低阿尔法BGA锡球的制备方法以及BGA锡球技术

本发明专利技术提供一种低阿尔法BGA锡球的制备方法，包括提供制备所述BGA锡球所需的多种低纯度的单质钎料；去除每一所述单质钎料中的杂质以对所述单质钎料进行提纯；将多种提纯后的所述单质钎料合金化后制备所述低阿尔法BGA锡球。本发明专利技术金属直收率高，阿尔法粒子放射量低于0.001cph/cm

【技术实现步骤摘要】
低阿尔法BGA锡球的制备方法以及BGA锡球
本专利技术涉及BGA锡球
，尤其涉及一种低阿尔法BGA锡球的制备方法以及BGA锡球。
技术介绍
电子设备的尺寸和操作电压正不断减小，半导体器件的体积在不断地减小，致使晶体管的尺寸和操作电压也在不断减小，对封装技术和材料带来了新的挑战。半导体器件的尺寸比例缩小，这就意味着半导体中的电路将更加密集、硅片更薄、非永久性存储器的电容电压更低，这将导致半导体器件对软错误(软错误是指由单晶硅辐射而造成设备暂时性功能故障)更加敏感，这是因为低能的阿尔法粒子可以翻转存储单元或改变逻辑电路中时序。半导体器件采用球栅阵列封装(BGA，BallGridArray)，球栅阵列封装的发展，焊接凸点尺寸更小、排列更密集，更加接近活度硅元件，BGA锡球内的短程低能阿尔法粒子(例如，210Pb衰变会形成高能量的阿尔法辐射体210Po)能够诱发软错误，因此需要去除钎料中的阿尔法放射体。现有技术中，用于制备低阿尔法BGA锡球的主要方法有：1、电解法。电解法是将原料在强酸中浸出，将浸出液作为电解液，放入吸附杂质的材料(如活性炭、各类吸附树脂等)。该工艺需要使用到强酸，废液不易处理，容易引发环境问题，而且制备效率低下，不适宜大规模生产。2、激光同位素分离法，利用激光单色性强的特点，使同位素光谱有选择性的激发，经物理或化学的方法分离同位素。该方法可直接去除原料中含放射性的同位素，但是该工艺能耗非常高，工业生产中不可行。3、化学处理法，是通过加入化学添加剂经氧化还原等一系列反应合成出高纯金属，由于采用了大量的化学添加剂，因此环境污染比较严重。
技术实现思路
本专利技术提供一种低阿尔法BGA锡球的制备方法以及BGA锡球，采用基本无污染的方法制备低阿尔法BGA锡球，金属直收率高，阿尔法粒子放射量低于0.001cph/cm2的水平。本专利技术提供一种低阿尔法BGA锡球的制备方法，所述方法包括：S10：提供制备所述BGA锡球所需的多种低纯度的单质钎料；S20：去除每一所述单质钎料中的杂质以对所述单质钎料进行提纯，具体包括：S21：将所述单质钎料分别预先进行真空蒸馏，包括：将盛放有所述单质钎料的坩埚放入至真空炉内，真空炉密封并保证炉内的压力达到一定值；升温到T1并保温一定时间，所述T1的值小于所述单质钎料和主要杂质中沸点较小的那一个的沸点值；保温结束后，取出挥发物和残留物，得到初步提纯的所述单质钎料；S22：将初步提纯的所述单质钎料进行区域熔炼，包括：将所述单质钎料放入至区域熔炼炉内并通入保护气；打开加热系统以输出高功率，设置于头端的加热线圈使得所述单质钎料融化；降低所述加热系统的输出功率，将加热线圈从头端移动到尾端进而对所述单质钎料区域熔炼；当完成一次区域熔炼后，将加热线圈重新移动到所述单质钎料的头端，冷却后，再重复上一步骤；区域熔炼次数达到设定次数后得到提纯后的单质钎料；S30：将多种提纯后的所述单质钎料合金化后制备所述低阿尔法BGA锡球。进一步的，所述T1的值为所述单质钎料和主要杂质中较小沸点的那一个的沸点值的80-95％。本专利技术提供一种低阿尔法BGA锡球，其采用所述的制备方法制得。采用本专利技术所提供的制备方法制得的BGA锡球，阿尔法粒子放射量低于0.001cph/cm2的水平，符合低阿尔法材料标准。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术以制备SAC305锡球为例进行说明，应当理解的是，Sn42Bi57.4Ag0.6锡球、Sn90Sb10锡球等其他不同钎料或不同钎料占比的锡球相应地适用于本专利技术中。SAC305锡球包括三种单质钎料，分别为Sn、Ag、Cu，其中，按质量比，Sn：Ag：Cu＝96.5:3.5:0.5。本专利技术制备低阿尔法SAC305锡球的方法，包括以下步骤：S10：提供制备所述锡球所需的Sn单质钎料、Ag单质钎料、Cu单质钎料。提供低纯度的Sn料、Ag料以及Cu料，每种单质钎料中的主要杂质会有所不同。S20：分别去除Sn单质钎料、Ag单质钎料、Cu单质钎料中的杂质以对所述单质钎料进行提纯。将Sn料、Ag料以及Cu料分别进行提纯。以提纯Sn料为例，其中Sn料中的主要杂质为Pb，Sn的沸点为2260℃，Pb的沸点为1749℃。