[發(fā)明專利]一種高可靠性低結(jié)構(gòu)應(yīng)力的鋁基板鋁線鍵合工藝在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910828998.7 | 申請日： | 2019-09-03 |
| 公開（公告）號： | CN110718470A | 公開（公告）日： | 2020-01-21 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王國勇;呂壯志;盧偉;田尉成 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江固馳電子有限公司 |
| 主分類號： | H01L21/50 | 分類號： | H01L21/50;H01L21/60;H01L23/14 |
| 代理公司： | 33303 杭州昱呈專利代理事務(wù)所(普通合伙) | 代理人： | 雷仕榮 |
| 地址： | 321402 浙江省*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 鋁線鍵合 鋁基板 鋁線 一端連接 傳統(tǒng)的 連橋 治具 半成品 產(chǎn)品競爭力 陶瓷覆銅板 芯片上表面 稀有金屬 后處理 材料成本 材料組裝 高可靠性 高溫?zé)Y(jié) 功率端子 焊料熔化 回流焊接 順序組裝 芯片結(jié)構(gòu) 裝配難度 常規(guī)的 低結(jié)構(gòu) 覆銅層 銅底板 替代 互連 襯片 焊接 組裝 芯片 | ||
本發(fā)明涉及一種高可靠性低結(jié)構(gòu)應(yīng)力的鋁基板鋁線鍵合工藝，包括以下步驟：S1、材料組裝：將鋁基板、芯片和功率端子按順序組裝到模治具中；S2、回流焊接：將組裝好材料的模治具進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，通過焊料熔化進(jìn)行互連，得到半成品；S3、鋁線鍵合：將焊接后的半成品進(jìn)行鋁線鍵合，鋁線一端連接芯片上表面，另一端連接鋁基板的覆銅層；S4、后處理。本發(fā)明的優(yōu)點在于：采用鋁基板，降低材料成本，替代了傳統(tǒng)的銅底板和陶瓷覆銅板，減少了材料種類和數(shù)量，簡化了后道裝配難度。同時采用鋁線鍵合技術(shù)，替代了傳統(tǒng)的襯片和銅連橋，降低了芯片結(jié)構(gòu)應(yīng)力，材料也從稀有金屬和需要特殊處理的銅連橋變成了常規(guī)的鋁線，進(jìn)一步降低成本，極大的提升了產(chǎn)品競爭力。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體器件的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高可靠性低結(jié)構(gòu)應(yīng)力的鋁基板鋁線鍵合工藝。
背景技術(shù)
目前國內(nèi)外制造功率半導(dǎo)體器件主流使用的工藝有兩種：第一種是銅底板+ 陶瓷覆銅板+芯片+襯片+銅連橋+功率端子通過含鉛焊料融化焊接在一起形成，該制造方法存在材料組成多，材料需要特殊處理，特別是銅連橋需要高溫退火軟化，以降低結(jié)構(gòu)應(yīng)力；同時為了進(jìn)一步降低應(yīng)力，在銅連橋和芯片之間會增加一層襯片，襯片的材質(zhì)通常是稀有金屬鉬，價格高，不可再生；第二種是陶瓷覆銅板+芯片先通過含鉛焊料融化焊接，然后鋁線鍵合，再組裝焊有芯片的陶瓷覆銅板+銅底板+功率端子再次焊接在一起形成，該制造方法通過鋁線鍵合替代了襯片和銅連橋，但是需要通過多次回流焊接和鋁線鍵合來裝配完成。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種高可靠性低結(jié)構(gòu)應(yīng)力的鋁基板鋁線鍵合工藝。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
一種高可靠性低結(jié)構(gòu)應(yīng)力的鋁基板鋁線鍵合工藝，包括以下步驟：
S1、材料組裝：將鋁基板、芯片和功率端子按順序組裝到模治具中；
S2、回流焊接：將組裝好材料的模治具進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，通過焊料熔化進(jìn)行互連，得到半成品；
S3、鋁線鍵合：將焊接后的半成品進(jìn)行鋁線鍵合，鋁線一端連接芯片上表面，另一端連接鋁基板的覆銅層；
S4、后處理。
進(jìn)一步地，步驟S1中，在所述鋁基板和所述芯片之間墊設(shè)一層襯片，該襯片的材質(zhì)為鉬片、可伐片或紫銅片。
進(jìn)一步地，步驟S4中，后處理步驟包括：
S41、塑殼裝配：將完成電路連接的半成品裝配上塑料外殼；
S42、膠體灌封：將膠體灌封到塑殼內(nèi)，形成電氣保護(hù)和機(jī)械強度保護(hù)；
S43、成品測試：進(jìn)行電氣參數(shù)測試，合格后，得到產(chǎn)品。
進(jìn)一步地，步驟S42中，膠體所用的材料為凝膠或環(huán)氧樹脂。
進(jìn)一步地，步驟S43中，合格的電氣參數(shù)測試包括：(1)額定電流@殼溫： IO＝25-250A@TC≤100℃；(2)反向重復(fù)峰值電壓VRRM≥1400V，IRRM≤20uA； (3)正向重復(fù)峰值電壓:VFM≤1.40V，IFM＝IO；(4)各端子與底板之間的絕緣耐壓：VISO≥2500V AC，t＝60s。
進(jìn)一步地，步驟S2中，焊接溫度為260℃，焊接十分鐘后，氣孔率控制在 2.5％以內(nèi)，單體最大空洞率控制在0.5％以內(nèi)。
進(jìn)一步地，焊接材料為無鉛焊料，型號為：SnAg3Cu0.5。
進(jìn)一步地，步驟S3中，將焊接后的半成品進(jìn)行鋁線鍵合采用超聲鍵合形成電路。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
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H01L 半導(dǎo)體器件；其他類目中不包括的電固體器件
H01L21-00 專門適用于制造或處理半導(dǎo)體或固體器件或其部件的方法或設(shè)備
H01L21-02 .半導(dǎo)體器件或其部件的制造或處理
H01L21-64 .非專門適用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各組的單個器件所使用的除半導(dǎo)體器件之外的固體器件或其部件的制造或處理
H01L21-66 .在制造或處理過程中的測試或測量
H01L21-67 .專門適用于在制造或處理過程中處理半導(dǎo)體或電固體器件的裝置；專門適合于在半導(dǎo)體或電固體器件或部件的制造或處理過程中處理晶片的裝置
H01L21-70 .由在一共用基片內(nèi)或其上形成的多個固態(tài)組件或集成電路組成的器件或其部件的制造或處理；集成電路器件或其特殊部件的制造
