专利名称：复合焊料合金预制件的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及焊接，并且更具体而言，一些实施方式涉及用于高温无铅焊接应用的焊料预制件(preform)。相关技术描述高温焊料合金广泛用于芯片附着(die attach)、电力半导体和光学器件封装、倒装片封装、散热片连接(heat-sink joining)等。目前用于这些应用的产业标准焊料主要是高铅焊料(90-95wt% Pb)和Au基低共熔焊料合金比如80Au20Sn焊料。芯片附着工艺包括用粘合剂粘合或焊料连接将娃芯片或晶片连接到引线框架(lead frame)或其它衬底。焊接对于将芯片附着到引线框，特别是对于电力装置而言是优选的方法，因为焊料合金比粘合 剂具有更高的载流量和更好的热导率。后一特性对消散器件产生的热量被证明是有益的。用于芯片附着的焊料通常具有280°C或以上的液相线温度以允许随后通过200°C至250°C温度的回流焊(reflow soldering)用低共熔SnPb或无铅SnAgCu (SAC)焊料将封装的器件装配在印刷电路板上。对于芯片附着最广泛使用的焊料是高Pb合金，例如95Pb5Sn、88Pbl0Sn2Ag和92. 5Pb5Sn2. 5Ag。然而，Pb是有毒的，并且其使用在许多应用中是被禁止的。尽管用于第一级封装用途的高Pb焊料合金由于缺少可靠的它们的替代物而被从目前的有害物质限用指导(Restriction of Hazardous Substances Directive) (RoHS)细则中免除，但在这些领域中将最终实现向无Pb材料的转换。无Pb低共熔Au-Sn(280°C )、Au-Si (363°C )和Au-Ge (356 V )合金可用作芯片附着焊料，但成本过高。尽管在Sn-Sb,Bi-Ag,Zn-Sn和Zn-Al系统中的其它高温无铅焊料也已知作为候选，但每个都具有其自身的缺点。例如，Sn-Sb和Zn-Sn合金的固相线温度过低，Zn-Al合金是高度腐蚀性的且易于氧化，以及Bi-Ag合金具有脆性和低的热/电传导率问题。发明实施方式概述本发明的各实施方式提供用于高温无Pb焊接应用的层状复合预制箔。层状复合预制箔由高熔点延展性金属或合金核心层和在核心层每个侧面上的低熔点焊料涂布层组成。在焊接期间，核心金属、液体焊料层和衬底金属反应并消耗低熔点焊料相以形成高熔点金属间化合物相(IMC)。产生的焊接接头由被在衬底侧的IMC层包夹的延展性核心层组成。接头具有比初始焊料合金涂层的原始熔化温度高得多的再熔化温度，允许随后装配封装的器件。根据本发明的实施方式，复合预制箔包括核心金属层，该核心金属层包括选自Ag、Au、Pd、Pt、Cu、Ni、Co、Fe、Mn、Mg、Ti、Zr或其合金的金属，该合金具有超过280°C的固相线温度；连接到核心金属层的第一焊料层，该第一焊料层包括Sn基焊料或In基焊料，并且该第一焊料层具有等于或大于5 μ m的厚度；和连接到核心金属层的第二焊料层，该第二焊料层包括Sn基焊料或In基焊料，并且该第二焊料层具有等于或大于5 μ m的厚度；其中核心金属层具有足够的厚度以便在回流焊中的等温固化之后保留一层金属。由下列详述，连同参考根据本发明的实施方式通过举例说明特征的附图
