一种高平稳性高可靠性的限高型预成形焊片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高平稳性高可靠性的限高型预成形焊片及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种高平稳性高可靠性的限高型预成形焊片及其制备方法


[0001]本专利技术属于焊接材料
，具体涉及一种高平稳性高可靠性的限高型预成形焊片及其制备方法
。

技术介绍

[0002]近年来，随着电子元器件封装越来越密集，功率越来越大，服役环境越来越苛刻，对焊料这一关键的连接材料的可靠性越来越重视
。
特别指出的是，第三代半导体材料碳化硅
、
氮化镓具有禁带宽度大，击穿电场高，电子饱和率高等特点，具备降低功率转换的能量损失
、
更容易小型化
、
更好的耐高温作用的优势，第三代半导体材料的应用势必越来越广泛，这就需要焊接材料的可靠性也进一步发展
。
[0003]焊接材料在熔化后形成焊缝，在电子元器件中起到连接上下焊接面的作用
。
提高焊料的可靠性，除了提高焊接材料本身的性能外，还可以从保持焊缝均匀性方面出发
。
这是因为焊料熔化后形成的焊缝厚度不一，有些地方大，有些地方小，这就容易导致局部导热
、
导电性能变差，温度应力的集中使得电子器件焊层发生局部退化，一旦形成空隙，裂纹的扩展速率将会大大提高，最终导致整个电子器件发生失效
。
[0004]目前，为了保持焊缝均匀性，在焊片中嵌入金属球
、
两根平行金属丝
、
金属网制成限高型预成形焊片，但是，这几款限高型预成形焊片仍存在不同的缺点
。
在焊片中嵌入金属球的限高型预成形焊片，由于焊料熔化后抽真空
、
充氮气等导致金属液流动导致金属球的位置不可控，使得制成的焊缝金属球位置不可控，这在科学控制产品体系中是不被允许的，无法确定的金属球位置即说明有可能存在某些致命的位置进而导致电子器件可靠性大大降低；在焊片中嵌入两根平行金属丝的限高型预成形焊片，同样由于焊料熔化后抽真空
、
充氮气等导致金属液流动导致铜丝移动
、
旋转，使得制成的焊缝金属丝位置不可控，这在科学控制产品体系中也是不被允许的；在焊片中嵌入金属网的限高型预成形焊片，比如专利
CN209078071U
，由于网状封闭式的金属网，以及大面积的金属网镶嵌在焊缝中间，其将分别影响焊缝焊接空洞率和焊缝的热膨胀系数
、
弹性模量等，最终影响焊缝可靠性
。
[0005]因此，针对以上金属丝移动和焊缝焊接空洞率和焊缝的热膨胀系数
、
弹性模量技术问题缺陷，急需设计和开发一种高平稳性高可靠性的限高型预成形焊片及其制备方法
。

