[發明專利]一種電磁脈沖固態焊接集成電路微互連焊點的方法

有效

• 申請號: 202210223891.1
• 申請日: 2022-03-09
• 公開（公告）號: CN114589425B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 李成祥;周言;沈婷;陳丹;許晨楠;戴明;王現民
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B23K31/02
• 分類號: B23K31/02;B23K101/42
• 代理公司: 重慶天成卓越專利代理事務所(普通合伙) 50240
• 代理人: 路寧

本發明公開了一種電磁脈沖固態焊接集成電路微互連焊點的方法，包括線對線雙線圈焊接、線對線單線圈焊接以及線對板焊接；本發明的有益效果是，該電磁脈沖固態焊接集成電路微互連焊點的方法，分別針對線與線、線與面的焊接提出了三種基于強電磁脈沖原理進行焊接的結構和方法，不僅能夠實現集成電路微焊點的可靠連接，提高焊點的長期服役可靠性，而且設備組成簡單，控制方便，拆換和后期維護都非常簡單，極大地提高了效費比。

技術領域

本發明涉及集成電路加工技術領域，特別是一種電磁脈沖固態焊接集成電路微互連焊點的方法。

背景技術

當下，集成電路在5G通信、智能汽車、物聯網等前沿科技領域扮演著至關重要的角色。焊點是集成電路的主要互連結構，負責電信號傳輸并提供機械支撐，其長期服役可靠性決定了電子產品與設備的使用性能與安全性能。隨著電子設備向著小型化、輕薄化、高性能和多功能的方向發展，焊點直徑發生了數量級的變化，最小直徑甚至小于10μm。這類微互連焊點直徑的減小導致截面的電流密度急劇增加，加劇了工作過程中焊點的電遷移，大大提高了電子產品和設備的故障幾率。

集成電路互連焊點通常采用以錫基材料為連接材料的軟釬焊技術，液態釬料合金中的金屬原子與固態焊盤中的金屬原子在其接觸的液-固界面生成IMC達到冶金結合。焊點失效機理主要有兩點。一是陰極焊盤與釬料間IMC分解并產生空洞和裂紋導致開路；二是IMC在陽極聚集生長并產生脆性斷裂，且IMC層越厚，焊點因應力集中越易斷裂。其本質是釬料、焊盤中各物質在遷出率與遷入率差異巨大，導致了IMC的生長及空洞、裂紋的形成。而釬焊過程中無可避免地在焊點中引入了多種元素以及?IMC。

目前抑制電遷移主要有三種方法。添加合金元素，如Ag、Ce、Ni等；優化凸點結構，避免區域電流擁擠，比如增加引線的面積和增厚焊盤的金屬層；改變UBM的種類或者在UBM層中增加一層抗電遷移層。盡管上述方法在一定程度上可改善原子遷移，抑制IMC的生長和空洞、裂紋的形成，但始終無法完全克服焊點的長期服役可靠性問題，鑒于此，針對上述問題深入研究，遂有本案產生。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，設計了一種電磁脈沖固態焊接集成電路微互連焊點的方法，解決了現有的背景技術問題。

實現上述目的本發明的技術方案為：一種電磁脈沖固態焊接集成電路微互連焊點的方法，包括線對線雙線圈焊接、線對線單線圈焊接以及線對板焊接；

所述線對線雙線圈焊接包括如下步驟：步驟S1、準備墊板，步驟S2、焊材備料，步驟S3、絕緣墊片安裝，步驟S4、高速運動焊接，步驟S5、收撿下料；

步驟S1：根據焊接需求，將焊接設備的墊板進行替換，替換成符合焊接材料的墊板，墊板上匹配設置有線圈；

步驟S2：準備好焊材，焊材碼放在設備的兩側，單次選取一對銅線，從兩側插入待機；

步驟S3：從墊板的一側插入焊接用的絕緣薄膜，隔絕焊材與線圈；

步驟S4：給線圈通電，將銅線高速相對運動，從而使兩根銅線高速碰撞然后實現冶金結合；

步驟S5：焊接完成后，通過人工從一側通槽將焊接好的物料取出完成下料。

所述線對線單線圈焊接，只在焊接一對銅線結合處上部使用一個線圈。

所述線對板焊接在銅線與焊盤之間設置有絕緣墊片。

一對所述銅線或者銅線與焊盤之間的間隔均在0.5-2mm之前。

所述步驟S4中，為線圈通入脈沖大電流，使線圈產生強磁場。

一種電磁脈沖固態焊接集成電路微互連焊點的設備，包括支座、頂座以及兩對支桿，所述支座上設置有兩對支桿支撐頂座，所述支座與頂座上分別對稱設置有兩對螺栓，所述支座與頂座上分別設置有上墊板以及下墊板；