一种功率半导体芯片钎焊溢料控制方法技术

本发明专利技术公开了一种功率半导体芯片钎焊溢料控制方法，该方法是在芯片焊接前，在外壳基座上，沿功率半导体芯片焊接区域四周，通过激光标刻方式，刻出一道沟槽，形成一个引流圈；按正常钎焊工艺流程在外壳基座上先放置预制焊料，再将芯片放置在预制焊料上，最后加上压块放入真空烧结炉中进行钎焊；此时，溢出的焊料被限制在引流圈范围内，从而防止溢出焊料向外流动，避免造成短路。本方法具有以下优点：①可直接使用已有的工装夹具，适合规模化生产；②不需对原有钎焊工艺参数进行调整，可快速导入生产；③可将溢出钎料控制在预定区域，提高产品质量。本方法适用于功率半导体分立器件和集成电路芯片钎焊。

A Brazing Overflow Control Method for Power Semiconductor Chips

The invention discloses a brazing spill control method for power semiconductor chip, which is to carve a groove and form a drain ring around the welding area of power semiconductor chip before chip welding, on the outer shell base and along the welding area of power semiconductor chip by laser marking method; according to the normal brazing process, the prefabricated solder is first placed on the outer shell base, and then the chip is placed on the prefabricated solder. At last, the pressure block is put into the vacuum sintering furnace for brazing; at this time, the overflow solder is limited to the drain ring, so as to prevent the outflow of overflow solder and avoid short circuit. This method has the following advantages: (1) it can directly use the existing fixture, which is suitable for large-scale production; (2) it can quickly import into production without adjusting the original brazing process parameters; (3) it can control the overflow solder in the predetermined area and improve product quality. This method is suitable for brazing power semiconductor discrete devices and integrated circuit chips.

