一种快捷成型金锡热沉的制备方法技术

本发明专利技术属于光电半导体技术领域，具体涉及一种快捷成型金锡热沉的制备方法，包括以下步骤：将多个热沉同时固定后，将一张金锡焊片或裁切预成型的焊料片同时覆盖在多个所述热沉表面，将金锡焊片与热沉采用真空低温热压扩散工艺焊键合在一起，之后切割，同时制得多个金锡热沉；相比传统的金锡焊片裁切成型后与基体热沉焊接，本发明专利技术预先将焊片与基体热沉先结合在一起，可有效解决定位难，易错位问题，同时避免在组装的过程中，调整居中时焊料片容易错位晃动，芯片焊接错位问题以及回流焊接后局部有些地方虚焊或有些地方焊料挤出的问题等。些地方虚焊或有些地方焊料挤出的问题等。些地方虚焊或有些地方焊料挤出的问题等。

【技术实现步骤摘要】
一种快捷成型金锡热沉的制备方法


[0001]本专利技术属于光电半导体
，具体涉及一种快捷成型金锡热沉的制备方法。

技术介绍

[0002]采用金锡合金焊料将芯片与载体热沉进行焊接是激光器生产的重要步骤，焊料的好坏是影响激光器性能的关键因素，金锡焊料片由于可加工异形尺寸，加工灵活，随着技术的发展，应用场景越来越多。利用金锡焊料片与载体热沉进行焊接的过程为：首先是将制备的焊料根据需要切割成所需形状，之后再与热沉定位，将两者采用点焊工艺焊接，上述过程存在以下问题：
[0003]焊料带的切割存在切边不齐、直角度不对、毛刺大、崩边、表面翘曲不平整的问题，这些问题对焊料的品质造成影响，导致这些问题的原因：一是金锡料带本身材料特性很脆，二是切割工具不良。而切割成型后的金锡焊片再与热沉焊接的过程中，金锡焊片和热沉定位难，易发生错位，回流焊接后局部有些地方虚焊或有些地方焊料挤出，形成点状缺陷进而导致空洞问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种快捷成型金锡热沉的制备方法，采用专用方法将金锡覆着在热沉表面，该方法简单可靠，切割出的焊料带切口整齐，平整无翘曲，无裂纹，无毛刺，且在组装过程中无错位风险。
[0005]本专利技术具体是通过如下技术方案来实现的。
[0006]一种快捷成型金锡热沉的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将多个热沉同时固定后，将整张金锡焊片同时覆盖在多个所述热沉表面，将金锡焊片与热沉采用真空低温热压扩散工艺键合在一起，之后切割，同时制得多个金锡热沉；
[0008]或者：将多个热沉同时固定后，在每个热沉表面覆盖裁切预成型的金锡焊片，将金锡焊片与热沉采用真空低温热压扩散工艺键合在一起，之后切除多余焊料，同时制得多个金锡热沉。
[0009]优选的，热沉为半导体激光器的热沉、通讯、耦合模块中所需的壳体盖板，材质包括金属及合金CuW、铜金刚石、CuW、CuC、氮化铝DPC陶瓷、DBC、CPC、CMC，且热沉表面需电镀镍金，镍的厚度为1～6um，金的厚度为0.01～5um。
[0010]优选的，所述金锡焊片中金和锡体积按8:2或1:9，处于二元相图中热力学平衡中的金和锡的共晶点。
[0011]优选的，金锡厚度为2μm～50μm。
[0012]优选的，真空低温热压扩散工艺的设备包括真空热等静压设备、真空共晶回流炉、微波等离子加热炉、真空扩散焊炉、真空超声扩散焊、脉冲超声热压焊接，压力1～50Kg/mm2，真空度在1.0E
‑1～1.0E
‑7torr，温度在50～300度，加压时间0.1～24h。
[0013]优选的，所述制备方法在专用模具中进行，将热沉置于模具中，金锡合金焊片与基
体热沉对位齐平，模具的公差设计按产品尺寸的正公差0.005～0.1设计。
[0014]优选的，可推展到两面，甚至多面的低温热压扩散键合快捷金锡合金。
[0015]优选的，金锡焊片是采用裁切设备裁切，形状可根据所需裁切矩形、方形、菱形、圆形、圆环、扇形、异型，或者获得整张金锡焊片，可根据图纸要求或客户定制。
[0016]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0017]1、相比传统的金锡焊片裁切成型后与基体热沉焊接，本专利技术预先将焊片与基体热沉先结合在一起(将整张金锡焊片同时覆盖在多个所述热沉表面，或者在每个热沉表面覆盖裁切预成型的金锡焊片)，之后裁切，可有效解决定位难、易错位问题，定位准确，同时还避免了在组装的过程中，调整居中时焊料片容易错位晃动，芯片焊接错位问题以及回流焊接后局部有些地方虚焊或有些地方焊料挤出的问题等；
