| 主权项 |
1.一种焊料组合物,至少包含一焊料合金, 其中该合金系实质上无铅, 其中该合金包括锡(Sn)、银(Ag)与铜(Cu), 其中该合金中该锡具有之重量百分比浓度至少约 90%, 其中该合金中该银具有之重量百分比浓度为X, 其中X系十分小,以致当该合金由液态藉由冷却至 固体锡相凝核成长的一低温凝固时,会实质上抑制 Ag3Sn板之形成, 其中该低温对应于与该合金之共熔温度有关的一 过冷T,及 其中该合金中铜具有之重量百分比浓度不超过1.5% 。 2.如申请专利范围第1项所述之组合物,其中X的一 预设値系根据X系十分小以致当冷却在该液态之该 合金时实质上会抑制该Ag3Sn板之形成。 3.如申请专利范围第1项所述之组合物,其中X不超 过XMAX且其中XMAX系该液态合金中银之最大重量百 分比浓度,其値使得当冷却该液态合金时在该液态 合金中该Ag3Sn板之形成在热力学上将受阻碍。 4.如申请专利范围第3项所述之组合物,其中XMAX且 是T之函数,该函数系由一三相图与有关一锡、 银与铜之三元混合物之相关热力学资料中推导出 。 5.如申请专利范围第1项所述之组合物,其中该液态 合金中铜之重量百分比浓度系十分小以致该液态 合金之该浆态范围不超过约摄氏10度。 6.如申请专利范围第1项所述之组合物,其中该液态 合金中铜之重量百分比浓度不超过约0.9%。 7.如申请专利范围第1项所述之组合物,其中该合金 更包括一抑制该凝固合金中锡害形成之物质。 8.如申请专利范围第7项所述之组合物,其中该物质 至少包含铋,且其中该铋在该合金中具有之重量百 分比浓度至少0.1%。 9.如申请专利范围第1项所述之组合物,其中X不超 过约2.8%。 10.如申请专利范围第1项所述之组合物,其中X系在 约2.6%至约2.8%之范围内。 11.一种用于形成一电子结构之方法,至少包含: 提供一第一基材以及附接至耦合该第一基材之一 第一导电焊垫的一第一焊球,其中该第一焊球至少 包含一焊料合金,其中该合金实质上系无铅,其中 该合金包括锡(Sn)、银(Ag)与铜(Cu),其中该合金中该 锡具有之重量百分比浓度至少约90%,且其中该合金 中该铜具有之重量百分比浓度不超过约1.5%; 提供一第二基材以及一耦合该第二基材之第二导 电焊垫; 耦合该第一焊球至该第二焊垫; 藉由加热该第一焊球而熔解该第一焊球以形成一 已改变焊球;及 藉由冷却该已改变焊球至该固体锡相凝核的一低 温以凝固该已改变焊球,且其中该低温对应至与该 合金之该共熔温度相关的一过冷T,其中该经凝 固之已改变焊球系耦合该第一基材至该第二基材 的一焊点,且其中该已改变焊球中银具有之重量百 分比浓度X2十分小以致在该冷却时实质上可抑制Ag 3Sn板形成。 12.如申请专利范围第11项所述之方法,其中提供该 第一基材与该第一焊球至少包含在该第一焊球之 合金中选定银的一重量百分比浓度为X1,使该X2十 分小以致在该冷却时实质上抑制该Ag3Sn板之该形 成。 13.如申请专利范围第11项所述之方法,其中X2不超 过XMAX,其中XMAX系该已改变焊球中银之最大重量百 分比浓度,其値使得当冷却该液态合金时Ag3Sn板之 形成在热力学上将受阻碍。 14.如申请专利范围第13项所述之方法,更包含从一 三相图与有关一锡、银与铜之三元混合物的相关 热力学资料中以一T之函数决定XMAX。 15.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该第一 基材至少包含一晶片载带,且其中该第二基材至少 包含一电路卡。 16.如申请专利范围第15项所述之方法,其中该第一 焊球系一球格栅阵列(EGA)焊球。 17.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该第一 基材至少包含一晶片,且其中该第二基材至少包含 一晶片载带。 