，本发明的其它特征和方面将变得明显。该概述并非意欲限制仅由本文所附权利要求限定的本发明范围。附图简述根据一个或多个不同的实施方式，参照下面的附图详细描述了本发明。提供附图仅出于说明的目的并且附图仅描述 本发明典型的或示例实施方式。提供这些附图用于帮助读者理解本发明，并且不应认为附图限制本发明的宽度、范围或适用性。应当注意出于说明的清晰和简洁，这些附图不必按比例制作。本文包括的一些图从不同的视角说明了本发明的各实施方式。尽管所附的描述性文字可能参照如“顶” “底” “侧”视图这些视图，但除非另作明确的规定，否则这种参照仅仅是描述性的且并非意味着或要求以特定的空间取向实施或使用本发明。图I是根据本发明的实施方式说明复合预制箔及连接方法的图。图2是根据本发明的实施方式说明由在回流焊中使用复合预制箔产生的焊接接头的图。图3是呈现用于辅助参考的Sn-Ag系统的二元相图。图4A-4D是由使用本发明的各种实施方式以连接Cu衬底产生的焊接接头的微结构。图4E-4H是图4A-4D的焊接接头的图解。图5A是由使用本发明的各种实施方式以将Cu衬底连接到合金42衬底产生的焊接接头的微结构。图5B和5C是图5A的焊接接头的图解。图6A和6D是由使用本发明的各种实施方式以将Cu衬底连接到金属化硅芯片产生的焊接接头的微结构。图6B和6C是图6A的焊接接头的图解。图6E和6C是图6D的焊接接头的图解。图7A和7B是在图6A和6D的焊接接头中存在的金属间层上进行的能量色散X射线光谱(energy dispersive X-ray spectroscopy)分析的结果。附图并非意欲是穷尽的或将本发明限制于公开的精确形式。应当理解本发明可以通过修改和变更实施，并且本发明仅通过权利要求及其等价物限制。本发明的实施方式详述本发明涉及在需要280°C或更高熔点的高温焊接应用中使用的复合预制件。在一些实施方式中，复合预制箔由高熔点延展性金属或合金核心层和在核心层每个侧面上的低熔点焊料涂布层组成。在焊接期间，核心金属和液体焊料层连同待连接的衬底金属反应，形成高熔点金属间化合物相(MC)，其在已知为瞬间液相(TLP)连接的过程中快速消耗低熔点焊料相。产生的焊接接头由被在衬底侧的MC层包夹的延展性核心层组成，具有比初始焊料合金涂层的熔化温度高得多的再熔化温度。焊接接头的层状复合结构提高接头的强度和断裂韧性。图I根据本发明的实施方式说明复合预制件和焊接方法。复合预制件101包括金属或金属合金箔102，其用焊料涂布以在金属箔102的顶部和底部上形成焊料层103。在组装107期间，复合预制件101被包夹在待连接的衬底104之间。在一些实施方式中，也在预制件101和衬底104之间施加适量的助焊剂。可选地，可以使用涂布助焊剂的复合预制件101。在组装之后，回流焊106用于连接衬底。关于焊料层103中使用的焊料的组成和厚度选择适当的回流曲线，使用回流炉(reflow oven)。选择回流峰值温度和液相线以上时间(TAL)以便在回流焊之后，焊料与衬底104或金属层102转化成一个或多个MC相。在一些实施方式中，选择回流曲线以便焊料层103完全转化成IMC。在其它实施方式中，可以选择回流曲线以便焊料层103不完全转化成MC，并且在回流之后可以剩余一些焊料。该剩余的焊料可以在之后的处理中转化成MC，或者过量的焊料可能不影响进一步的处理并且可允许其保留。产生的焊接接头包括被衬底104之间的两个侧面上的金属间层106和105包夹的延展性核心金属层102。该接头具有由交替的硬层(MC) 105、106和软层(金属102)组成的复合MC/金属/IMC层状结构，其增加焊接接头的强度同时保持对脆性断裂的抗性。形成的焊接接头的另一个特性是其具有比初始预制件101高得多的再熔化温度。在一些实 施方式中，再熔化温度可以高于480°C，至724°C。在一些实施方式中，金属核心层102包括具有足够的延展性以允许使用在回流焊期间不需要特殊衬底表面制备或高压的厚焊料层103的金属或金属合金。在一些实施方式中，焊料层103的厚度可以是对称的，顶层和底层相同，而在其它实施方式中，焊料层103的厚度是不对称的，顶层与底层的厚度不同。