[发明专利]一种周长毫米级元件共晶焊接装置及焊接方法

说明书

本发明公开一种周长毫米级元件共晶焊接装置，包括底板，底板板面设有一组矩形定位槽，矩形定位槽包含相连通构成阶梯槽的上定位槽与下定位槽，下定位槽用于容置陶瓷基板；所述焊接装置还包括定位板与压板，定位板能够嵌设于上定位槽内，定位板板面一组定位孔，定位孔按照待焊接元件的位置分布；所述压板底面设有一组压块，压块与定位孔一一对应配合；通过预处理、焊片的取用、基板放置、待焊接元件放置、共晶烧结、取件、键合过渡片放置、键合过渡片共晶烧结、取件及清洗步骤即完成共晶焊接；本发明实现焊接后所有键合过渡片或半导体管芯平整，高度一致，满足焊接检验和键合工艺要求，提高粗丝键合成品率。

技术领域

本发明涉及微电子组装技术领域，具体是一种周长毫米级元件共晶焊接装置及焊接方法。

背景技术

在微电子组装工艺中，将半导体芯片及周围电路装配到希望的载体上(如陶瓷基板、管壳等) 实现的方法主要有导电胶（epoxy）粘接和共晶（eutectic） 烧结两种方式。其中，导电胶粘接具有工艺简单、速度快、成本低、可修复，低温粘接对管芯背面金属化无特殊要求等优点。但在产品有大功率要求时，由于导电胶粘接的电阻率大，导热系数大，造成损耗大，功率管芯热阻大，结温高，其功率性能及可靠性等方面将受到影响。

因此，在厚膜混合集成大功率电路中，常采用共晶烧结的方法将功率芯片安装在对应载体上。为满足大电流要求，功率芯片应采用粗丝键合。但是，除功率芯片外，由于降低导通电阻和铝铝同种金属键合等实际需要还需要采用共晶或锡焊焊接周长毫米级的小尺寸元件，但是对于周长毫米级即边长1mm～2mm的小尺寸元件由于尺寸小，分布密度高，加压共晶装置设计困难，可行性差，所以上述小尺寸元件一般采用锡焊焊接。

例如，由于陶瓷基板等典型载体无法淀积铝金属，但是为保证键合可靠性，有必要优先选用同种金属键合，因此通常采用在载体上锡焊焊接铜铝过渡片（铝层向上）的方法，再在键合过渡片表面进行粗铝丝键合互连，实现铝铝同种金属键合。实际操作中，由于载体上已经共晶焊接有功率芯片，不能进行焊膏漏印，只能手工点焊膏后，用热板进行再流焊来焊接键合过渡片。但是手动点焊膏不能使焊料表面平整，焊料高度一致，在加热到焊接温度后，还必须采用耐高温材料逐一压平键合过渡片，并保证键合过渡片焊接后的平整度，以满足焊接检验和粗丝键合对平整度的工艺要求，而且在焊接过程中，由于键合过渡片数量较多，同时焊料本身在表面张力的作用有收缩现象会引起浮在焊料上的过渡片发生移动，调整过渡片时，不能首尾相顾，面面俱到。因此，难以保证所有键合过渡片在焊接后都能保持平整。键合过渡片的不平整又会导致键合返工明显增多，甚至出现部分电路因同一位置返工次数达到两次超出国军标相关规定而报废。

此外，在工艺设计中，为提高产品功率性能既可靠性，周长毫米级小尺寸半导体管芯一般也采用锡焊焊接工艺，但是由于管芯尺寸小，数量较多，锡焊焊接存在和键合过渡片同样的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种周长毫米级元件共晶焊接装置及焊接方法，通过本装置和方法可以实现焊接后所有键合过渡片或半导体管芯平整，高度一致，满足焊接检验和键合工艺要求，提高粗丝键合成品率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种周长毫米级元件共晶焊接装置，包括底板，底板板面设有一组矩形定位槽，矩形定位槽包含相连通构成阶梯槽的上定位槽与下定位槽，下定位槽用于容置陶瓷基板；所述焊接装置还包括定位板与压板，定位板能够嵌设于上定位槽内，定位板板面一组定位孔，定位孔按照待焊接元件的位置分布；所述压板底面设有一组压块，压块与定位孔一一对应配合。

进一步的，所述定位板板面还设有过渡片开口。

本发明还提供一种周长毫米级元件共晶焊接方法，包括以下步骤：

S1、预处理，

对陶瓷基板进行打磨处理；对焊片进行打磨处理、酒精超声清洗或等离子清洗；同时对权利要求1所述的毫米级元件共晶焊接装置进行超声清洗；