18.如申请专利范围第11项所述之方法,其中X2系在 约2.6%至约2.8%之范围间。 19.如申请专利范围第11项所述之方法,其中X2不超 过约2.8%。 20.如申请专利范围第11项所述之方法,其中在冷却 时该已改变焊球中该铜之重量百分比浓度系十分 小以致在冷却时该已改变焊球之该浆态范围不超 过约摄氏10度。 21.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该已改 变焊球中该铜之重量百分比浓度不超过约0.9%。 22.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该第二 焊垫系一铜焊垫。 23.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该第二 焊垫系一铜焊垫,且其中该第一焊球中该铜重量百 分比浓度不超过约0.5%。 24.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该第二 焊垫系一镍-金焊垫。 25.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该合金 更包括一抑制该合金中锡害形成之物质。 26.如申请专利范围第11项所述之方法,其中耦合该 第一焊球至该第二焊垫之步骤至少包含施用一助 焊剂至该第二焊垫且使该第一焊球接触该助焊剂 。 27.如申请专利范围第11项所述之方法, 其中耦合该第一焊球至该第二焊垫之步骤至少包 含施用一焊膏至该第二焊垫且使该第一焊球接触 该焊膏,及 其中熔化该第一焊球之步骤至少包含藉由加热该 第一焊球与该焊膏以熔化该第一焊球与该焊膏,以 致该已熔化之焊膏被并入该已熔化之第一焊球以 形成该已改变焊球,且使该已改变焊球包括在该第 一焊球内之该焊膏。 28.如申请专利范围第27项所述之方法,其中该焊膏 包括的一银重量百分比XP超过该第一焊球合金内 该银重量百分比浓度X1,且其中X2-X1系至少0.2%。 29.一种用于形成一焊料组合物之方法,至少包含: 提供一焊料合金,其中该合金系实质上无铅,其中 该合金包括锡(Sn)、银(Ag)与铜(Cu),其中该合金中该 锡具有的一重量百分比浓度至少约90%,其中该合金 中该银具有的一重量百分比浓度不超过约4.0%,及 其中该合金中该铜具有的一重量百分比浓度不超 过约1.5%。 藉由加热而熔化该合金;及 藉由一足够高之冷却速率冷却该已熔化合金以凝 固该已熔化合金,以致在该冷却时实质上可抑制在 该合金内形成Ag3Sn板。 30.如申请专利范围第29项所述之方法,更包含在该 凝固前选定足够高之冷却速率以实质上抑制该Ag3 Sn板形成于该合金内。 31.如申请专利范围第29项所述之方法,其中该冷却 速率系至少约每秒摄氏1.2度。 32.如申请专利范围第29项所述之方法,其中在该已 熔化合金中该铜之重量百分比浓度系十分小以致 该已熔化合金之该浆态范围不超过约摄氏10度。 33.如申请专利范围第29项所述之组合物,其中该已 熔化合金中该铜之重量百分比浓度不超过约0.9%。 34.如申请专利范围第29项所述之组合物,其中该合 金更包括一抑制该凝固合金中锡害形成之物质。 35.如申请专利范围第34项所述之组合物,其中该物 质至少包含铋,且其中该合金中该铋具有之重量百 分比至少0.1%。 36.