[0018]2、相比传统的薄膜制备金锡(电镀、溅射、电子束蒸发镀)，本专利技术巧妙将焊料片和热沉快捷结合，生产周期短、快捷，成本上也降低，贵金属的浪费也降低，从生产效率提升、生产周期与交货期缩短，成本至少降低60％，为激光器的成本控制，提升产品竞争力；
[0019]3、预先将金锡焊料预成型在热沉上，芯片与热沉共晶回流工艺时，更容易定位，且可通过充分的气氛还原反应，使金锡焊料表面氧化物得到最大程度的清除，从而为高可靠性的气密性封装打下基础。
附图说明
[0020]图1为本专利技术提供的一种快捷成型金锡热沉的制备方法流程图；
[0021]图2为本专利技术提供的一种快捷成型金锡热沉的制备方法演示图；
[0022]其中，(a)：夹具；(b)：金锡焊片膜；(c)：将(b)放在(a)上；(d)：放置对位后滚压；(e)：按图示裁切；(f)制备金锡热沉成品；
[0023]图3为工艺验证现场；
[0024]图4为实施例3制备的金锡热沉表面贴合形貌与贴合结合力照片；
[0025]图5为实施例3制备的金锡热沉表面贴合照片；
[0026]图6为实施例3制备的金锡热沉表面熔化形貌；
[0027]图7为实施例3制备的金锡热沉产品成型实物照片；
[0028]图8实施例3制备的金锡热沉X射线无损探测照片。
具体实施方式
[0029]为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
[0030]为了解决传统金锡焊片裁切成型后与基体热沉焊接过程中，金锡焊片和热沉定位难，易发生错位，回流焊接后局部有些地方虚焊或有些地方焊料挤出的问题，本专利技术提供了一种快捷成型金锡热沉的制备方法，如图1所示，将多个热沉放置在专用夹具中同时固定后，将整张金锡焊片或预制成型尺寸同时覆盖在多个所述热沉表面，将金锡焊片与热沉采用真空低温热压扩散工艺焊键合在一起，之后切割，同时制得多个金锡热沉。
[0031]金锡焊片是采用裁切设备裁切，形状可根据所需裁切矩形、方形、菱形、圆形、圆环、扇形或者异型。热沉为半导体激光器的热沉、通讯、耦合模块中所需的壳体盖板，材质包括金属及合金CuW、铜金刚石、CuW、CuC、氮化铝DPC陶瓷、DPC、DBC、CPC、CMC，且热沉表面需电镀镍金，镍的厚度为1～6um，金的厚度为0.01～5um。所述金锡焊片中金和锡体积按8:2或1:9，处于二元相图中热力学平衡中的金和锡的共晶点。金锡厚度为2μm～50μm。所述低温键合设备是可选用真空热等静压设备、真空共晶回流炉、微波等离子加热炉、真空扩散焊炉、真空超声扩散焊、脉冲超声热压焊接等相类似的加热装置，压力1～50Kg/mm2，真空度在1.0E
‑1～1.0E
‑7torr，温度在50～300度，加压时间0.1～24h。真空低温热压扩散工艺的设备包括真空热等静压设备、真空共晶回流炉、微波等离子加热炉、真空扩散焊炉、真空超声扩散焊、脉冲超声热压焊接，压力1～50Kg/mm2，真空度在1.0E
‑1～1.0E
‑7torr，温度在50～3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快捷成型金锡热沉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将多个热沉同时固定后，将整张金锡焊片同时覆盖在多个所述热沉表面，将金锡焊片与热沉采用真空低温热压扩散工艺键合在一起，之后切割，同时制得多个金锡热沉；或者：将多个热沉同时固定后，在每个热沉表面覆盖裁切预成型的金锡焊片，将金锡焊片与热沉采用真空低温热压扩散工艺键合在一起，之后切除多余焊料，同时制得多个金锡热沉。2.根据权利要求1所述的快捷成型金锡热沉的制备方法，其特征在于，所述金锡焊片中金和锡体积比为8:2或1:9。3.根据权利要求1所述的快捷成型金锡热沉的制备方法，其特征在于，根据需求选择金锡焊片的厚度为2～50μm。4.根据权利要求1所述的快捷成型金锡热沉的制备方法，其特征在于，真空低温热压扩散工艺中，压力为1～50Kg/mm2，真空度为1.0E
‑1～1.0E
‑7torr，温度为50～300℃，加压时间为0.1～24h。5.根据权利要求4所述的快捷成型金锡热沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫峰，耿凯鸽，
申请(专利权)人：西安智慧谷科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：