RU2636034C1 - Способ пайки кристаллов дискретных полупроводниковых приборов к корпусу - Google Patents
Способ пайки кристаллов дискретных полупроводниковых приборов к корпусу Download PDFInfo
- Publication number
- RU2636034C1 RU2636034C1 RU2016120298A RU2016120298A RU2636034C1 RU 2636034 C1 RU2636034 C1 RU 2636034C1 RU 2016120298 A RU2016120298 A RU 2016120298A RU 2016120298 A RU2016120298 A RU 2016120298A RU 2636034 C1 RU2636034 C1 RU 2636034C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crystal
- case
- brazing
- solder
- soldering
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области изготовления полупроводниковых приборов путем бесфлюсовой пайки в защитной среде и может быть использовано при сборке кристаллов в корпуса силовых и усилительных приборов. Способ пайки кристаллов дискретных полупроводниковых приборов к корпусу включает предварительное облуживание нижней металлизированной поверхности кристалла и корпуса в расплавленном припое, перемещение кристалла, его прижим к полированной зеркальной неметаллизированной поверхности и выдержку при охлаждении, поднятие и перемещение кристалла к месту предполагаемого соединения, прижим кристалла к основанию и его притирку. Пайка проводится в среде защитной атмосферы. Техническим результатом изобретения является совершенствование технологического процесса соединения кристалла и корпуса, улучшение смачивания припоем паяемых поверхностей кристалла и корпуса, получение качественного паяного соединения без пустот и оксидных включений, улучшение теплоотвода и повышение выходной рассеиваемой мощности кристалла.
Description
Изобретение относится к электронной технике, а именно к способу монтажа кристалла полупроводникового прибора методом бесфлюсовой пайки, и может быть использовано при сборке кристаллов в корпуса силовых и усилительных приборов путем пайки. Изобретение относится к области изготовления полупроводниковых приборов путем бесфлюсовой пайки в защитной среде таких газов, как водород, аргон, азот, формиргаз и др. Оно может быть использовано при сборке кристаллов в корпуса полупроводниковых приборов путем пайки преформами припоя.
Существуют различные способы пайки полупроводниковых кристаллов к корпусу.
В электронной промышленности при изготовлении полупроводниковых изделий широко применяется способ пайки эвтектическими сплавами [1], заключающийся в том, что сплавы в виде преформ припоя размещают между кристаллом и корпусом. Для активации соединяемых поверхностей, состоящей в разрушении оксидных пленок, эвтектическую пайку выполняют с вибрационным или ультразвуковым воздействием на кристалл.
Известен способ пайки полупроводникового кристалла к подложке, по которому небольшое количество припоя размещается рядом с кристаллом, расположенным на участке подложки, где он будет припаян. При температуре пайки расплавленный припой смачивает края кристалла и за счет капиллярного эффекта заполняет зазор между кристаллом и подложкой [2].
Известен способ изготовления полупроводникового прибора, по которому к подложке присоединяют кристалл с помощью припоя, который расплавляется между подложкой и полупроводниковым кристаллом [3]. При этом над подложкой устанавливают кожух, который соединен с устройством для понижения давления. С помощью кожуха над нагревателем, на который устанавливают подложку, создают пониженное давление и заполняют кожух газообразным азотом или водородом.
Однако все эти способы не предполагают предварительное облуживание и контроль качества облуживания паяемых поверхностей, что в конечном счете влияет на надежность соединения и тепловое сопротивление соединения кристалл-корпус и проявляется в снижении срока службы приборов и уменьшении выходной рассеиваемой мощности кристаллов.
При напайке кристаллов к корпусу необходимо, во-первых, обеспечивать, чтобы тепловое сопротивление, вносимое переходными слоями, было минимальным, и, во-вторых, не допускать появления под кристаллом участков, через которые поток тепла был бы затруднен.
Задачами заявляемого решения являются: совершенствование технологического процесса соединения кристалла и корпуса, улучшение смачивания припоем паяемой поверхности кристалла и корпуса, получение качественного надежного паяного соединения без пустот и оксидных включений, улучшение теплоотвода и повышение выходной рассеиваемой мощности кристалла.
Сущность: способ включает предварительное облуживание нижней металлизированной поверхности кристалла и корпуса в расплавленном припое, перемещение кристалла, его прижим к полированной зеркальной неметаллизированной поверхности и выдержку при охлаждении, поднятие и перемещение кристалла к месту предполагаемого соединения, прижим кристалла к основанию и его притирку. Пайка проводится в среде защитной атмосферы.
Техническим результатом изобретения является совершенствование технологического процесса соединения кристалла и корпуса, улучшение смачивания припоем паяемых поверхностей кристалла и корпуса, получение качественного паяного соединения без пустот и оксидных включений, улучшение теплоотвода и повышение выходной рассеиваемой мощности кристалла.
