真空共晶设备的改进对共晶焊接质量的影响

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1、：皇王遣亟鱼：盍垦团■旦ij真空共晶设备的改进对共晶焊接质量的影响张建宏，王宁，杨凯骏，井文丽(中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原030024)摘要：共晶焊接质量对芯片的可靠性及寿命影响很大。在这方面，通过改进后的真空共晶设备比改进前更具有优势。分析了真空环境对共晶焊接的影响。在原有设备增加了分子泵的情况下，实现无空洞焊接。对甲酸气体保护下的In焊料焊接进行了分析，并结合实际经验给出合理的工艺曲线，证实了在真空室加入甲酸气体的保护下，可以把In焊料表面的氧化层去除，使焊料在浸润性方面具有明显的优势。关键词：真空；

2、共晶；空洞：甲酸中图分类号：TG456文献标识码：B文章编号：1004．4507(2010)10．0044．04EffectofVacuumBrazingEquipmentImprovementOnBrazingWeldingQualityZHANGJianhong，WANGNing，J1NGWenli(The2ResearchInstitute，CETC，Taiyuan030024，China)Abstract：Brazingweldingqualityisanimportantfactortothereliabil

3、ityandlifeofchips．Inthisrespect,improvedbrazingvacuumequipmenthasmoreadvantagesthanbefore．Vacuumenvironmentaffectingbrazingweldingisanalyzedandthevoidsfreechipsalterbrazingaregottenthroughincreasingmolecularpumpintheexistingequipment．In—soldingweldingunderthepro

4、tectionofformicacidgasisanayzedandaproperprolesscurvewasabtained，meantime．Ifformicacidgasisaddedinvacuumchamber,theoxida—tionattheinterfaceofIn—soldingwillbereduledandthewettingpropertyismuchbeaer．Keywords：Vacuum；Brazing；Voidsflee；Formicacid真空共晶技术是近几年来出现的一种利用共来越

5、多的芯片需要使用共晶来实现互联。相比于手晶合金的特性实现芯片与基板、基板与管壳、盖板动氮气保护共晶技术，真空共晶技术能够解决大面与壳体的焊接。随着芯片集成产品功率的增加，越积薄形功率芯片的无(低)空洞焊接。近几年来，真收稿日期：2010．09．20-电子工业专用设备ip~ntto,ElectrodeProductsM矗n曲ctll而lg·电子制造设备·空共晶技术在混合集成电路领域得到了比较广泛以银锡焊料为例，原有的真空共晶焊接设备的工作的应用，随着真空共晶技术的推广，真空共晶设备真空度为5Pa，通过改进，加装了分子泵(

6、见图1)，的市场占有率迅速提高，在这种状况，以前的共使设备的极限真空度分别提高到5×10Pa，5×晶设备无法满足一些高可靠性的焊接。本文分析了10～Pa，5×10。。Pa，然后再运行焊接工艺曲线(见图影响焊接质量的几种因素，并提出了解决办法。2)。通过实验，对焊接后的芯片做x射线照片分析比较f见图3)，验证了真空度在5×10。Pa和5×1真空度对共晶焊接质量的影响10。Pa时，焊接效果明显。真空对共晶焊接的影响主要表现在真空条件气阀7下焊料及被焊材料表面氧化反应的变化，最终影响一]=I—真空阀焊料的浸润和铺展。金属的氧

7、化反应可以表达为：高真空阀；J}几lj级真空玮xMe+}02=MeO该反应的平衡常数为：分子泵机械泵n／3t,／2一图1分子泵工作原理图1船(h式中：为反应的平衡常数h为金属的分压为反应生成的氧化物的分压为氧的分压为系数从反应平衡常数可以看到，金属氧化达成的平衡和系统的氧分压有关。在真空系统当中，由于氧图2焊接工艺曲线的分压非常低，在真空系统中重新平衡时将导致原来的氧化物分解，即原来的化合反应逆向为分解反应。这种情况对分解压大的金属氧化膜有利，如贵■●金属氧化膜等。一般的金属氧化物分解需要的真空度极高，在技术上很难达到

8、。一‘般情况下，真空环境中共晶焊接的氧化物主■■要是焊料表面在使用前已经存在的氧化膜，虽然在(c)5×10。Pa(d)5×10。Pa真空中有分解的倾向，但从反应动力学来看，焊接温图3不同真空度下芯片焊接的X射线照片度没有达到氧化膜开始分解的温度。分析来看，在没有助焊剂的情况下，真空下共晶焊接主要是阻止了2特殊气氛对共晶质量的影响焊