【技术实现步骤摘要】
一种功率半导体芯片钎焊溢料控制方法
本专利技术涉及集成电路，进一步来说，涉及功率半导体芯片钎焊方法。
技术介绍
功率半导体芯片因工作电流大，为提高芯片散热效率，芯片粘片需采用钎焊工艺。钎焊工艺是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。在钎焊过程中，为使芯片与外壳基座形成良好接触，需要对芯片施加一定压力，以克服熔融焊料液体对芯片的浮力。加压时熔融的焊料以及焊料表面的氧化物会从芯片和外壳基座间挤出，有利于提高芯片钎焊质量。但焊料溢出的方向是随机的，加上外壳基座平整度也存在差异，从而造成焊料溢出的位置和面积大小都不受控，当溢出的焊料沿伸到引线时，会因短路造成电路失效。经检索，中国专利数据库中，涉及集成电路焊接的申请件不多，如ZL2009200452501号《混合集成电路异型软基板的大面积焊接夹具》、ZL2013102622616号《一种混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法》和ZL201521009803X号《引线焊接结构及混合集成电路》等，但尚无涉及半导体芯片钎焊的专利申请件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种功率半导体芯片钎焊溢料控制方法，以解决焊料溢出沿伸到引线造成短路使电路失效的问题。为达到上述专利技术目的，专利技术人提供的功率半导体芯片钎焊溢料控制方法，是在芯片焊接前，在外壳基座上，沿功率半导体芯片焊接区域四周，通过激光标刻方式，刻出一道沟槽，形成一个引流圈；按正常钎焊工艺流程在外壳基座上先放置预制焊料，再将芯片放置在预制焊料上，最后加上压块放入真空烧结炉中进行钎焊；此时，溢出的焊料被限制在引流圈范围内，从而防止溢出焊料向外流动，避免造成短路。上述方法中，所述激光标刻方式是采用激光标刻机在外壳基座上，根据需要焊接的功率半芯片安装位置，沿芯片四周与边缘保持一定距离，标刻出一个闭合的矩形沟槽，清洗后烘干备用。所述芯片四周与边缘保持的距离为0.5mm。上述方法中，所述预制焊料为金锡焊料或锡银焊料。上述方法中，所述真空烧结炉中进行钎焊的具体过程是：第一步预热，先对焊接件和工装进行整体加热，将温度提高到比钎料熔点略低时，保持20s，使焊件各部分温度保持一致；第二步焊接，按照工艺温度控制曲线进行快速加热，使焊件整体温度超过钎料熔点20℃左右，并保持10s，使钎料熔化并在芯片和外壳基座间充分扩散，一部分钎料在压力的作用下溢流出来，当向外扩散到引流槽时，溢出的多余钎料被限制在引流沟槽中，从而实现钎焊溢料的控制；第三步冷却，停止加热，使焊件冷却到室温，拆除压块等工装夹具，芯片钎焊完成。上述工艺温度控制曲线中使用锡银焊料时，所述使钎料熔化的温度为275℃。本方法具有以下优点：①可直接使用已有的工装夹具，适合规模化生产；②不需对原有钎焊工艺参数进行调整，可快速导入生产；③可将溢出钎料控制在预定区域，提高产品质量。本方法适用于功率半导体分立器件和集成电路芯片钎焊。附图说明图1为钎焊前的预制焊料与芯片位置示意图，图2为原有芯片钎焊示意图，图3为本专利技术方法的芯片钎焊示意图；图中：1为芯片，2为预制焊料，3为引流圈沟槽，4为外壳基座，5为引线，6为溢出焊料。图4为芯片钎焊工艺温度控制曲线图。具体实施方式实施例一件功率半导体芯片钎焊原有的工艺如图1和图2所示，溢出的焊料沿伸到引线时，会因短路造成电路失效。本实施例是在芯片1焊接前，在外壳基座4上，沿矩形芯片1焊接区域四周与功率半导体芯片边缘保持0.5mm，通过激光标刻方式，刻出一道矩形引流圈沟槽3，形成一个引流圈；按正常钎焊工艺流程在外壳基座4上先放置预制焊料2，再将芯片1放置在锡银预制焊料2上，最后加上压块放入ATVSRO706型真空烧结炉中进行钎焊，如图3；真空烧结炉中进行钎焊的具体过程是：第一步预热，先对焊接件和工装进行整体加热，将温度提高到比钎料熔点略低时，保持20s，使焊件各部分温度保持一致；第二步焊接，按照如图4的温度控制曲线快速加热，，使焊件整体温度超过钎料熔点20℃左右，并保持10s，温度达到275℃时保持2min,使钎料熔化并在芯片1和外壳基座4间充分扩散，一部分钎料在压力的作用下溢流出来向外扩散到引流圈时，被限制在矩形引流圈沟槽3中，从而实现钎焊溢料的控制；第三步冷却，停止加热，待焊件冷却到室温，拆除压块等工装夹具，芯片钎焊完成。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体芯片钎焊溢料控制方法，其特征在于该方法是在芯片焊接前，在外壳基座上，沿功率半导体芯片焊接区域四周，通过激光标刻方式，刻出一道沟槽，形成一个引流圈；按正常钎焊工艺流程在外壳基座上先放置预制焊料，再将芯片放置在预制焊料上，最后加上压块放入真空烧结炉中进行钎焊；此时，溢出的焊料被限制在引流圈范围内，从而防止溢出焊料向外流动，避免造成短路。

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体芯片钎焊溢料控制方法，其特征在于该方法是在芯片焊接前，在外壳基座上，沿功率半导体芯片焊接区域四周，通过激光标刻方式，刻出一道沟槽，形成一个引流圈；按正常钎焊工艺流程在外壳基座上先放置预制焊料，再将芯片放置在预制焊料上，最后加上压块放入真空烧结炉中进行钎焊；此时，溢出的焊料被限制在引流圈范围内，从而防止溢出焊料向外流动，避免造成短路。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述激光标刻方式是采用激光标刻机在外壳基座上，根据需要焊接的功率半芯片安装位置，沿芯片四周与边缘保持一定距离，标刻出一个闭合的矩形沟槽，清洗后烘干备用。3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于所述芯片四周与边缘保持的距离为0.5mm。4.按照权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹国平，
申请(专利权)人：贵州振华风光半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52