焊点结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及焊点结构领域，提供一种焊点结构及其制备方法，焊点结构包括内核结构、中间壳层结构和外部壳层结构；内核结构为镍核，中间壳层结构为锡层壳体，外部壳层结构为铜层壳体；镍核为颗粒状镍粉，锡层壳体覆盖在镍核的表面，铜层壳体覆盖在锡层壳体的表面。本发明专利技术实施例的焊点结构在镍核表面镀上不同比例的锡层壳体和铜层壳体，从而能够实现在高温下的烧结，使最终的焊点中无任何因扩散梯度差而引起的柯肯达尔孔洞，从而减小了器件失效风险，同时，本发明专利技术实施例的焊点结构在烧结或反应后，能够形成稳定的（Cu，Ni）6Sn5韧性相，提高了微焊点的抗震动能力。微焊点的抗震动能力。微焊点的抗震动能力。

【技术实现步骤摘要】
焊点结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及焊点结构领域，具体涉及一种焊点结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前的焊点结构中，为了保证最终焊点的一致性，一般在微焊点结构过程中采用电镀铜柱（铜过量）搭配少量锡的方法，结合TLP bonding的方式实现最终焊点结构的制备。
[0003]上述方法中，芯片中微焊点的最终状态存在Cu3Sn与Cu两相，且在Cu与Cu3Sn的交界处由于初期Cu
‑
Sn反应会产生大量的柯肯达尔孔洞（Kirkendall voids），加大了器件失效风险。Cu3Sn相比于其同类金属间化合物Cu6Sn5而言具有更高的塑性，但也导致了此类微焊点在功率模组，尤其是汽车功率模组中存在很大的断裂风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种焊点结构及其制备方法，旨在减小器件失效风险，以及提升微焊点的抗震动能力。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供一种焊点结构，所述焊点结构包括内核结构、中间壳层结构和外部壳层结构；其中，所述内核结构为镍核，所述中间壳层结构为锡层壳体，所述外部壳层结构为铜层壳体；所述镍核为颗粒状镍粉，所述锡层壳体覆盖在所述镍核的表面，所述铜层壳体覆盖在所述锡层壳体的表面。
[0006]在一个实施例中，所述锡层壳体的第一壳体厚度与所述镍核的核半径的比例为0.878
‑
0.95。
[0007]所述铜层壳体的第二壳体厚度与所述镍核的核半径的比例为0.02
‑
0.05。<br/>[0008]第二方面，本专利技术实施例提供一种焊点结构的制备方法，包括：基于锡镀液对镍粉进行电镀，得到锡镍结构；所述锡镍结构为镍粉表面覆盖有锡层壳体的结构；基于硫酸铜镀液对所述锡镍结构进行电镀，得到焊点结构；所述焊点结构为锡镍结构表面覆盖有铜层壳体的铜锡镍结构。
[0009]在一个实施例中，所述基于锡镀液对镍粉进行电镀，得到锡镍结构，包括：在所述锡镀液中接入电场；以第一预设温度值控制所述锡镀液的温度，以第一预设搅拌速度搅拌所述锡镀液，并以第一电流密度调整所述锡镀液中接入电场的电流值，对所述镍粉进行电镀，得到锡镍结构。
[0010]所述在所述锡镀液中接入电场之前，还包括：在所述锡镀液中加入第一预设浓度的抗氧化剂溶液。
[0011]所述锡镀液的pH值为5.5
‑
6.5。
[0012]所述基于硫酸铜镀液对所述锡镍结构进行电镀，得到焊点结构，包括：
在所述硫酸铜镀液中接入电场；以第二预设温度值控制所述硫酸铜镀液的温度，以第二预设搅拌速度搅拌所述硫酸铜镀液，并以第二电流密度调整所述硫酸铜镀液中接入电场的电流值，对所述锡镍结构进行电镀，得到所述焊点结构；所述第二预设温度值大于第一预设温度值，所述第二预设搅拌速度大于第一预设搅拌速度，所述第二电流密度大于第一电流密度。
[0013]所述在所述硫酸铜镀液中接入电场之前，还包括：在所述硫酸铜镀液中加入第二预设浓度的抗氧化剂溶液；所述第二预设浓度小于第一预设浓度。
[0014]所述硫酸铜镀液的pH值为6.3
‑
7.8。
[0015]本专利技术实施例提供的焊点结构及其制备方法，焊点结构包括内核结构、中间壳层结构和外部壳层结构；内核结构为镍核，中间壳层结构为锡层壳体，外部壳层结构为铜层壳体；镍核为颗粒状镍粉，锡层壳体覆盖在镍核的表面，铜层壳体覆盖在锡层壳体的表面。