例如，具有不对称焊料层厚度的焊料预制件可用于连接具有不同组分的衬底。金属核心层102的厚度足够大以便其在等温固化期间不被完全消耗，从而剩余物作为最终接头的单独成分存在。在一些实施方式中，金属层102的厚度可以表示为焊料层103厚度的比例。例如，金属层102可以是一个焊料层103的2至10倍之间那样厚。在其它实施方式中，金属层102的厚度可以表示为绝对值。例如，金属层102可以在ΙΟμπι至ΙΟΟμπι之间。可以根据焊料层103厚度确定金属层102的最小厚度以便在回流之后保留足够的金属以提供足够延展性的接头。在图I所说明的实施方式中，頂C层105由衬底104和焊料103的成分形成的MC组成。例如，如果焊料103包括Sn-Ag焊料且衬底104包括Cu，则MC层105通常包括Cu-SnMC相。类似地，MC层106由金属102和焊料103的成分形成的MC组成。例如，如果焊料103包括Sn-Ag焊料且金属层102包括Ag，则MC层106通常包括Ag-Sn IMC相。这些MC相通常是脆性的。因此，在高温焊接应用比如在芯片附着应用中，TLP连接使用非常薄的焊料层，比如具有小于3 μ m的厚度的焊料层。这些薄焊料层的使用对连接方法产生了某些不期望的限制。由于焊料的体积低，待连接的衬底表面必须满足严格的限制；例如，它们必须具有非常低的粗糙度，这通常需要进一步加工成商业可得的衬底。此外，用薄焊料层，芯片和衬底必须置于高压下。薄焊料层的使用也频繁地对使用的衬底类型产生限制；通常，两个衬底必须是相同的材料，或者必须仔细地匹配。在这些应用中，由于MC形成，增加焊料层的厚度产生不可用的脆性接头。然而在本发明中，金属层102的存在允许使用具有5μπι或以上厚度的焊料层，例如具有5-50 μ m之间厚度的焊料层。延展性金属层102改进接头的延展性和断裂韧性，使得能够形成MC层厚度，否则将产生太脆性的接头。这允许连接到商业标准衬底，不需要额外的表面制备，以及允许无需施加显著压力的普通回流方法。当然，这种技术可以用于本发明的实施方式，但不是必须的。另外，金属层102加速了回流焊过程中等温固化期间液相的消耗，与单独使用焊料所需的时间相比减少了所需的总处理时间。此外，金属层102在预制件101中为焊料层103提供了结构支撑。在一些实施方式中，金属层102由与焊料层103的成分反应以形成MC的金属或金属合金组成。在一些实施方式中，焊料层103由Sn基焊料，比如Sn-Ag、Sn、SnCu> SnBi>SnSb> SnZn> SnAu> SnAgCu> SnAgBi、SnAgln> SnAgSb> SnAgCuBi、SnAgCuIn> SnAgCuSb 或其结合组成。在其它实施方式中，焊料层103由In基焊料例如In、InAg, InCu, InBi, InSb,InAgCu> InAgBi、InAgSn> InAgSb> InAgCuBi> InAgCuIn> InAgCuSb 或其结合组成。在进一步的实施方式中，焊料层103之一可以由与另一个焊料层相比不同的焊料合金组成。例如，一个焊料层可以由一种Sn基焊料组成而另一个由不同的Sn基焊料组成，或者一个焊料层可以由一种In基焊料组成而另一个由不同的In基焊料组成，或者一个焊料层可以由Sn基焊料组成而另一个由In基焊料组成。在焊料层103包括Sn基焊料比如Sn-Ag焊料的实施方式中，金属层102包括与Sn反应形成金属间相的金属或金属合金，金属间相具有大于预定的最小熔化温度比如280°C 的熔化温度。这种金属可以包括Ag或Ag基合金；另外，金属层102可以包括Au、Pd、Pt、Cu、Ni、Co、Fe、Mn、Mg、Ti、Zr或其合金。