2025年4月22-24日
上海世博展览馆

焊接不良原因及对应措施

2021年1月8日

1、芯片背面氧化

 

器件生产过程中,焊接前往往先在芯片背面蒸金。在Au-Si共晶温度下,Si会穿透金层而氧化生成SiO 2,这层SiO2会使焊接浸润不均匀,导致焊接强度下降。即便在室温下,硅原子也会通过晶粒间的互扩散缓慢移动到金层表面。因此,上海电子展小编认为,在焊接时保护气体N2必须保证足够的流量,需要加入部分H 2进行还原。芯片的保存也应引起足够的重视,不仅要关注环境的温湿度,还应考虑到其将来的可焊性,对于长期不用的芯片应放置在氮气柜中保存。

 

2、焊接温度过低

 

虽然Au-Si共晶点是370℃,但是热量在传递过程中要有所损失,因而应选择略高部分,但也不可太高,以免造成管壳表面氧化。焊接温度也要根据管壳的材料、大小、热容量的不同进行对应调整。为保证焊接质量,应定期用表面温度计测量加热基座的表面温度,必要时监测焊接面的温度。

 

3、焊接时压力太小或不均匀

 

焊接时应在芯片上施加压力。压力太小或不均匀会使芯片与基片之间产生空隙或虚焊。表2是某型号芯片在不同压力下的剪切力强度比較。在压力减小后,芯片剪切力强度大幅度下降,而且实验中还可观察到硅片残留面积均小于50%。但也不能使压力过大,以免碎片。因此焊接时压力的调整是很重要的,要根据芯片的材料、厚度、大小的综合情况进行调整,在实践中有针对性地积累数据,才能得到理想的焊接效果。

 

4、基片清洁度差

 

基片被沾污、有部分油渍或氧化会严重影响焊接面的浸润性。这种沾污在焊接过程中是较简单观察到的,这时必须对基片进行再处理。

 

5、热应力过大

 

热应力引起的失效是个缓慢的渐变过程,它不易察觉,但危害很大。一般芯片厚度越大应力对应越小。因此芯片不应过薄。另外如果基片或底座与芯片热性能不匹配,也会造成很大的机械应力。焊接前基片或底座可先在200℃预热,用于拾取芯片的吸头也可适当加热以减少热冲击。焊接后能够在N2 保护气氛下进行缓慢冷却,在此冷却过程中也可消除部分应力。

 

6、基片金层过薄

 

当基片镀金层较薄又不够致密时,即便在氮气保护下,达到Au-Si共晶温度时,镀层也会发生严重的变色现象,从而影响焊接强度。实验证明,对于1mm×1mm的芯片,基片上镀金层厚度大于2μm才能获得可靠的共晶焊。一般来说,芯片尺寸越大,镀金层也要对应增加。

 

随着技术的发展,芯片的焊接(粘贴)技巧也越来越多并不断完善。半导体器件焊接(粘贴)失效主要与焊接面洁净度差、不平整、有氧化物、加热不当和基片镀层质量有关。树脂粘贴法还受粘料的组成结构及其有关的物理力学性能的制约和影响。

 

上海电子展小编认为,要解决芯片微焊接不良问题,必须明白不同技巧的机理,逐一分析各种失效模式,及时发现影响焊接(粘贴)质量的不利因素,同时严格生产过程中的检验,加强工艺管理,才能有效地避免因芯片焊接不良对器件可靠性造成的潜在危害。

 

 

来源:网络