[0016]本专利技术实施例的焊点结构在镍核表面镀上不同比例的锡层壳体和铜层壳体，从而能够实现在高温下的烧结，使最终的焊点中无任何因扩散梯度差而引起的柯肯达尔孔洞，从而减小了器件失效风险，同时，本专利技术实施例的焊点结构在烧结或反应后，能够形成稳定的（Cu，Ni）6Sn5韧性相，提高了微焊点的抗震动能力。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术提供的焊点结构的结构示意图；图2是本专利技术提供的焊点结构的制备方法的流程示意图；图3是本专利技术提供的烧结并经过时效后的焊点的结构示意图；图4是本专利技术提供的烧结后的焊点的EPMA标定结果示意图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]下面结合实施例对本专利技术提供的焊点结构及其制备方法进行详细描述。参照图1，图1为本专利技术实施例提供的焊点结构的结构示意图。本专利技术实施例提供一种焊点结构，焊点结构包括内核结构10、中间壳层结构20和外部壳层结构30；其中，内核结构10为镍核，中间壳层结构20为锡层壳体，外部壳层结构30为铜层壳体；镍核为颗粒状镍粉，锡层壳体覆盖在镍核的表面，铜层壳体覆盖在锡层壳体的表面。
[0021]需要说明的是，本专利技术实施例中的镍核为颗粒状的纳米级或者微米级的镍粉
（core）。在微米级的情况下，镍粉的直径为1微米至35微米之间，在一实施例中，镍粉的直径为1微米，18微米，35微米。在纳米级的情况下，镍粉的直径为50纳米至100纳米，在一实施例中，镍粉的直径为50纳米，75纳米，100纳米。
[0022]进一步地，镍粉表面上的锡层壳体可以通过电镀方式或者化学浸镀方式覆盖在镍粉的表面的。在一实施例中，若通过电镀方式进行，即将镍粉加入至锡镀液中，接入电场进行电镀，从而将锡镀液中的锡电镀到镍粉的表面上，形成镍粉表面上的锡层壳体。
[0023]进一步地，镍粉表面的锡层壳体的壳体厚度，与镍粉的核半径的比例是有设定的比例的。本专利技术实施例中，镍粉表面的锡层壳体的第一壳体厚度，与镍粉的核半径的比例为0.878
‑
0.95。在一实施例中，镍粉表面的锡层壳体的第一壳体厚度，与镍粉的核半径的比例为0.878，0.914，0.95。正是由于本专利技术在镍粉表面镀上，壳体厚度与镍粉的核半径的比例为0.878
‑
0.95的锡层壳体，才能使得制备出的焊点结构在高温下的烧结时，最终的焊点中无任何因扩散梯度差而引起的柯肯达尔孔洞，从而减小了器件失效风险。
[0024]进一步地，锡层壳体表面上的铜层壳体可以通过电镀方式或者化学浸镀方式覆盖在锡层壳体的表面。
[0025]在一实施例中，若通过电镀方式进行，即将外覆锡层壳体的镍粉加入至铜镀液中，接入电场进行电镀，从而将铜镀液中的铜电镀到锡层壳体的表面上，形成锡层壳体表面上的铜层壳体。
[0026]进一步地，锡层壳体表面上的铜层壳体的壳体厚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焊点结构，其特征在于，所述焊点结构包括内核结构、中间壳层结构和外部壳层结构；其中，所述内核结构为镍核，所述中间壳层结构为锡层壳体，所述外部壳层结构为铜层壳体；所述镍核为颗粒状镍粉，所述锡层壳体覆盖在所述镍核的表面，所述铜层壳体覆盖在所述锡层壳体的表面。2.根据权利要求1所述的焊点结构，其特征在于，所述锡层壳体的第一壳体厚度与所述镍核的核半径的比例为0.878
‑
0.95。3.根据权利要求1所述的焊点结构，其特征在于，所述铜层壳体的第二壳体厚度与所述镍核的核半径的比例为0.02
‑
0.05。4.一种如权利要求1
‑
3中任一项所述的焊点结构的制备方法，其特征在于，包括：基于锡镀液对镍粉进行电镀，得到锡镍结构；所述锡镍结构为镍粉表面覆盖有锡层壳体的结构；基于硫酸铜镀液对所述锡镍结构进行电镀，得到焊点结构；所述焊点结构为锡镍结构表面覆盖有铜层壳体的铜锡镍结构。5.根据权利要求4所述的焊点结构的制备方法，其特征在于，所述基于锡镀液对镍粉进行电镀，得到锡镍结构，包括：在所述锡镀液中接入电场；以第一预设温度值控制所述锡镀液的温度，以第一预设搅拌速度搅拌所述锡镀液，并以第一电流密度调整所述锡镀液中...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓阳，于海洋，倪烨，孟腾飞，
申请(专利权)人：北京航天微电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：