[发明专利]一种无需负载低空洞率的真空钎焊装片工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体陶瓷封装工艺技术领域，具体涉及一种无需负载低空洞率的真空钎焊装片工艺方法。

背景技术

目前，集成电路封装中，采用钎焊装片的芯片尺寸通常小于10mm×10mm，钎焊装片过程中需要借助压块等负载提供芯片向下的力，使芯片、焊片和外壳基板接触的更加紧密，这就不可避免压块与芯片表面接触，无论是“点”接触还是“面”接触，都对芯片表面的清洁度提出了很高要求，然而芯片表面微小的硅粉和硅渣都会在压块的作用下导致芯片硌伤，而且压块在重复使用后表面容易沾污，并且会造成装片内部较大空洞率，严重影响钎焊装片成品率，并且对于芯片要求过于苛刻，导致一些极其容易硌伤的芯片无法进行钎焊装片。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种无需负载低空洞率的真空钎焊装片工艺方法，避免了传统方法中采用负载对芯片的损伤问题，降低钎焊空洞率，显著提高了钎焊质量。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种无需负载低空洞率的真空钎焊装片工艺方法，包括如下步骤：

步骤(一)、将待钎焊的芯片背面采用溅射Au工艺，进行背面金属化；

步骤(二)、将步骤(一)得到的待钎焊的芯片安装在集成电路封装外壳的待钎焊镀金装片区，并在所述待钎焊的芯片与所述待钎焊镀金装片区之间放入钎料；

步骤(三)、将步骤(二)得到的待焊接试样放置在钎焊设备中进行钎焊，具体过程如下：

(1)、从室温升温至175～185℃，升温速率为1～1.5℃/s，保温4～5分钟；

(2)、继续升温至215～225℃，升温速率为1～1.5℃/s，抽真空，使钎焊设备中的真空度降低至<0.001mbar；

(3)、继续升温至275～285℃，升温速率为1～1.5℃/s，并使钎焊设备中真空度升至0.45～0.55mbar；

(4)、继续升温至315～325℃，升温速率为1～1.5℃/s，并使钎焊设备中真空度保持在0.45～0.55mbar，保温2～3分钟；

(5)、降温至255～265℃，降温速率为1.8～2.2℃/s，并使钎焊设备中真空度保持在0.45～0.55mbar，之后再降温至室温，降温速率为3～4℃/s，完成钎焊。

在上述无需负载低空洞率的真空钎焊装片工艺方法中，步骤(二)中的钎料为Au80Sn20或Pb92.5Sn2.5Ag5。

在上述无需负载低空洞率的真空钎焊装片工艺方法中，待钎焊的芯片尺寸为1mm×1mm～10mm×10mm。

在上述无需负载低空洞率的真空钎焊装片工艺方法中，步骤(三)的(3)中充入氮气使钎焊设备中真空度升至0.45～0.55mbar。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)、本发明针对目前钎焊装片中出现的质量问题，设计了一种全新的钎焊方法，通过温度曲线优化结合真空度控制，用气压差来替代压块负载，避免了压块对芯片表面带来的损伤，在避免芯片硌伤的同时，显著提高了钎焊质量，降低芯片钎焊空洞率；

(2)、本发明在钎焊过程中通过控制真空度来代替负载进行钎焊装片，并对真空度进行了优选，在钎焊温度达到215-225℃时，真空度降低至<0.001mbar，通过抽真空过程将待钎焊芯片、钎料与外壳装片区间的气体隔膜抽空，使待钎焊芯片、钎料与外壳装片区紧密吸附到一起；当钎焊温度达到275～285℃时，通过充入氮气使钎焊设备中的真空度升至0.45～0.55mbar，使真空设备与待钎焊芯片、钎料及外壳装片区间的真空度产生压力差，通过压力差给待钎焊芯片提供一个合适的压力，并且通过抽真空的方式将待钎焊芯片、钎料及外壳装片区间的气泡抽空排出，降低芯片钎焊空洞率；

(3)、本发明通过大量试验对钎焊过程中温度区间、升温速率、保温时间以及真空度进行了优化设计，确定了最佳的工艺条件，进一步提高了钎焊质量和成品率，以及钎焊效率，并且试验表明，该设计的钎焊质量远远由于传统工艺方法，并且成品率从60％提高到99％以上，具有较强的实用性和较好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1中钎焊装片温度曲线示意图；

图2为本发明实施例1中5mm×5mm芯片钎焊装片X射线图；

图3为本发明实施例2中钎焊装片温度曲线示意图；

图4为本发明实施例2中5mm×5mm芯片钎焊装片X射线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

实施例1