在焊料层103包括In基焊料比如In-Ag焊料的实施方式中，金属层102包括与In反应形成金属间相的金属或金属合金,金属间相具有大于预定的最小熔化温度比如280°C的熔化温度。这种金属可以包括Ag或Ag基合金；另外，金属层102可以包括Au、Pd、Pt、Cu、Ni、Co、Fe、Mn、Mg、Ti、Zr或其合金。在具体的实施方式中，浸焊(dip soldering)用于涂布金属箔102以形成焊料层103。在其它实施方式中，其它涂布技术可用于生产预制件101，比如电镀、包层(cladding)或溅射。图2是由使用预制件产生的焊接接头的图，预制件包括被Sn-Ag焊料合金层包夹的Ag核心层。该图说明焊接接头200的MC/金属/MC层状结构，如上所述。在说明的实施方式中，用包括用Sn-Ag基焊料涂布的Ag204的焊料预制件将两个Cu衬底201连接在一起。在回流之后，接头200包括与Cu-Sn MC层202连接的Cu衬底层201，该Cu-Sn IMC层202与包夹Ag层204的Ag-Sn MC层203连接。在该图解中，Cu-Sn MC层202明显比Ag-Sn层203薄。这是使用的预制件和衬底的成分组合的结果。MC相的相对厚度和存在将通常根据衬底、焊料层的厚度、回流处理条件以及金属层和焊料层的组成而变化。例如，随着使用较大厚度的焊料，MC层可以包括各种非均相。在这些实施方式中，Ag核心层厚度在大约40-60 μ m之间变化。在其它实施方式中，核心层可以在大约10-100 μ m或更大的范围之间变化。对于Sn-Ag焊料,焊料层可以在大约5-30 μ m之间变化。在进一步的实施方式中，这些厚度可以根据应用、连接特点、IMC形成和其它过程变量(process variation)而变化。例如，在一些实施方式中，焊料层厚度可以在5-50μπι之间变化。图4-6说明使用本发明各种实施方式产生的焊接接头的微结构。图3是呈现用于参考目的的Ag-Sn系统的二元相图。在这些示例性的实施方式中，厚度为25至80 μ m的Ag带在这个实例中用作复合预制箔中的核心层。该带通过浸焊在两侧都用Sn3. 5Ag低共熔焊料层涂布。通过控制涂布过程的处理条件获得从5 μ m至大约30 μ m的各种厚度的Sn-Ag焊料层。然后预制件由复合箔制成。在用于图4A-4D所示的接头的实施方式中，15mm(长度)X 12mm(宽度)X0. 6mm(厚度)的尺寸的商业纯(CP)Cu试片(coupon)被用作要连接的衬底。Cu衬底在要连接的表面中心处印有预制件大小的助焊剂。一片复合预制箔被包夹在两个有助焊剂的Cu衬底之间。该组装被置于红外(IR)回流炉中，并被加热到大约300-380°C大约5-8分钟而后冷却。在焊接期间当温度高于221°C (Sn3. 5Ag焊料层的初始熔化温度)时，熔化的液体焊料中的Sn扩散到Ag核心层和Cu衬底中，同时Ag和Cu扩散到焊料层中。这个相互作用过程大大地降低了熔化层中的Sn浓度，因此产生等温固化过程，并且除在界面处相对薄的Cu-Sn MC层之外，将低熔点Sn-Ag焊料主要转化成Ag-Sn IMC (Ag3Sn+ζ相，见用于参考的图3所示的Sn-Ag 二元相图)。分别用相似的薄焊料层厚度和不同的Ag核心层厚度完成图4Α和4Β中的微结构。图4Ε是说明图4Α的接头的图，而图4F是说明图4Β中接头较低的MC层的图。图4Α的接头具有大约86 μ m的所产生厚度，和大约17 μ m的Ag-Sn IMC层203。图4B的接头具有大约105 μ m的所产生厚度，Ag-Sn MC层203具有大约18 μ m的厚度，Cu-Sn MC层202具有大约3μπι的厚度，核心金属层204具有大约60 μ m的厚度。可见，实现了具有图2所述的微结构特征的完全等温固化的接头。在图4C说明的实例中，预制件具有相对更厚的焊料层。