Технические результаты достигаются тем, что в способе сборки полупроводниковых приборов, предусматривающем пайку кристаллов к корпусам, проводится предварительное облуживание нижней металлизированной поверхности кристалла, его дальнейшее перемещение устройством захвата на полированную зеркальную неметаллизированную поверхность, выдержку при охлаждении до застывания припоя, последующий нагрев, отрыв кристалла и визуальный контроль облуженной поверхности. Поверхность при этом является равномерно облуженной и блестящей.
Примером пайки полупроводникового кристалла к корпусу может служить сборка СВЧ мощного GaN транзистора.
Нарезаются преформы из Au80Sn20. Затем они расплавляются на позолоченной металлизированной поверхности поликоровой платы и на самом предполагаемом месте соединения кристалла с корпусом. Кристалл механически захватывается инструментом с клейкой поверхности. Затем происходит перемещение кристалла к расплавленной ванне припоя, его опускание и прижим. Далее производится механическая притирка в течение 10 с ультразвуком либо механическими перемещениями кристалла по поверхности смаченного припоем напыленного золота. Далее кристалл, не поднимая, перемещают на неметаллизированную зеркальную полированную поверхность поликоровой платы и выключают нагрев. Проводится охлаждение, затем происходит подъем кристалла. Припой не может смачивать поверхность, так как она не металлизированная, следовательно, при отрыве кристалл не скалывают. Кристалл перемещается к месту контроля, установленному на термостоле; производится визуальный контроль облуживания поверхности кристалла. Припой должен располагаться равномерно, по всей поверхности, и иметь блестящий оттенок, повторяющий поликоровую поверхность (равномерно распределенный припой, имеющий гладкую блестящую поверхность, обеспечивает надежное соединение с поверхностью основания). В конце сборки кристалл размещают над облуженной поверхностью корпуса и прижимают с определенным усилием и, если необходимо, проводят притирку, но как показывают опыты, при таком способе сборки притирка даже не обязательна.
Корпус для установки СВЧ мощного GaN транзистора фиксируют прижимным устройством на термостоле. На площадках для облуживания и пайки кристаллов размещают фольгу из припоя Au80Sn20 размером, равным площади кристалла. В ориентированном положении на припой устанавливают кристалл. Облуживание кристалла и корпуса, а также дальнейшая пайка осуществляются при температуре 300-320°С.
Для испытаний была проведена сборка 16 выходных усилителей мощности (ВУМ).
Были проведены рентгенографические исследования. Анализ снимков показал, что площадь непропаев в среднем составляла не более 3%.
Приборы быстро настраивались для работы на требуемой полосе частот, а среднее увеличение выходной рассеиваемой мощности, благодаря уменьшению теплового сопротивления, составило более чем 25% по сравнению с приборами, собранными традиционными способами.
На основании вышеизложенного сделано заключение, что использование предлагаемого способа сборки полупроводниковых приборов обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества.
1) Производится предварительное облуживание кристалла.
2) Производится прижим кристалла к полированной зеркальной неметализированной поверхности и выдержка в охлажденном состоянии, что позволяет получить блестящую ровную поверхность припоя и равномерное расположение облуженного кристалла на корпусе при посадке.
3) Возможность осуществлять контроль качества облуживания путем неразрушающего снятия кристалла после пайки и дальнейшего визуального анализа площади пропайки.
Все эти факторы, как видно из опытов, позволяют улучшить электрические и тепловые характеристики приборов, что в итоге повысит срок их эксплуатации.
Источники информации
1) Минскер Ф.Е. Справочник сборщика микросхем. - М.: Высш. шк., 1992. - С. 70.
2) Патент ЕР (ЕПВ) №0316026 А1, кл. 6 Н01L 21/00, опубл. 17.05.89.
3) Патент Японии №1-50536 А2, Н01L 21/52, опубл. 27.02.89.