一种用于形成一电子结构之方法,至少包含: 提供一第一基材与附接至耦合该第一基材之一第 一导电焊垫的一第一焊球,其中该第一焊球至少包 含一焊料合金,其中该合金系实质上无铅,其中该 合金包括锡(Sn)、银(Ag)与铜(Cu),其中该合金中该锡 具有之重量百分比浓度至少约90%,其中该合金中该 银具有之重量百分比浓度不超过约4.0%,且其中该 合金中该铜具有之重量百分比浓度不超过约1.5%; 提供一第二基材与一耦合该第二基材之第二导电 焊垫; 耦合该第一焊球至该第二焊垫; 藉由加热该第一焊球而熔化该第一焊球以形成一 已改变焊球;及 藉由以一足够高之冷却速率冷却该已熔化之已改 变焊球而凝固该已改变焊球,以致在该冷却时实质 上抑制在该已改变焊球内形成Ag3Sn板,其中该已凝 固之已改变焊球系耦合该第一基材与该第二基材 的一焊点。 37.如申请专利范围第36项所述之方法,更包含在该 凝固前选定足够高之冷却速率以实质上抑制该Ag3 Sn板形成于该合金内。 38.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该第一 基材至少包含一晶片载带,且其中该第二基材至少 包含一电路卡。 39.如申请专利范围第38项所述之方法,其中该第一 焊球系一球格栅阵列(BGA)焊球。 40.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该第一 基材至少包含一晶片,且其中该第二基材至少包含 一晶片载带。 41.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该冷却 速率系至少约每秒摄氏1.2度。 42.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该合金 中该铜之重量百分比浓度系十分小以致该合金之 该浆态范围不超过约摄氏10度。 43.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该合金 中该铜之重量百分比浓度不超过约0.9%。 44.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该第二 焊垫系一铜焊垫。 45.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该第二 焊垫系一铜焊垫,且其中该第一焊球中该铜之重量 百分比浓度不超过约0.5%。 46.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该第二 焊垫系一镍-金焊垫。 47.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该合金 更包括一抑制该合金中锡害形成之物质。 48.如申请专利范围第36项所述之方法,其中耦合该 第一焊球至该第二焊垫之步骤至少包含施用一助 焊剂至该第二焊垫且使该第一焊球接触该助焊剂 。 49.如申请专利范围第36项所述之方法, 其中耦合该第一焊球至该第二焊垫之步骤至少包 含施用一焊膏至该第二焊垫且使该第一焊球接触 该焊膏,及 其中熔化该第一焊球之步骤至少包含藉由加热该 第一焊球与该焊膏以熔化该第一焊球与该焊膏,以 致该已熔化之焊膏被并入该已熔化之第一焊球以 形成该已改变焊球,且使该已改变焊球包括在该第 一焊球内之该焊膏。 50.一种前焊接电子结构,至少包含: 一第一基材与附接至耦合该第一基材之一第一导 电焊垫的一第一焊球,其中该第一焊球至少包含一 焊料合金,其中该合金系实质上无铅,其中该合金 包括锡(Sn)、银(Ag)与铜(Cu),其中该合金中该锡具有 之重量百分比浓度至少约90%,且其中该合金中该铜 具有之重量百分比浓度不超过约1.5%; 一第二基材与耦合该第二基材的一第二导电焊垫, 其中该第一焊球系耦合该第二焊垫,其中该第一焊 球系适于被加热熔化以形成一已改变焊球,其中该 已改变焊球系适于藉由冷却至一低温使固体锡相 凝核而凝固,其中该低温对应于与该合金之该共熔 温度有关的一过冷T,其中该已凝固之已改变焊 球系耦合该第一基材至该第二基材的一焊点,且其 中该已改变焊球中该银具有的一重量百分比浓度X 2系十分小,以致在该冷却时实质上可抑制Ag3Sn板之 形成。 