该图显示随着焊料层厚度增加，非均质金属间相205存在于焊接接头中。产生的接头具有大约86 μ m的厚度和大约 36 μ m的剩余核心金属层。图4G是说明图4C接头的上部中的这些相的图。在图4D说明的实例中，预制件具有甚至更厚的焊料层。该图显示随着焊料层厚度进一步增加，在该实验中使用的回流处理条件下在焊接接头中保留了剩余的低熔点焊料相206。这些低熔点相可以通过使用更高的回流温度或更长的TAL或二者的结合转化成高熔点IMC。可选地，低熔点相可通过连接后的热处理消除或被允许留在接头中。具体而言，当低熔点相在MC层和衬底之间不形成连续区域时，产生的接头可以是符合要求的。图4H是说明图4D接头的上部中的这些相的图。图5A显示当使用不相似的衬底时，用具有第一层的Sn-Ag焊料、核心Ag层和第二层的Sn-Ag焊料的层状预制件形成的接头。该焊料预制件用于将具有15mm(长度)Xianrn(宽度)X0. 6mm(厚度)尺寸的Cu衬底301试片和具有l5mm(长度)X l2mm(宽度)X0. 25mm(厚度)尺寸的合金42衬底302 (Fe42Ni)试片连接。回流处理条件与用于生产图4A-4D中说明的接头的那些类似。在该实施方式中，类似于Cu-Cu焊接接头，该接头具有层状复合形式，包括合金42衬底302与金属层304之间的第一层MC和Cu衬底301与金属层304之间的第二层MC。这里，在Ag核心304和合金42衬底302之间形成三个MC相309、308和307。在Cu衬底301和Ag核心304之间形成三个IMC相303、305和306。图5B和5C分别说明接头的上部和下部。图6A和6D说明使用复合预制件将硅芯片连接到Cu衬底产生的接头。图6B和6C分别说明图6A中接头的上部和下部。图6E说明图6D中接头的上部。用Ti/Ni/Ag的金属化层结构制备具有O. 92mm(长度)X0. 92mm(宽度)X0. 21mm(厚度)尺寸的硅芯片402。具有厚度是TiO. Iym, Ni O. 2 μ m和Ag O. 8 μ m的金属化层通过溅射方法沉积。使用的回流处理条件与在图4A-4D中使用的那些类似。该复合预制件具有Ag核心层和SnAg焊料层。在硅芯片402和复合预制件之间以及在Cu衬底401和复合预制件之间实现良好的连接。尽管在硅侧的Ag-Sn IMC层403内可观察到非常少量的残留低熔点相404，但这可用增加温度或TAL而去除，或者由于其不足以损害连接或降低进一步低温焊接的能力而被忽略。
图7A和7B分别说明在Ag-Sn IMC相403和Cu-Sn IMC相406上进行的定量能量色散X射线光谱(EDS)分析的结果。图7A显示形成的主要Ag-Sn MC相具有81. 5Agl8. 5Sn(wt%)的组成，其符合二元Ag-Sn相图(图3)中的ζ相。图7Β显示在复合预制件和Cu衬底之间形成的Cu-Sn IMC相是Cu3Sn。应当注意,取决于相的组成，ζ相的再熔化温度在480°C和724°C之间，如从Ag-Sn相图(图3)可见，能够在芯片附着之后实现进一步的低温焊接。虽然上面已经描述了本发明的各种实施方式，但应当理解其仅通过举例的方式呈现而非限制。同样地，各种图形可以描述本发明的实例架构或其它构造，这样做是为了帮助理解可包含在本发明中的特性和功能。本发明不只限于说明的实例架构或构造，而是期望的特性可用各种备选的架构和构造来实施。事实上，备选的功能、逻辑或物理分区和构造能够如何执行来实施本发明期望的特性对本领域技术人员而言将是显而易见的。同样地，大量不同于本文描述的那些的组成模块名称可应用到不同的分区。另外，对于流程图、操作描述和方法权利要求，除非上下文另有指示，本文呈现步骤的顺序不应表示实施各种实施方式来以相同的顺序执行所述的功能。
