CN102699466A

CN102699466A - 半导体电极组件的钎焊方法

Info

Publication number: CN102699466A
Application number: CN2012102017135A
Authority: CN
Inventors: 向兴海; 周斌; 杨辉
Original assignee: China Zhenhua Group Yongguang Electronics Coltd
Current assignee: China Zhenhua Group Yongguang Electronics Coltd
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-06-19
Also published as: CN102699466B

Abstract

本发明公开了一种半导体电极组件的钎焊方法，其包括提供包括上、下模具的石墨烧结模具，该上模具内预留有引线孔；装模：将电极组件装入下模具中，盖好上模具；通过引线孔放入球体形状的焊料，再通过引线孔放入半导体引线；对电极组件与半导体引线进行钎焊。本发明采用球体焊料钎焊电极组件，不仅在石墨烧结模具内孔中的定位较为准确，不会产生移位，且不会受模具精度的影响，其生产的电极组件成品率高，产品外观较好；此外，其还可以减少石墨烧结模具的磨损、挥发，在一定程度上延长石墨烧结模具的使用寿命。

Description

半导体电极组件的钎焊方法

技术领域

本发明涉及半导体部件的钎焊方法，尤其涉及一种片状或柱状半导体部件与引线的钎焊方法。

背景技术

钎焊是将母材与焊料共同加热到一定温度，在母材不熔化的情况下，焊料熔化并润湿母材的钎焊面，依靠液态焊料和固态母材的相互扩散面形成金属间连接。该技术已经被普遍使用，并且还被广泛地用于半导体器件等电子行业领域之中的相关零件相互之间的连接。目前在半导体领域电极组件的钎焊过程中，片状或柱状零件与引线的钎焊，通常采用片状焊料进行焊接。其中，片状或柱状零件钎焊点所在面的面积较大，引线截面积较小，前者面积一般是后者面积的4倍以上。该种焊接方法存在以下问题：

（1）、若采用与引线截面积相当的片状焊料，对烧结模具加工精度要求相当高，才能确保片状焊料准确定位。在半导体钎焊领域，焊料的厚度一般很薄，在0.05mm—0.3mm范围内，而烧结模具深度b与片状或柱状零件的厚度a关系极为密切。从理论上讲，b值最好等于a值，但是模具在实际加工中总是存在误差的，那么b值实际尺寸为a值或者略小于a值，才能勉强满足片状焊料定位要求。同时，由于上、下模具的平面度也存在加工误差，这都会给片状焊料定位带来不利影响。总之，上、下模具之间，或者片状或柱状零件与另一模具之间的间隙超过焊料的厚度（0.05mm—0.3mm）时，片状焊料就容易在片状或柱状零件上移位，从而偏离引线钎焊位置，导致引线无法钎焊。由于烧结模具需要精加工，这对石墨模具加工来说要求就很高，即使能够加工，但是模具使用寿命也会很短，因为生产过程中，石墨模具会磨损、挥发等原因致使烧结模具报废或者模具需要重新加工。

（2）、若采用与片状或柱状零件面积相当的片状焊料，虽然对烧结模具加工精度要求较低就能确保片状焊料准确定位，但是这会造成焊料的极大浪费。同时，焊接处焊料堆积过大，会影响产品外观质量。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种半导体电极组件的钎焊方法，其不受模具精度的影响，钎焊质量可靠性较高，生产的电极组件不仅成品率高，且外观质量较好。

