[发明专利]一种电磁脉冲固态焊接集成电路微互连焊点的方法

说明书

本发明公开了一种电磁脉冲固态焊接集成电路微互连焊点的方法，包括线对线双线圈焊接、线对线单线圈焊接以及线对板焊接；本发明的有益效果是，该电磁脉冲固态焊接集成电路微互连焊点的方法，分别针对线与线、线与面的焊接提出了三种基于强电磁脉冲原理进行焊接的结构和方法，不仅能够实现集成电路微焊点的可靠连接，提高焊点的长期服役可靠性，而且设备组成简单，控制方便，拆换和后期维护都非常简单，极大地提高了效费比。

技术领域

本发明涉及集成电路加工技术领域，特别是一种电磁脉冲固态焊接集成电路微互连焊点的方法。

背景技术

当下，集成电路在5G通信、智能汽车、物联网等前沿科技领域扮演着至关重要的角色。焊点是集成电路的主要互连结构，负责电信号传输并提供机械支撑，其长期服役可靠性决定了电子产品与设备的使用性能与安全性能。随着电子设备向着小型化、轻薄化、高性能和多功能的方向发展，焊点直径发生了数量级的变化，最小直径甚至小于10μm。这类微互连焊点直径的减小导致截面的电流密度急剧增加，加剧了工作过程中焊点的电迁移，大大提高了电子产品和设备的故障几率。

集成电路互连焊点通常采用以锡基材料为连接材料的软钎焊技术，液态钎料合金中的金属原子与固态焊盘中的金属原子在其接触的液-固界面生成IMC达到冶金结合。焊点失效机理主要有两点。一是阴极焊盘与钎料间IMC分解并产生空洞和裂纹导致开路；二是IMC在阳极聚集生长并产生脆性断裂，且IMC层越厚，焊点因应力集中越易断裂。其本质是钎料、焊盘中各物质在迁出率与迁入率差异巨大，导致了IMC的生长及空洞、裂纹的形成。而钎焊过程中无可避免地在焊点中引入了多种元素以及 IMC。

目前抑制电迁移主要有三种方法。添加合金元素，如Ag、Ce、Ni等；优化凸点结构，避免区域电流拥挤，比如增加引线的面积和增厚焊盘的金属层；改变UBM的种类或者在UBM层中增加一层抗电迁移层。尽管上述方法在一定程度上可改善原子迁移，抑制IMC的生长和空洞、裂纹的形成，但始终无法完全克服焊点的长期服役可靠性问题，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种电磁脉冲固态焊接集成电路微互连焊点的方法，解决了现有的背景技术问题。

实现上述目的本发明的技术方案为：一种电磁脉冲固态焊接集成电路微互连焊点的方法，包括线对线双线圈焊接、线对线单线圈焊接以及线对板焊接；

所述线对线双线圈焊接包括如下步骤：步骤S1、准备垫板，步骤S2、焊材备料，步骤S3、绝缘垫片安装，步骤S4、高速运动焊接，步骤S5、收捡下料；

步骤S1：根据焊接需求，将焊接设备的垫板进行替换，替换成符合焊接材料的垫板，垫板上匹配设置有线圈；

步骤S2：准备好焊材，焊材码放在设备的两侧，单次选取一对铜线，从两侧插入待机；

步骤S3：从垫板的一侧插入焊接用的绝缘薄膜，隔绝焊材与线圈；

步骤S4：给线圈通电，将铜线高速相对运动，从而使两根铜线高速碰撞然后实现冶金结合；

步骤S5：焊接完成后，通过人工从一侧通槽将焊接好的物料取出完成下料。

所述线对线单线圈焊接，只在焊接一对铜线结合处上部使用一个线圈。

所述线对板焊接在铜线与焊盘之间设置有绝缘垫片。

一对所述铜线或者铜线与焊盘之间的间隔均在0.5-2mm之前。

所述步骤S4中，为线圈通入脉冲大电流，使线圈产生强磁场。

一种电磁脉冲固态焊接集成电路微互连焊点的设备，包括支座、顶座以及两对支杆，所述支座上设置有两对支杆支撑顶座，所述支座与顶座上分别对称设置有两对螺栓，所述支座与顶座上分别设置有上垫板以及下垫板；