[發明專利]一種解決SMD管殼鍵合點金鋁系統的方法

在審

• 申請號: 202011011326.6
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112151400A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 馬建軍;程夢蓮;白艷;郭俊波;劉智慧
• 申請（專利權）人: 錦州七七七微電子有限責任公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;C23C14/54;C23C14/35;C23C14/16;C23C14/02
• 代理公司: 錦州遼西專利事務所(普通合伙) 21225
• 代理人: 張旭存

一種解決SMD管殼鍵合點金鋁系統的方法，其特征是包含步驟如下：制作銅鋁過渡片；在SMD管殼的芯片粘片區和鍵合點位置分別放置對應尺寸的鉛銦銀焊料片，在位于芯片粘片區的鉛銦銀焊料片上放置所需的芯片，在位于鍵合點的鉛銦銀焊料片上放置切割好的銅鋁過渡片；將SMD管殼與芯片和銅鋁過渡片放入共晶焊爐內焊接；焊接結束后通入氮氣開始降溫冷卻，待溫度降到70度以下時，打開共晶焊爐腔室門，取出焊接好的器件。該方法解決了SMD管殼鍵合點鋁絲鍵合時的金鋁系統問題；具有穩定性好、重復性好、均勻性好、成品率和可靠性高的特點；工藝合理、操作簡單，適合工業化生產，大大提高了軍工產品的質量可靠性和使用壽命。

技術領域

本發明涉及電子元器件制造領域，特別涉及一種解決SMD管殼鍵合點金鋁系統的方法。

背景技術

近年來，電子元器件作為整機質量可靠性的重要基礎資源，其質量可靠性已得到了人們的高度重視。某些特殊用途的整機系統，由于其特殊的工作環境，對電子元器件長期質量可靠性的要求越來越高，越來越嚴格。電子元器件產品的內引線鍵合強度失效是半導體分立器件、單片集成電路、混合集成電路等常見的失效模式，是影響整機長期可靠性的主要因素之一。在軍用電子元器件制造工藝中，金屬外殼的引線鍵合點通常采用鍍Au，鍵合絲材料一般是Al，Au-Al之間的鍵合在實際應用中較為普遍。Au-Al間鍵合點會隨著電路工作環境溫度的升高、時間的延長以及Al絲電流載荷的增大，其鍵合強度急劇下降，從而導致電路失效。

我們從電路互連系統的結構以及與鍵合線材料匹配入手，對原有不滿足高可靠要求的鍵合系統進行了改進，SMD系列管殼鍵合點都是鍍金層。引線互連采用的是金鋁鍵合系統。金和鋁接觸時會發生兩種物理過程：在200℃～250℃下，在金和鋁界面處會生成金屬化合物，它們是一種很脆的絕緣體，極易使鍵合斷裂。當溫度升高到250℃～300℃時，在金和鋁界面處，金向鋁中大量擴散，形成空洞，在顯微鏡下可見黑色環形孔，即所謂的科根戴爾效應。大功率器件長時間工作在溫度高的環境中，金-鋁鍵合易發生上述兩種物理過程，導致鋁絲脫焊，使器件失效。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種解決SMD管殼鍵合點金鋁系統的方法，該方法能夠解決SMD管殼鋁絲鍵合時的金鋁系統問題，提高了軍工產品的質量可靠性和使用壽命。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種解決SMD管殼鍵合點金鋁系統的方法，包含步驟如下：

1、制作銅鋁過渡片

1.1、選擇厚度為0.25mm±0.05mm的銅片，放入無水乙醇中超聲清洗10～15分鐘，去除銅片表面的油污，吹干后備用；

1.2、采用磁控濺射或蒸發工藝在銅片的一面沉積鋁層，鋁層厚度控制在1～2μm之間；

1.3、按鍵合點尺寸切割沉積鋁層后的銅片，得到與SMD管殼里的鍵合點大小一致的銅鋁過渡片；

2、在SMD管殼的芯片粘片區和鍵合點位置分別放置對應尺寸的鉛銦銀焊料片，在位于芯片粘片區的鉛銦銀焊料片上放置所需的芯片，在位于鍵合點的鉛銦銀焊料片上放置切割好的銅鋁過渡片；

3、將SMD管殼與芯片和銅鋁過渡片放入共晶焊爐內焊接；

3.1、選用共晶焊爐，將擺放好鉛銦銀焊料片、芯片和銅鋁過渡片的SMD管殼一起放入共晶焊爐內；先抽真空，時間為60～100s，使真空度小于5mbar；隨后向共晶焊爐內充入氮氣，時間為100～120s，控制充氮氣量為20slm；如此反復進行二次；

3.2、開始加熱，加熱時間60s，使爐內溫度達到200℃，同時控制充氮氣量為10slm；到達200℃后恒溫60s，此時通入甲酸，使甲酸分解產生氫氣，使共晶焊接質量更好；