为实现上述目的，本发明提供一种半导体电极组件的钎焊方法，包括：

提供包括上、下模具的石墨烧结模具，该上模具内预留有引线孔；

装模：将电极组件装入下模具中，盖好上模具；

通过引线孔放入球体形状的焊料，再通过引线孔放入半导体引线；

对电极组件与半导体引线进行钎焊。

其中，在所述装模步骤前，还包括对电极组件进行除油及除氧化层的操作。

本发明中所述的电极组件为片状或柱状零部件，该片状或柱状零部件与半导体引线之间通过球体形状的焊料进行钎焊。

所述半导体引线的截面积小于片状或柱状零部件钎焊点所在面的面积。

本发明中，所述片状或柱状零部件可以为圆柱形或方柱形。

具体的，所述石墨烧结模具的深度为0.2mm—3mm，片状或柱状零部件的厚度为0.2mm—3mm。

本发明中球体形状的焊料半径可以为0.3mm—3mm，该焊料可以采用银基焊料AgCu28、铜基焊料TU1、金基焊料AuCu20或钛基焊料TiNi28材料。

本发明中，对电极组件与半导体引线进行钎焊的操作可以在烧焊炉内进行，该烧焊炉内的炉温为840℃±30℃，氢气流量为15升/分±5升/分，氮气流量为12升/分±5升/分，烧焊时间为3min±1min。

本发明的半导体电极组件的钎焊方法，其采用球体焊料钎焊电极组件，不仅在石墨烧结模具内孔中的定位较为准确，不会产生移位，且不会受模具精度的影响，可以达到片状或柱状零件与引线有效焊接要求，其生产的电极组件成品率高，可以达到98%以上，其钎焊质量可靠性高，在拉力试验中，即使引线拉断，焊接点都不会脱落，其还极大的降低了焊料材料的消耗，在焊料材料消耗上较现有技术下降了25%；此外，其还可以减少石墨烧结模具的磨损、挥发，在一定程度上延长石墨烧结模具的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明半导体电极组件的钎焊方法一种具体实施例的流程示意图；

图2为本发明中石墨烧结模具与电极组件之间的安装位置示意图；

图3为一种现有技术的片状焊料转化成本发明球体形状的焊料的高度对比示意图；

图4为第二种现有技术的片状焊料转化成本发明球体形状的焊料的高度对比示意图；

图5为第三种现有技术的片状焊料转化成本发明球体形状的焊料的高度对比示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种半导体电极组件的钎焊方法，其包括如下步骤：

步骤1，提供包括上、下模具10、20的石墨烧结模具，该上模具10内预留有引线孔12（图2所示）。作为本发明的一种具体实施例，所述石墨烧结模具的深度b可以为0.2mm—3mm。作为本发明的一种优选实施例，该石墨烧结模具的深度b具体为0.5mm。

步骤2，装模：将电极组件装入下模具20中，盖好上模具10。在本发明中，所述装膜步骤前，还包括对电极组件进行除油及除氧化层的操作。本发明中所述的电极组件为片状或柱状零部件52、54，该片状或柱状零部件52、54可以为圆柱形的，其也可以是方柱形的。作为本发明的一种选择性实施例，该片状或柱状零部件52、54的厚度a可以为0.2mm—3mm。作为本发明的一种优选实施例，该片状或柱状零部件52、54的厚度a具体为0.5mm。

步骤3，通过引线孔12放入球体形状的焊料30，再通过引线孔12放入半导体引线40。本发明中，半导体引线40的截面积小于片状或柱状零部件52、54钎焊点所在面的面积，柱状零部件52、54钎焊点所在面的面积是半导体引线40的截面积的4倍以上。特别地，本发明中的片状或柱状零部件52、54与半导体引线40之间通过球体形状的焊料30进行钎焊。该球体形状的焊料30通过石墨烧结模具的引线孔12进行定位，其定位准确，不会产生移位，球体形状的焊料30始终在半导体引线40的端面下方，不会受石墨烧结模具精度的影响，可以有效达到片状或柱状零部件52、54的焊接要求。由于其对石墨烧结模具的加工要求较低，且球体形状的焊料30在加工过程中对石墨烧结模具造成的磨损及挥发较小，因此可以在一定程度上延长了模具的使用寿命，也可以降低生产成本。

步骤4，对电极组件与半导体引线40进行钎焊。本发明对电极组件与半导体引线40进行钎焊的操作可以在烧焊炉内进行。具体的，在钎焊过程中，该烧焊炉内的炉温可以为840℃±30℃，氢气流量为15升/分±5升/分，氮气流量为12升/分±5升/分，烧焊时间为3min±1min。上述对于炉温、氢气流量、氮气流量、烧焊时间的控制，不仅可以确保电极组件与半导体引线40之间的有效焊接，且其烧焊质量更佳。

