一种陶瓷基板表面选择性制备金锡共晶焊料的方法与流程

本发明涉及一种焊料制备方法，具体地说，涉及一种陶瓷基板表面选择性制备金锡共晶焊料的方法。

背景技术：

金锡合金焊料具有强度高，抗氧化性能好，抗热疲劳和蠕变性能优良，熔点低，流动性好等特点，是光电子封装领域中最理想的焊料。随着光电子器件的快速发展，对金锡合金焊料的需求也越来越大。由于目前金锡共晶焊料的制作方法一般为物理法，如金锡焊料预成型片；也有采用电沉积的方法的，但是其配方多为氰化金等氰化物体系，对环境污染严重且镀液的稳定性差，易分解。

在高导热基板实现散热时，焊料的导热效果严重影响了整个部件的散热效果，从而使散热的效率降低。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种陶瓷基板表面选择性制备金锡共晶焊料的方法，用电镀和光刻工艺联合制备陶瓷表面金锡共晶焊垫，可用于在陶瓷基板上选择性制备金锡共晶焊料，具有可实现选择性电沉积，凸点厚度可控等优点，适合于光电子领域的封装。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种陶瓷基板表面选择性制备金锡共晶焊料的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)陶瓷基板上物理法或电化学方法镀上金属层；(2)在金属层上用光刻技术进行处理得到图形层；(3)用金属的蚀刻液对金属层进行蚀刻，得到图形化的金属层；(4)在图形化的金属层上电沉积金锡合金，形成焊料，电沉积采用的金锡合金电镀液为无氰体系的电镀液，包括金盐、锡盐，光亮剂、络合剂和抗氧化剂。

进一步地，所述陶瓷基板为氧化铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板。

进一步地，所述陶瓷基板的厚度为0.5～5μm。

进一步地，所述金属层的厚度在1～100nm。

进一步地，所述光刻技术是光刻胶技术，包括正胶刻技术或负胶刻技术。

进一步地，所述图形层为连接的图形。

优选地，金锡合金电镀液中还包括铟盐和镓盐。铟盐和镓盐的加入，进一步保障了金锡合金电镀液的稳定性，且使金锡共晶焊料的熔点降低至276℃±0.2℃。

优选地，金锡合金电镀液的pH为3～7。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1.现有技术所制得的金锡合金共晶焊料多为预成型片，其形状一定，由于金锡合金脆性大不适合机械加工，无法得到多种形状的焊料，而本发明能够选择性电沉积金锡共晶焊料，可以制备各种图形形状的凸点焊料；

2.本发明电沉积法制备的金锡合金共晶焊料具有成本低、生产效率高、适合复杂形状和小尺寸镀件等特点；

3.本发明通过电沉积的方法制备金锡共晶焊料，所制得的焊料凸点的厚度可控且厚度在10～50μm，通过控制电流密度和电镀时间可以得到不同厚度的凸点，满足不同的封装需求；

4.本发明的金锡合金焊料制备工艺，其金锡合金不仅具有良好的润湿性、焊接性和抗腐蚀性，同时本发明所述的镀液为无氰的电镀体系，相比其他氰化物体系镀金具有环保无害等优点，且其稳定性也较高；

5.本发明制备的金锡共晶焊料熔点在280℃±0.2℃，焊接性能好，气密性高；

6.本发明制备的金锡共晶焊料具有光亮平整的特点，在与需要焊接的物品上能够形成气密性良好的焊接层，且具有良好的机械性能。

附图说明

图1是实施例1的陶瓷基板上蚀刻后得到的阵列图形示意图；

图2是实施例2制备得到的金锡共晶凸点放大示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

在厚度为0.5μm的氧化铝陶瓷基板上通过溅射厚度为20nm的第一导电层，再电镀铜作为第二导电层(厚度为50nm)，通过光刻技术进行处理得到图形层，再通过蚀刻铜得到如图1所示阵列图形。对该阵列图形电镀金锡合金焊料，金锡合金电镀液为无氰体系的电镀液，pH为3～7，包括金盐、锡盐，光亮剂、络合剂和抗氧化剂，最后得到图形化的金锡共晶焊料。

实施例2

在厚度为0.5μm的高导热的氮化铝基板上通过电化学方法镀上金层(厚度为1nm)，然后通过正胶刻工艺和蚀刻技术得到图形化的金层，在金层上实现电镀金锡合金焊料，电镀液为无氰体系的电镀液，包括金盐、锡盐，光亮剂、络合剂、抗氧化剂和铟盐、镓盐。最后得到图形化的金锡共晶焊料(其中两个金锡共晶凸点放大图如图2)。

实施例3

在厚度为5μm的氧化铝陶瓷基板上通过电化学方法镀上金层(厚度为

100nm)，然后在金层上通过负胶刻处理得到图形层，用金的蚀刻液对金层蚀刻得到图形化的金层，在金层上实现电镀金锡合金焊料，电镀液为无氰体系的电镀液，包括金盐、锡盐，光亮剂、络合剂、抗氧化剂和铟盐、镓盐。最后得到图形化的金锡共晶焊料。

实施例4

在厚度为5μm的高导热的氮化铝基板上通过溅射厚度为30nm第一导电层，再电镀铜作为第二导电层(厚度为20nm)，通过光刻技术进行处理得到图形层，再蚀刻铜得到图形化铜层，在图形化铜层上实现电镀金锡合金焊料，电镀液为无氰体系的电镀液，pH为3～7，包括金盐、锡盐，光亮剂、络合剂和抗氧化剂。最后得到图形化的金锡共晶焊料。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。