51.如申请专利范围第50项所述之电子结构,其中该 第一焊球具有的银重量百分比浓度为X1,而其中X1 具有的一预设値系根据X2系十分小以致当冷却在 该已改变焊球时实质上会抑制该Ag3Sn板之形成。 52.如申请专利范围第50项所述之电子结构,其中X2 不超过XMAX,其中XMAX系该已改变焊球中该最大银重 量百分比浓度,其値使得当冷却该液态合金时Ag3Sn 板之形成在热力学上将受阻碍。 53.如申请专利范围第52项所述之电子结构,其中XMAX 系T之函数,该函数系由一三相图与有关锡、银 与铜的一三元混合物之相关热力学资料中推导出 。 54.如申请专利范围第50项所述之电子结构,其中该 第一基材至少包含一晶片载带,且其中该第二基材 至少包含一电路卡。 55.如申请专利范围第54项所述之电子结构,其中该 第一焊球系一球格栅阵列(BGA)焊球。 56.如申请专利范围第50项所述之电子结构,其中该 第一基材至少包含一晶片,且其中该第二基材至少 包含一晶片载带。 57.如申请专利范围第50项所述之电子结构,其中X2 系在约2.6%至约2.8%之范围间。 58.如申请专利范围第50项所述之电子结构,其中X2 不超过约2.8%。 59.如申请专利范围第50项所述之电子结构,其中该 焊膏包括之银重量百分比XP系超过X1,其中X1系该第 一焊球内该银之重量百分比浓度,且其中X2-X1系至 少0.2%。 60.如申请专利范围第50项所述之电子结构,其中在 该冷却时该已改变焊球中该铜之重量百分比浓度 系十分小,以致在冷却时该已改变焊球之该浆态范 围不超过约摄氏10度。 61.如申请专利范围第50项所述之电子结构,其中该 已改变焊球中该铜之重量百分比浓度不超过约0.9% 。 62.如申请专利范围第50项所述之电子结构,其中该 第二焊垫系一铜焊垫。 63.如申请专利范围第50项所述之电子结构,其中该 第二焊垫系一铜焊垫,且其中该第一焊球中该铜重 量百分比浓度不超过约0.5%。 64.如申请专利范围第50项所述之电子结构,其中该 第二焊垫系一镍-金焊垫。 65.如申请专利范围第50项所述之电子结构,其中该 合金更包括一抑制该已改变焊发中锡害形成之物 质。 66.如申请专利范围第65项所述之电子结构,其中该 物质至少包含铋,且其中该合金中该铋具有之重量 百分比至少0.1%。 67.如申请专利范围第50项所述之电子结构,其中耦 合该第一焊球至该第二焊垫系藉由施用于该第二 焊垫之一助焊剂以使该第一焊球接触该助焊剂。 68.如申请专利范围第50项所述之电子结构, 其中耦合该第一焊球至该第二焊垫系藉由施用至 该第二焊垫之一焊膏以使该第一焊球接触该焊膏, 及 其中该第一焊球系适于藉由加热该第一焊球与该 焊膏而熔化,以致该已熔化之焊膏被并入该已熔化 之第一焊球以形成该已改变焊球,且使该已改变焊 球包括在该第一焊球内之该焊膏。 69.一种后焊接电子结构,至少包含: 一第一基材;及 一第二基材,其中该第一基材系藉由一焊点耦合该 第二基材,其中该焊点至少包含一合金,其中该合 金系实质上无铅,其中该合金包括锡(Sn)、银(Ag)与 铜(Cu),其中该合金中该锡具有之重量百分比浓度 至少约90%,其中该合金中该银具有之重量百分比浓 度为X2,其中该X2系十分小以致在该焊点中实质上 不出现Ag3Sn板,且其中该合金中该铜具有之重量百 分比浓度不超过约1.5%。 70.如申请专利范围第69项所述之电子结构,其中该 焊点系从具有一锡-银-铜组合物的一第一焊球形 成,在其中该银具有一重量百分比浓度X1,其中X1具 有的一预设値系根据X2系十分小以致该Ag3Sn板系实 质上不出现于该焊点内。 