利用本发明中半导体电极组件的钎焊方法生产的电极组件成品率较高，可以达到98%以上。由于焊接球体形状的焊料30在石墨烧结模具的引线孔12内的定位较为准确，不会产生移位，因此其焊接处不会产生过大的焊料堆积，产品外观质量较好，且钎焊质量可靠性也较高，在拉力试验中，即使半导体引线40拉断，焊接点也不会脱落。优选地，本发明中球体形状的焊料30的半径可以为0.3mm—3mm，其焊料可以采用银基焊料AgCu28、铜基焊料TU1、金基焊料AuCu20或钛基焊料TiNi28等材料。本发明的钎焊过程中，在烧焊炉内的炉温为840℃±30℃，氢气流量为15升/分±5升/分，氮气流量为12升/分±5升/分，烧焊时间为3min±1min的情况下，焊料优选采用银基焊料AgCu28。当然，在本发明其它具体实施例中，该焊料还可以采用现有技术中的任意一种焊料均可实施。

此外，本发明中通过将现有技术中的片状焊料转化为球体形状的焊料，其不仅有效定位高度大幅度增加，且极大地节约了焊料。例如，如图3所示，为现有技术中一种片状焊料60转化成球体形状的焊料30的高度对比图，其将原有Φ0.5×δ0.2的片状焊料60转化为球体形状，其球体形状的焊料30直径为0.42（即图中的球半径sr0.21），其有效定位高度由原来的0.2增加到了0.42，提升了110%。再如，在图4中所示，将原有Φ1×δ0.15的片状焊料60’转化为球体形状，其球体形状的焊料30’直径为0.61（即图中的球半径sr0.305），其有效定位高度由原来的0.15增加到了0.61，提升了306%。又如，在图5中所示，将原有Φ2×δ0.1的片状焊料60”转化为球体形状，其球体形状的焊料30”直径为0.84（即图中的球半径SR0.42），其有效定位高度由原来的0.1增加到了0.84，提升了740%。由上述几组对比数据可见，将片状焊料转换为球体形状的焊料，其有效定位高度可以得到大幅度增加，因此上、下模具10、20之间，或者片状或柱状零部件52、54与另一模具之间的间隙也就可以大幅度放宽，对石墨烧结模具的精度要求就可以大幅度下降，其中，石墨烧结模具的深度b和上、下模具10、20的平面度要求都可以随之放宽。

本发明在烧焊过程中，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种半导体电极组件的钎焊方法，其特征在于，包括：

装模：将电极组件装入下模具中，盖好上模具；

对电极组件与半导体引线进行钎焊。

2.如权利要求1所述的半导体电极组件的钎焊方法，其特征在于，所述装模步骤前，还包括对电极组件进行除油及除氧化层的操作。

3.如权利要求2所述的半导体电极组件的钎焊方法，其特征在于，所述电极组件为片状或柱状零部件，该片状或柱状零部件与半导体引线之间通过球体形状的焊料进行钎焊。

4.如权利要求3所述的半导体电极组件的钎焊方法，其特征在于，所述半导体引线的截面积小于片状或柱状零部件钎焊点所在面的面积。

5.如权利要求4所述的半导体电极组件的钎焊方法，其特征在于，所述片状或柱状零部件为圆柱形或方柱形。

6.如权利要求3所述的半导体电极组件的钎焊方法，其特征在于，所述石墨烧结模具的深度为0.2mm-3mm，片状或柱状零部件的厚度为0.2mm—3mm。

7.如权利要求1所述的半导体电极组件的钎焊方法，其特征在于，所述球体形状的焊料半径为0.3mm-3mm。

8.如权利要求7所述的半导体电极组件的钎焊方法，其特征在于，所述焊料采用银基焊料AgCu28、铜基焊料TU1、金基焊料AuCu20或钛基焊料TiNi28材料。

9.如权利要求1所述的半导体电极组件的钎焊方法，其特征在于，所述对电极组件与半导体引线进行钎焊的操作在烧焊炉内进行，该烧焊炉内的炉温为840℃±30℃，氢气流量为15升/分±5升/分，氮气流量为12升/分±5升/分，烧焊时间为3min±1min。