【技术实现步骤摘要】
技术介绍
本专利技术涉及广义上的无铅的合金焊料组合物，更具体地说，涉及锡-银-铜合金焊料组合物。2、相关技术芯片载体可以通过包含BGA焊球的球形栅格阵列(BGA)耦合到电路板上。所述BGA焊球通常包含63％锡(Sn)和37％铅(Pb)的低共熔合金组合物，它具有较低的熔化温度即183℃并且是非常可靠的。不幸的是，铅有毒并且危害环境。结果，现在工业上正在开始使用无铅焊料。然而，许多低熔点无铅焊料具有可能引起可靠性问题的物理特性。因此，存在着对可靠的低熔点、基本无铅的焊球以将芯片或芯片载体耦合到下一级装配件上(例如将芯片载体耦合到电路板上)的需求。专利技术概述在第一种实施方案中，本专利技术提供了焊料组合物，该组合物包含焊料合金，其中合金基本不含铅，其中合金包含锡(Sn)、银(Ag)和铜(Cu)，其中锡在合金中的重量百分比浓度至少是约90％，其中银在合金中的重量百分比浓度是X，其中X足够小，以便当液态下的合金通过冷却至固态Sn相成核的较低温度来进行固化时能够基本抑制Ag3Sn板的形成，其中较低温度相当于相对于合金的低共熔温度的过冷δT，并且，其中铜在合金中的重量百分比浓度不超过约1.5％。在第二种实施方案中，本专利技术提供了形成电子结构的方法，该方法包括提供第一基片和连接到第一导电焊盘上的第一焊球(所述导电焊盘耦合到第一基片上)，其中第一焊球包含焊料合金，其中合金基本不含铅，其中合金包含锡(Sn)、银(Ag)和铜(Cu)，其中锡在合金中的重量百分比浓度至少是约90％，其中铜在合金中的重量百分比浓度不超过约1.5％；提供第二基片和耦合到第二基片上的第二导电焊盘；...
【技术保护点】
一种焊料组合物，该组合物包含焊料合金，其中合金基本不含铅，其中合金包含锡（Ｓｎ）、银（Ａｇ）和铜（Ｃｕ），其中锡在合金中的重量百分比浓度至少是约９０％，其中银在合金中的重量百分比浓度是Ｘ，其中Ｘ足够小 ，以便当液态下的合金通过冷却至固态Ｓｎ相成核的较低温度来进行固化时能够基本抑制Ａｇ↓［３］Ｓｎ板的形成，其中较低温度相当于相对于合金的低共熔温度的过冷δＴ，并且，其中铜在合金中的重量百分比浓度不超过约１．５％。
【技术特征摘要】
US 2002-2-15 10/078,0201.一种焊料组合物，该组合物包含焊料合金，其中合金基本不含铅，其中合金包含锡(Sn)、银(Ag)和铜(Cu)，其中锡在合金中的重量百分比浓度至少是约90％，其中银在合金中的重量百分比浓度是X，其中X足够小，以便当液态下的合金通过冷却至固态Sn相成核的较低温度来进行固化时能够基本抑制Ag3Sn板的形成，其中较低温度相当于相对于合金的低共熔温度的过冷δT，并且，其中铜在合金中的重量百分比浓度不超过约1.5％。2.权利要求1的组合物，其中X具有基于X足够小以便在所述液态的所述合金的所述冷却过程中基本抑制所述Ag3Sn板的形成的预定值。3.权利要求1的组合物，其中X不超过XMAX，其中XMAX是在液态合金中在所述冷却过程中能从热力学上阻止液态合金中Ag3Sn板的形成的银的最大重量百分比浓度。4.权利要求3的组合物，其中XMAX是δT的函数，所述函数源自涉及Sn、Ag和Cu的三元混合物的三元相图和有关热力学数据。5.权利要求1的组合物，其中铜在液态合金中的重量百分比浓度足够小，以便液态合金的浆态区域不超过约10℃。6.权利要求1的组合物，其中铜在液态合金中的重量百分比浓度不超过约0.9％。7.权利要求1的组合物，其中合金还包括抑制固态合金中锡瘟的形成的物质。8.权利要求7的组合物，其中所述物质包含铋，其中所述铋在合金中的重量百分比浓度至少是0.1％。9.权利要求1的组合物，其中X不超过约2.8％。10.权利要求1的组合物，其中X在约2.6％至约2.8％的范围内。11.一种形成电子结构的方法，该方法包括提供第一基片和连接到第一导电焊盘上的第一焊球，所述导电焊盘耦合到第一基片上，其中第一焊球包含焊料合金，其中合金基本不含铅，其中合金包含锡(Sn)、银(Ag)和铜(Cu)，其中锡在合金中的重量百分比浓度至少是约90％，其中铜在合金中的重量百分比浓度不超过约1.5％；提供第二基片和耦合到第二基片上的第二导电焊盘；将第一焊球耦合到第二焊盘上；通过加热第一焊球来熔化第一焊球以形成改性焊球；并且通过将改性焊球冷却至固态Sn相成核的较低温度来固化改性焊球，其中较低温度相当于相对于合金的低共熔温度的过冷δT，其中固化的改性焊球是将第一基片耦合到第二基片上的焊点，其中在改性焊球中银的重量百分比浓度X2足够小，使得在所述冷却过程中基本抑制Ag3Sn板的形成。