71.如申请专利范围第69项所述之电子结构,其中该 第一基材至少包含一晶片载带,且其中该第二基材 至少包含一电路卡。 72.如申请专利范围第71项所述之电子结构,其中该 焊点包括一球格栅阵列(BGA)焊球。 73.如申请专利范围第69项所述之电子结构,其中该 第一基材至少包含一晶片,且其中该第二基材至少 包含一晶片载带。 74.如申请专利范围第69项所述之电子结构,其中X2 系在的2.6%至约2.8%之范围间。 75.如申请专利范围第69项所述之电子结构,其中X2 不超过约2.8%。 76.如申请专利范围第69项所述之电子结构,其中在 该焊点中该铜之重量百分比浓度系十分小,以致该 焊点之该浆态范围不超过约摄氏10度。 77.如申请专利范围第69项所述之电子结构,其中该 焊点中该铜之重量百分比浓度不超过约0.9%。 78.如申请专利范围第69项所述之电子结构,其中该 合金更包括一抑制该合金中锡害形成之物质。 79.如申请专利范围第69项所述之电子结构,其中该 物质至少包含铋,且其中该合金中该铋具有之重量 百分比浓度至少0.1%。 图式简单说明: 第1A图描述一电子结构的剖面图,图中显示第一基 材位于待焊接至第二基材处。 第1B图描述第1A图之电子结构在第一基材已焊接于 第二基材后之剖面图。 第2A至2B图显示连结至一焊球之一焊点,在该焊点 置于热循环测试后的剖面影像。 第3A至3B图显示连结至一球格栅阵列(BGA)焊球之一 焊点在该焊点置于热循环测试后的剖面影像。 第3C图描述连结至一球格栅阵列(BGA)焊球之一焊点 的剖面影像,显示在该焊点经热循环测试后该焊球 内之裂缝沿一银-锡板延伸。 第4A至4D图显示依据本发明之具体实施例一锡-3.8 银-0.7铜之焊球,在以每秒摄氏0.2至3.0度间之冷却 速率再熔焊至一镍-金焊垫后之剖面影像。 第5A至5C图显示依据本发明之具体实施例一锡-3.4 银-0.9铜之焊球,在以每秒摄氏0.2至3.0度间之冷却 速率再熔焊至一镍-金焊垫后之剖面影像。 第6A至6C图显示依据本发明之具体实施例一锡-3.2 银-0.9铜之焊球,在以每秒摄氏0.2至3.0度间之冷却 速率再熔焊至一镍-金焊垫后之剖面影像。 第7A至7C图显示依据本发明之具体实施例一锡-2.5 银-0.9铜之焊球,在以每秒摄氏0.2至3.0度间之冷却 速率再熔焊至一镍-金焊垫后之剖面影像。 第8A至8C图显示依据本发明之具体实施例一锡-2.1 银-0.9铜之焊球,在以每秒摄氏0.2至3.0度间之冷却 速率再熔焊至一镍-金焊垫后之剖面影像。 第9A至9C图显示依据本发明之具体实施例一锡-3.5 银之焊球,在以每秒摄氏0.2至3.0度间之冷却速率再 熔焊至一镍-金焊垫后之剖面影像。 第10A至10C图显示依据本发明之具体实施例一锡-3.5 银之焊球,在以每秒摄氏0.2至3.0度间之冷却速率再 熔焊至一铜焊垫后之剖面影像。 第11图显示依据本发明之具体实施例形成于一BGA 焊垫阵列上的锡-3.8银-0.7铜焊球之银-锡板的上视 图,其中该焊球主要之锡组份已被蚀除。 第12图系依据本发明具体实施例之具有不同角度 之焊点的一锡-3.8银-0.7铜的焊球剖面影像。 第13A至13B图系依据本发明之具体实施例一锡-3.8银 -0.7铜之焊球,在其主要锡组份被蚀除后余留之银- 锡板的剖面影像。 第14图系依据本发明具体实施例之锡-银-铜机制内 的一限制组合范围中,浆态范围变化与铜浓度及银 浓度之关系表。 第15图系显示依据本发明之具体实施例一锡-X银-0. 9铜SAC合金之微硬度与银之重量百分浓度及冷却率 之关系的条状图表,其中X系银之重量百分比。 第16图描述依据本发明具体实施例中铜具有固定 重量百分比0.7%之锡-银-铜的三相图。 |