技术实现思路

[0006]为克服上述现有技术存在的不足及困难，本专利技术之目的在于提供一种高平稳性高可靠性的限高型预成形焊片及其制备方法，进而提高预成形焊片的平稳性和电子器件连接的可靠性
。
[0007]本专利技术的第一目的在于提供一种高平稳性高可靠性的限高型预成形焊片；本专利技术的第二目的在于提供一种高平稳性高可靠性限高型预成形焊片的制备方法；本专利技术的第一目的是这样实现的：所述限高型预成形焊片包括焊片基体，以及嵌
入所述焊片基体内部或粘于所述焊片基体表面的至少一根非直线状金属丝；金属丝通过非直线状设置限制所述焊片基体中的金属丝移动；所述金属丝不形成封闭图形；所述金属丝的熔点大于所述焊片基体
100℃
或以上；所述金属丝截面形状为圆形
、
椭圆形
、
长方形
、V
形
、U
形
、
三角形的一种或多种的组合体
。
[0008]进一步地，所述焊片基体长度
、
焊片基体宽度；以及金属丝在焊片基体长度方向的投影长度
、
金属丝在焊片基体宽度方向的投影长度之间的关系式为：
0.5L≤X≤L
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）和，
0.5W≤Y≤W
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）其中，
L
为焊片基体长度
L
，
W
为焊片基体宽度；
X
为金属丝在焊片基体长度方向的投影长度，
Y
为金属丝在焊片基体宽度方向的投影长度
。
[0009]进一步地，所述金属丝数量为1，且所述金属丝形状为周期函数图形；金属丝形状周期
、
以及金属丝在焊片基体长度方向的投影长度
、
金属丝在焊片基体宽度方向的投影长度之间的关系式为：
0.25X≤T≤X
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）或，
0.25Y≤T≤Y
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（4）其中，
T
为金属丝形状周期， X
为金属丝在焊片基体长度方向的投影长度，
Y
为金属丝在焊片基体宽度方向的投影长度
。
[0010]进一步地，所述金属丝成分元素为
Cu、Ag、Ni、Sn、In、Sb
和
Au
中的一种或多种
。
[0011]进一步地，所述金属丝外包裹有
Ag、Ni、Sn、Sb
和
Au
中一种或多种
。
[0012]进一步地，所述焊片基体厚度为 0.005
～
0.8mm
；所述焊片基体上涂覆有助焊剂层，所述助焊剂层厚度为
0.001mm
～
0.05mm。
[0013]进一步地，所述焊片基体为金属
SAC305
；所述金属丝为镀锡
Cu
丝；所述金属丝在焊片基体中的分布形状为
V
形，所述金属丝数量为1；并且
T=X=L=38.5mm
，
Y=29.5mm≤W=31.5mm
；其中，
L
为焊片基体长度
L
，
W
为焊片基体宽度；
X
为金属丝在焊片基体长度方向的投影长度，
Y
为金属丝在焊片基体宽度方向的投影长度
。
[0014]进一步地，所述焊片基体为金属
SAC305
；所述金属丝为镀锡
Cu
丝；所述金属丝在焊片基体中的分布形状为
M
形，所述金属丝数量为1；并且
2T=X=L=38.5mm
，
Y=29.5mm≤W=31.5mm
；其中，
L
为焊片基体长度
L
，
W
为焊片基体宽度；
X
为金属丝在焊片基体长度方向的投影长度，
Y
为金属丝在焊片基体宽度方向的投影长度
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高平稳性高可靠性的限高型预成形焊片，其特征在于，所述限高型预成形焊片包括焊片基体，以及嵌入所述焊片基体内部或粘于所述焊片基体表面的至少一根非直线状金属丝；所述金属丝不形成封闭图形；所述金属丝的熔点大于所述焊片基体
100℃
或以上；所述金属丝截面形状为圆形
、
椭圆形
、
长方形
、V
形
、U
形
、
三角形的一种或多种的组合体
。2.
根据权利要求1所述的一种高平稳性高可靠性的限高型预成形焊片，其特征在于，所述焊片基体长度
、
焊片基体宽度；以及金属丝在焊片基体长度方向的投影长度
、
金属丝在焊片基体宽度方向的投影长度之间的关系式为：
0.5L≤X≤L
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）和，
0.5W≤Y≤W
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）其中，
L
为焊片基体长度
L
，
W
为焊片基体宽度；
X
为金属丝在焊片基体长度方向的投影长度，
Y
为金属丝在焊片基体宽度方向的投影长度
。3.
根据权利要求1或2所述的一种高平稳性高可靠性的限高型预成形焊片，其特征在于，所述金属丝数量为1，且所述金属丝形状为周期函数图形；金属丝形状周期
、
以及金属丝在焊片基体长度方向的投影长度
、
金属丝在焊片基体宽度方向的投影长度之间的关系式为：
0.25X≤T≤X
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）或，
0.25Y≤T≤Y
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（4）其中，
T
为金属丝形状周期， X
为金属丝在焊片基体长度方向的投影长度，
Y
为金属丝在焊片基体宽度方向的投影长度
。4.
根据权利要求3所述的一种高平稳性高可靠性的限高型预成形焊片，其特征在于，所述金属丝成分元素为
Cu、Ag、Ni、Sn、In、Sb
和
Au
中的一种或多种
。5.
根据权利要求3所述的一种高平稳性高可靠性的限高型预成形焊片，其特征在于，所述金属丝外包裹有
Ag、Ni、Sn、Sb
和
Au
中一种或多种
。6.
根据权利要求1或2所述的一种高平稳性高可靠性的限高型预成形焊片，其特征在于，所述焊片基体厚度为 0.005
～
0.8mm
；所述焊片基体上涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：林钦耀，杜昆，黄耀林，罗丹平，吴文榕，
申请(专利权)人：广州汉源微电子封装材料有限公司，
类型：发明
国别省市：