Claims (1)
- Способ пайки кристаллов дискретных полупроводниковых приборов к корпусу, включающий размещение кристалла над поверхностью корпуса и их дальнейшее соединение между собой методом пайки, отличающийся тем, что перед монтажом кристалла в корпус производится предварительное облуживание нижней металлизированной поверхности жестко закрепленного кристалла на металлизированной области платы с последующим перемещением его на полированную зеркальную неметаллизированную поверхность, прижим и притирку кристалла, его дальнейшее охлаждение и промежуточный визуальный контроль качества облуживания после снятия кристалла.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016120298A RU2636034C1 (ru) | 2016-05-25 | 2016-05-25 | Способ пайки кристаллов дискретных полупроводниковых приборов к корпусу |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016120298A RU2636034C1 (ru) | 2016-05-25 | 2016-05-25 | Способ пайки кристаллов дискретных полупроводниковых приборов к корпусу |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2636034C1 true RU2636034C1 (ru) | 2017-11-20 |
Family
ID=60328578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016120298A RU2636034C1 (ru) | 2016-05-25 | 2016-05-25 | Способ пайки кристаллов дискретных полупроводниковых приборов к корпусу |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2636034C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2753171C1 (ru) * | 2020-11-25 | 2021-08-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ неповреждающего поверхностного монтажа кристаллов кремния и кристаллов типа А3В5 методом использования СВС-фольги, нанесенной в форме металлизирующего многослойного наноструктурированного покрытия на поверхности этих кристаллов |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0316026A1 (en) * | 1987-11-03 | 1989-05-17 | Presidenza Del Consiglio Dei Ministri - Ufficio Del Ministro Per Il Coordinamento Delle Iniziative Per La Ric.Ca Sc. E Tecn. | Procedure for soldering a semiconductor component (chip) to a supporting unit |
RU2042232C1 (ru) * | 1990-08-06 | 1995-08-20 | Производственное объединение "Фотон" | Способ пайки полупроводникового кристалла |
US5669546A (en) * | 1994-03-17 | 1997-09-23 | Fuji Electric Co., Ltd. | Apparatus for manufacturing semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device using the same |
US6162664A (en) * | 1996-12-27 | 2000-12-19 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method for fabricating a surface mounting type semiconductor chip package |
RU2167469C2 (ru) * | 1999-04-13 | 2001-05-20 | Воронежский государственный технический университет | Способ пайки полупроводникового кристалла к корпусу |
WO2004073013A2 (de) * | 2003-02-13 | 2004-08-26 | Infineon Technologies Ag | Elektronisches bauteil mit halbleiterchip und verfahren zur herstellung desselben |
US20050161813A1 (en) * | 2003-12-19 | 2005-07-28 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Radiation-emitting semiconductor component and method for fixing a semiconductor chip on a leadframe |
RU2379785C1 (ru) * | 2008-04-18 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу |
-
2016
- 2016-05-25 RU RU2016120298A patent/RU2636034C1/ru active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0316026A1 (en) * | 1987-11-03 | 1989-05-17 | Presidenza Del Consiglio Dei Ministri - Ufficio Del Ministro Per Il Coordinamento Delle Iniziative Per La Ric.Ca Sc. E Tecn. | Procedure for soldering a semiconductor component (chip) to a supporting unit |
RU2042232C1 (ru) * | 1990-08-06 | 1995-08-20 | Производственное объединение "Фотон" | Способ пайки полупроводникового кристалла |
US5669546A (en) * | 1994-03-17 | 1997-09-23 | Fuji Electric Co., Ltd. | Apparatus for manufacturing semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device using the same |
US6162664A (en) * | 1996-12-27 | 2000-12-19 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method for fabricating a surface mounting type semiconductor chip package |
RU2167469C2 (ru) * | 1999-04-13 | 2001-05-20 | Воронежский государственный технический университет | Способ пайки полупроводникового кристалла к корпусу |
WO2004073013A2 (de) * | 2003-02-13 | 2004-08-26 | Infineon Technologies Ag | Elektronisches bauteil mit halbleiterchip und verfahren zur herstellung desselben |
US20050161813A1 (en) * | 2003-12-19 | 2005-07-28 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Radiation-emitting semiconductor component and method for fixing a semiconductor chip on a leadframe |
RU2379785C1 (ru) * | 2008-04-18 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2753171C1 (ru) * | 2020-11-25 | 2021-08-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ неповреждающего поверхностного монтажа кристаллов кремния и кристаллов типа А3В5 методом использования СВС-фольги, нанесенной в форме металлизирующего многослойного наноструктурированного покрытия на поверхности этих кристаллов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2833398B1 (en) | Power module substrate, and method for manufacturing a power module substrate | |
US7833831B2 (en) | Method of manufacturing an electronic component and an electronic device | |
JPWO2018021322A1 (ja) | 半導体装置 | |
JP2006237215A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
US10390440B1 (en) | Solderless inter-component joints | |
WO2015114987A1 (ja) | パワーモジュール用基板とその製造方法とそのパワーモジュール用基板を用いたパワーモジュール | |
JP5240982B2 (ja) | 熱コンジット | |
TWI608550B (zh) | Viscous crystal device and method | |
RU2636034C1 (ru) | Способ пайки кристаллов дискретных полупроводниковых приборов к корпусу | |
JP2010118534A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2020136449A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
EP0998175A1 (en) | Method for soldering Dpak-type electronic components to circuit boards | |
JP6091443B2 (ja) | 半導体モジュール | |
JP6020496B2 (ja) | 接合構造体およびその製造方法 | |
JP2019133965A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
US10879211B2 (en) | Method of joining a surface-mount component to a substrate with solder that has been temporarily secured | |
JP2006513579A (ja) | 半導体部品の垂直マウント方法 | |
JP6011410B2 (ja) | 半導体装置用接合体、パワーモジュール用基板及びパワーモジュール | |
JPWO2005091363A1 (ja) | ヒートシンク基板とその製造方法 | |
JPH04212277A (ja) | プリント配線板への端子の接続法 | |
JP6304085B2 (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
TWI743018B (zh) | 半導體裝置及其製造方法 | |
US20140374470A1 (en) | Soldering method and method of manufacturing semiconductor device | |
JP2007059712A (ja) | 実装方法 | |
WO2017208941A1 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 |