提纯步骤包括：S21：将Sn单质钎料预先进行真空蒸馏。具体地：S211：将盛放有所述Sn单质钎料的坩埚放入至真空炉内，真空炉密封并保证炉内的压力达到15Pa。S212：升温到1400-1600℃并保温6-8小时。保温温度1400-1600℃小于Pb的沸点(Pb的沸点小于Sn的沸点)。在保温的过程中，炉内压力小，温度达到1400-1600℃时，杂质Pb将挥发，挥发的Pb可以通过真空炉上方的冷井收集，在坩埚中预留下的即为Sn，但是此时仍然有小部分的Pb杂质以及其他类型的杂质无法挥发。可以理解的是，若杂质的沸点高于单质钎料的沸点，那么挥发得到挥发物将是单质钎料，残留物将为主要杂质。保温温度为所述单质钎料和主要杂质中较小沸点的那一个的沸点值的80-95％，所述沸点是指在标准大气压下的沸点。保温温度在这个范围内，能够保证单质钎料或杂质的挥发的同时，能够防止单质钎料损耗严重，经过实验，保温温度低于80％，蒸馏效率极低，保温温度高于95％，单质钎料损耗率达到5％以上。S213：保温结束后，取出挥发物Pb和残留物Sn，保留残留物Sn，得到初步提纯的Sn单质钎料。S22：将初步提纯的Sn单质钎料进行区域熔炼。具体的，本步骤包括：S221：将Sn单质钎料放入至区域熔炼炉内并通入保护气。保护气能够避免Sn单质钎料被氧化。S222：打开加热系统以输出高功率，设置于头端的加热线圈使得所述单质钎料融化。温度升高到Sn单质钎料的熔点，加热线圈将Sn单质钎料加热，使得加热线圈处的Sn融化。S223：降低所述加热系统的输出功率，将加热线圈从头端移动到尾端进而对所述单质钎料区域熔炼。结合步骤S222以及步骤S223，在对Sn单质钎料进行区域熔炼时，预先采用高功率使单质钎料融化，此时，未被加热线圈包裹的钎料位置通过热传导而具有了一定的温度，然后再采用低输出功率，加热线圈温度降低，移动加热线圈时，依然能够保证后段的钎料熔融，熔融速度基本相当，因此不仅能够保证钎料熔融，而且降低了耗能。S224：当完成一次区域熔炼后，将加热线圈重新移动到所述单质钎料的头端，冷却后，再重复上一步骤。在本步骤中，即将加热线圈重新移动到头端，加热线圈加热从头端移动到尾端，再次进行区域熔炼。S2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低阿尔法BGA锡球的制备方法，其特征在于，所述方法包括：/nS10：提供制备所述BGA锡球所需的多种低纯度的单质钎料；/nS20：去除每一所述单质钎料中的杂质以对所述单质钎料进行提纯，具体包括：/nS21：将所述单质钎料分别预先进行真空蒸馏，包括：/n将盛放有所述单质钎料的坩埚放入至真空炉内，真空炉密封并保证炉内的压力达到一定值；/n升温到T1并保温一定时间，所述T1的值小于所述单质钎料和主要杂质中沸点较小的那一个的沸点值；/n保温结束后，取出挥发物和残留物，得到初步提纯的所述单质钎料；/nS22：将初步提纯的所述单质钎料进行区域熔炼，包括：/n将所述单质钎料放入至区域熔炼炉内并通入保护气；/n打开加热系统以输出高功率，设置于头端的加热线圈使得所述单质钎料融化；/n降低所述加热系统的输出功率，将加热线圈从头端移动到尾端进而对所述单质钎料区域熔炼；/n当完成一次区域熔炼后，将加热线圈重新移动到所述单质钎料的头端，冷却后，再重复上一步骤；/n区域熔炼次数达到设定次数后得到提纯后的单质钎料；/nS30：将多种提纯后的所述单质钎料合金化后制备所述低阿尔法BGA锡球。/n

【技术特征摘要】
1.一种低阿尔法BGA锡球的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
S10：提供制备所述BGA锡球所需的多种低纯度的单质钎料；
S20：去除每一所述单质钎料中的杂质以对所述单质钎料进行提纯，具体包括：
S21：将所述单质钎料分别预先进行真空蒸馏，包括：
将盛放有所述单质钎料的坩埚放入至真空炉内，真空炉密封并保证炉内的压力达到一定值；
升温到T1并保温一定时间，所述T1的值小于所述单质钎料和主要杂质中沸点较小的那一个的沸点值；
保温结束后，取出挥发物和残留物，得到初步提纯的所述单质钎料；
S22：将初步提纯的所述单质钎料进行区域熔炼，包括：
将所述单质钎料放入至区域熔炼炉内并通入保护气；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文良，吴华丰，袁鹏，
申请(专利权)人：重庆群崴电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50