[发明专利]一种解决SMD管壳键合点金铝系统的方法

说明书

一种解决SMD管壳键合点金铝系统的方法，其特征是包含步骤如下：制作铜铝过渡片；在SMD管壳的芯片粘片区和键合点位置分别放置对应尺寸的铅铟银焊料片，在位于芯片粘片区的铅铟银焊料片上放置所需的芯片，在位于键合点的铅铟银焊料片上放置切割好的铜铝过渡片；将SMD管壳与芯片和铜铝过渡片放入共晶焊炉内焊接；焊接结束后通入氮气开始降温冷却，待温度降到70度以下时，打开共晶焊炉腔室门，取出焊接好的器件。该方法解决了SMD管壳键合点铝丝键合时的金铝系统问题；具有稳定性好、重复性好、均匀性好、成品率和可靠性高的特点；工艺合理、操作简单，适合工业化生产，大大提高了军工产品的质量可靠性和使用寿命。

技术领域

本发明涉及电子元器件制造领域，特别涉及一种解决SMD管壳键合点金铝系统的方法。

背景技术

近年来，电子元器件作为整机质量可靠性的重要基础资源，其质量可靠性已得到了人们的高度重视。某些特殊用途的整机系统，由于其特殊的工作环境，对电子元器件长期质量可靠性的要求越来越高，越来越严格。电子元器件产品的内引线键合强度失效是半导体分立器件、单片集成电路、混合集成电路等常见的失效模式，是影响整机长期可靠性的主要因素之一。在军用电子元器件制造工艺中，金属外壳的引线键合点通常采用镀Au，键合丝材料一般是Al，Au-Al之间的键合在实际应用中较为普遍。Au-Al间键合点会随着电路工作环境温度的升高、时间的延长以及Al丝电流载荷的增大，其键合强度急剧下降，从而导致电路失效。

我们从电路互连系统的结构以及与键合线材料匹配入手，对原有不满足高可靠要求的键合系统进行了改进，SMD系列管壳键合点都是镀金层。引线互连采用的是金铝键合系统。金和铝接触时会发生两种物理过程：在200℃～250℃下，在金和铝界面处会生成金属化合物，它们是一种很脆的绝缘体，极易使键合断裂。当温度升高到250℃～300℃时，在金和铝界面处，金向铝中大量扩散，形成空洞，在显微镜下可见黑色环形孔，即所谓的科根戴尔效应。大功率器件长时间工作在温度高的环境中，金-铝键合易发生上述两种物理过程，导致铝丝脱焊，使器件失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种解决SMD管壳键合点金铝系统的方法，该方法能够解决SMD管壳铝丝键合时的金铝系统问题，提高了军工产品的质量可靠性和使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种解决SMD管壳键合点金铝系统的方法，包含步骤如下：

1、制作铜铝过渡片

1.1、选择厚度为0.25mm±0.05mm的铜片，放入无水乙醇中超声清洗10～15分钟，去除铜片表面的油污，吹干后备用；

1.2、采用磁控溅射或蒸发工艺在铜片的一面沉积铝层，铝层厚度控制在1～2μm之间；

1.3、按键合点尺寸切割沉积铝层后的铜片，得到与SMD管壳里的键合点大小一致的铜铝过渡片；

2、在SMD管壳的芯片粘片区和键合点位置分别放置对应尺寸的铅铟银焊料片，在位于芯片粘片区的铅铟银焊料片上放置所需的芯片，在位于键合点的铅铟银焊料片上放置切割好的铜铝过渡片；

3、将SMD管壳与芯片和铜铝过渡片放入共晶焊炉内焊接；

3.1、选用共晶焊炉，将摆放好铅铟银焊料片、芯片和铜铝过渡片的SMD管壳一起放入共晶焊炉内；先抽真空，时间为60～100s，使真空度小于5mbar；随后向共晶焊炉内充入氮气，时间为100～120s，控制充氮气量为20slm；如此反复进行二次；

3.2、开始加热，加热时间60s，使炉内温度达到200℃，同时控制充氮气量为10slm；到达200℃后恒温60s，此时通入甲酸，使甲酸分解产生氢气，使共晶焊接质量更好；