尽管上面依据各种示例性实施方式和执行描述了本发明，但应当理解在一个或多个单个的实施方式中描述的各种特性、方面和功能在其实用性方面不限于对其进行描述的特定实施方式，反之，它们能够单独或以各种结合应用在本发明的一个或多个其它实施方式中，无论对这些实施方式是否进行了描述，也无论这些特性是否呈现为所描述的实施方式的一部分。因此，本发明的宽度和范围不应被任何上述的示例性实施方式所限制。本文件中使用的术语和短语及其变型，除非另作清楚地规定，应当理解为开放式的而非限制性的。如前述的例子术语“包括”应解读为意味着“包括但不限于”或类似的含义；术语“实例”用于提供所讨论项目的示例性例子，而非其穷尽的或限制性的列举；术语“一(a)”或“一(an)”应解读为意味着“至少一个”、“一个或多个”或类似的含义；形容词比如“常规的”、“传统的”、“普通的”、“标准的”、“已知的”和类似含义的术语不应理解为将描述的项目限制在给定的时期或截至给定时间可得的项目，反之应解读为包含可以在现在或将来任何时间可得的或已知的常规的、传统的、普通的或标准的技术。同样地，当本文件引用对于本领域普通技术人员而言显而易见或已知的技术时，这些技术包含对本领域普通技术人员而言现在或将来任何时间显而易见或已知的那些技术。在一些情况下宽泛的词语或短语比如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或其它类似短语的出现不应解读为意味着在这些宽泛的短语可能不存在的情况中需要或要求较窄的范围。术语“模块”的使用并非意味着所描述或要求保护作为模块的一部分的组件或功能都配置在共同封装中。事实上，模块各组分的任意一个或所有，无论是控制逻辑或其它组件，都可结合在单个封装中或分别保持，并且可进一步分散在多个组群或封装中或者跨多个位置。另外，本文提及的各种实施方式是根据示例性的框图、流程图以及其它图解进行描述的。如对于本领域普通技术人员而言在阅读本文件之后将显而易见，说明的实施方式及其各种备选方案可以实施，并不限制说明的实例。例如，框图及其所附的描述不应被理解为指具体的架构或构造。
权利要求
1.一种复合预制箔，包括 核心金属层,其包括选自Ag、Au、Pd、Pt、Cu、Ni、Co、Fe、Mn、Mg、Ti、Zr或其合金的金属，所述金属具有大于280°C的固相线温度； 连接到所述核心金属层的第一焊料层，所述第一焊料层包括Sn基焊料合金或In基焊料，并且所述第一焊料层具有等于或大于5 μ m的厚度；以及 连接到所述核心金属层的第二焊料层，所述第二焊料层包括Sn基焊料合金或In基焊料，并且所述第二焊料层具有等于或大于5 μ m的厚度； 其中所述核心金属层具有足够的厚度以便在回流焊中等温固化之后保留一层所述金属。
2.权利要求I所述的复合预制箔，其中所述核心金属层的所述厚度大于10μ m。
3.权利要求I所述的复合预制箔，其中所述第一焊料层和所述第二焊料层包括Sn基焊料合金，该 Sn 基焊料合金选自包括 SnAg、SnCu> SnBi > SnSb> SnZn> SnAu> SnAgCu> SnAgBi、SnAgIn> SnAgSb> SnAgCuBi、SnAgCuIn> SnAgCuSb 或其结合的焊料系统。
4.权利要求3所述的复合预制箔，其中所述核心金属层包括Ag金属或Ag基合金，并且其中所述第一焊料层和所述第二焊料层包括Sn-Ag基焊料层。
5.权利要求4所述的复合预制箔，其中所述核心金属层包括具有大于400°C的固相线温度的纯Ag金属或Ag基合金。
6.权利要求4所述的复合预制箔，其中所述第一焊料层和所述第二焊料层包括具有从O至73wt% Ag含量的Sn-Ag或Sn-Ag基合金。
