温条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金镓焊片制备方法，其特征在于，包括以下步骤：称取预定比例的金和镓放入真空熔融炉中；对真空熔融炉进行抽真空处理；充入惰性气体；真空熔融炉加热到设定温度进行熔融，然后进行降温冷却，再加热到设定温度进行熔融，循环多次，得到均匀的熔融态合金；将熔融态合金浇铸、压延、冲压得到焊料。

【技术特征摘要】
2019.06.29 CN 20191058097591.一种金镓焊片制备方法，其特征在于，包括以下步骤：称取预定比例的金和镓放入真空熔融炉中；对真空熔融炉进行抽真空处理；充入惰性气体；真空熔融炉加热到设定温度进行熔融，然后进行降温冷却，再加热到设定温度进行熔融，循环多次，得到均匀的熔融态合金；将熔融态合金浇铸、压延、冲压得到焊料。2.如权利要求1所述的金镓焊片制备方法，其特征在于，所述真空熔融炉加热熔融过程中，先以每分钟10～100℃的加热速率升温至250℃，然后在250℃保温一设定时间，然后再以每分钟10～80℃的加热速率升温至设定温度进行熔融。3.如权利要求1所述的金镓焊片制备方法，其特征在于，所述真空熔融加热的设定温度为300～400℃。4.如权利要求4所述的金镓焊片制备方法，其特征在于，在真空熔融炉加热到3...

【专利技术属性】
技术研发人员：林尧伟，谢斌，林俊羽，林柏希，
申请(专利权)人：汕尾市索思电子封装材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44