12.权利要求11的方法，其中第一基片和第一焊球的提供包括选择银在第一焊球的合金中的重量百分比浓度X1，从而使X2足够小以在所述冷却过程中基本抑制Ag3Sn板的所述形成。13.权利要求11的方法，其中X2不超过XMAX，其中XMAX是改性焊球中在所述冷却过程中能从热力学上阻止改性焊球中的Ag3Sn板的形成的的银的最大重量百分比浓度。14.权利要求13的方法，其中还包括从涉及Sn、Ag和Cu的三元混合物的三元相图和有关的热力学数据确定作为δT的函数的XMAX。15.权利要求11的方法，其中第一基片包括芯片载体，其中第二基片包括电路板。16.权利要求15的方法，其中第一焊球是球形栅格阵列(BGA)焊球。17.权利要求11的方法，其中第一基片包括芯片，其中第二基片包括芯片载体。18.权利要求11的方法，其中X2在约2.6％至约2.8％的范围内。19.权利要求11的方法，其中X2不超过约2.8％。20.权利要求11的方法，其中在冷却过程中铜在改性焊球中的重量百分比浓度足够小，使得在冷却过程中改性焊球的浆态区域不超过约10℃。21.权利要求11的方法，其中在改性焊球中铜的重量百分比浓度不超过约0.9％。22.权利要求11的方法，其中第二焊盘是铜焊盘。23.权利要求11的方法，其中第二焊盘是铜焊盘，其中第一焊球中铜的重量百分比浓度不超过约0.5％。24.权利要求11的方法，其中第二焊盘是镍-金焊盘。25.权利要求11的方法，其中合金还包括能够抑制合金中锡瘟形成的物质。26.权利要求11的方法，其中第一焊球到第二焊盘上的耦合包括将焊剂施于第二焊盘上，然后将第一焊球与焊剂相接触。27.权利要求11的方法，其中第一焊球到第二焊盘上的耦合包括将焊膏施于第二焊盘上，然后将第一焊球与焊膏相接触，其中第一焊球的熔化包括通过加热第一焊球和焊膏来熔化第一焊球和焊膏，从而将熔化的焊膏引入到熔化的第一焊球中以形成改性焊球，并且改性焊球包括第一焊球内的焊膏。28.权利要求27的方法，其中焊膏包括超过第一焊球的合金中银的重量百分比浓度X1的银的重量百分数Xp，其中X2-X1至少是0.2％。29.一种形成焊料组合物的方法，该方法包括提供焊料合金，其中合金基本不含铅，其中合金包含锡(Sn)、银(Ag)和铜(Cu)，其中锡在合金中的重量百分比浓度至少是约90％，其中银在合金中的重量百分比浓度不超过约4.0％，其中铜在合金中的重量百分比浓度不超过约1.5％；通过加热合金来熔化合金；然后通过冷却熔化的合金来固化熔化的合金，所述冷却速率高到足以基本抑制所述冷却过程中合金中Ag3Sn板的形成。30.权利要求29的方法，其还包括在所述固化之前选择能够高到足以基本抑制合金中所述Ag3Sn板的形成的冷却速率。31.权利要求29的方法，其中冷却速率至少是约1.2℃/秒。32.权利要求29的方法，其中熔化合金中铜的重量百分比浓度足够小，使得熔化合金的浆态区域不超过约10℃。33.权利要求29的方法，其中在熔化合金中铜的重量百分比浓度不超过约0.9％。34.权利要求29的方法，其中合金还包括能够抑制固化合金中锡瘟的形成的物质。35.权利要求34的方法，其中所述物质包含铋，其中铋在合金中的重量百分比浓度至少是0.1％。36.一种形成电子结构的方法，该方法包括提供第一基片和连接到第一导电焊盘上的第一焊球，所述导电焊盘耦合到第一基片上，其中第一焊球包含焊料合金，其中合金基本不含铅，其中合金包含锡(Sn)、银(Ag)和铜(Cu)，其中锡在合金中的重量百分比浓度至少是约90％，其中银在合金中的重量百分比浓度不超过约4.0％，其中铜在合金中的重量百分比浓度不超过约1.5％；提供第二基片和耦合到第二基片上的第二导电焊盘；将第一焊球耦合到第二焊盘上；通过加热第一焊球来熔化第一焊球以形成改性焊球；和...
【专利技术属性】
技术研发人员：WK乔，CC戈德史密斯，TA戈瑟兰，DW亨德森，SK康，K大普特利茨，DY史，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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