7.权利要求所述的复合预制箔，其中所述核心金属层包括Ag、Au、Pd、Pt、Cu、Ni、Mn、Mg、Ti或其合金，并且其中所述第一焊料层和所述第二焊料层包括In或In基合金，该In或 In 基合金选自包括 InAg、InCu> InBi、InSb、InAgCu> InAgBi、InAgSn> InAgSb> InAgCuBi、InAgCuIn> InAgCuSb或其结合的合金系统。
8.一种连接方法，包括 将复合预制箔置于待连接的两部件之间以形成组装；并且 用足以使得所述复合预制箔经历等温固化的适当的回流曲线回流焊所述组装，以形成具有复合结构的焊接接头，所述复合结构包括第一金属间层、第二金属间层和所述第一金属间层和第二金属间层之间的延展性金属或金属合金层； 其中所述复合预制箔包括核心金属层，该核心金属层包括选自Ag、Au、Pd、Pt、Cu、Ni、Co、Fe、Mn、Mg、Ti、Zr或其合金的金属，所述金属具有大于280°C的固相线温度； 连接到所述核心金属层的第一焊料层，所述第一焊料层包括Sn基焊料或In基焊料，并且所述第一焊料层具有等于或大于5 μ m的厚度；以及 连接到所述核心金属层的第二焊料层，所述第二焊料层包括Sn基焊料或In基焊料，并且所述第二焊料层具有等于或大于5 μ m的厚度； 其中所述核心金属层具有足够的厚度以便在回流焊中等温固化之后保留一层所述金属。
9.权利要求8所述的方法，其中所述第一焊料层和所述第二焊料层包括Sn基合金，该Sn 基合金选自包括 SnAg、SnCu> SnBi、SnSb> SnZn> SnAu> SnAgCu> SnAgBi、SnAgIn> SnAgSb>SnAgCuBi、SnAgCuIn> SnAgCuSb或其结合的焊料系统。
10.权利要求8所述的方法,其中所述核心金属层包括Ag、Au、Pd、Pt、Cu、Ni、Mn、Mg、Ti或其合金，并且其中所述第一焊料层和所述第二焊料层包括In或In基合金，该In或In 基合金选自包括 InAg、InCu> InBi> InSb、InAgCu> InAgBi> InAgSn> InAgSb> InAgCuBi>InAgCuIn> InAgCuSb或其组合的合金系统。
11.权利要求8所述的方法，其中所述核心金属层包括具有大于400°C的固相线温度的纯Ag金属或Ag基合金，并且其中所述第一焊料层和所述第二焊料层包括具有从O至73wt%Ag含量的Sn-Ag或Sn-Ag基合金。
12.权利要求8所述的方法，进一步包括在所述回流焊的步骤之后对所述组装应用热处理加工，以便所述第一焊料层和所述第二焊料层完全转化成金属间层。
13.权利要求1所述的复合预制箔，其中所述第一焊料层的厚度不同于所述第二焊料层的厚度。
14.权利要求1所述的复合预制箔，其中所述第一焊料层由不同于所述第二焊料层的材料组成。
15.权利要求8所述的方法，其中所述第一焊料层的厚度不同于所述第二焊料层的厚度。
16.权利要求8所述的方法，其中所述第一焊料层由不同于所述第二焊料层的材料组成。
全文摘要
本发明的各种实施方式提供用于高温无Pb焊接应用的层状复合预制箔。层状复合预制箔由高熔点延展性金属或合金核心层和在核心层每一侧的低熔点焊料涂布层组成。在焊接期间，核心金属、液体焊料层和衬底金属反应并消耗低熔点焊料相，以形成高熔点金属间化合物相(IMC)。产生的焊接接头由被在衬底侧的IMC层包夹的延展性核心层组成。接头具有比初始焊料合金涂层的原始熔化温度高得多的再熔化温度，允许随后装配封装的器件。
文档编号B23K35/26GK102883851SQ201180012879
公开日2013年1月16日 申请日期2011年3月9日 优先权日2010年3月9日
发明者W·刘, N-C·李 申请人:铟泰公司