轉自芯片工藝技術

做完芯片之后還是要做成器件才能真正了解芯片性能，對于電性能芯片就面臨如何焊接的問題。芯片到封裝體的焊接是指半導體芯片與載體（封裝殼體或基片）之間形成牢固的、傳導性或者絕緣性的連接方法。焊接層除了為器件提供機械連接和電連接之外，還需為器件提供良好的散熱通道。

芯片導電的焊接方式大概有以下幾種：

1）用導電膠，就是膠水可以導電，聚合物里面加的有金屬。粘上凝固就可以用，但是導熱性能和導電性一般。
2）共晶焊，  共晶焊是一個很有意思的現象，可以在較低的溫度下焊接兩種不同的金屬。又稱低熔點合金焊接。共晶合金的基本特性是：兩種不同的金屬可在遠低于各自的熔點溫度下按一定重量比例形成合金。在微電子器件中最常用的共晶焊是把硅芯片焊到鍍金的底座或引線框上去，即“金-硅共晶焊”。眾所周知，金的熔點1063℃，而硅的熔點更高，為1414℃。但是如果按照重量比為2.85 ％的硅和97.15％的金組合，就能形成熔點為 363 ℃的共晶合金體。這就是金硅共晶焊的理論基礎。  

共晶焊的金屬種類對連接影響很大，目前主要可做工晶焊的合金為AuGe、AuSn、AuSi、SnIn、SnAg等等，其可使用真空/可控氣氛共晶爐設備來實現。其具有熱導率熬、電阻小、傳熱快、可靠性強，粘結后剪切力大的優點，適用于高頻、大功率器件中芯片與基板的焊接。對于散熱要求非常高的功率器件必須采用共晶焊接。

行業內的共晶工藝一般有以下幾種：

 (1) 點助焊劑與焊料進行共晶回流焊;

 (2) 使用金球鍵合的超聲熱壓焊工藝;

 (3) 金錫合金的共晶回流焊工藝。

共晶回流焊主要針對的是PbSn、純Sn、SnAg等焊接金屬材料。這些金屬的特點是回流溫度相對較低。這一方法的特點是工藝簡單、成本低，但其回流溫度較低，不利于二次回流。

 金錫合金的共晶回流焊工藝是利用金錫合金(20%的錫)在280℃以上溫度時為液態，當溫度慢慢下降時，會發生共晶反應，形成良好的連接。金錫共晶的優點是其共晶溫度高于二次回流的溫度，一般為290~310℃，整個合金回流時間較短，幾分鐘內即可形成牢固的連接，操作方便，設備簡單;而且金錫合金與金或銀都能夠有較好的結合。

回流焊設備的原理圖

真空回流焊爐

1、真空回流爐可以提供很低的氧氣濃度和適當的還原性氣氛，這樣焊料的氧化程度得到大大地降低；

2、由于焊料氧化程度的降低，這樣氧化物和焊劑反應的氣體大大減少，這樣就減少了空洞產生的可能性；

3、真空可以使得熔融焊料的流動性更好，流動阻力更小，這樣熔融焊料中的氣泡的浮力遠遠大于焊料的流動阻力，氣泡就非常容易從熔融的焊料中排出；

4、由于氣泡和外面的真空環境存在著壓強差，這樣氣泡的浮力就會很大，使得氣泡非常容易擺脫熔融焊料的限制。真空回流焊接后氣泡的減少率可達99%，單個焊點的空洞率可小于1%，整板的空洞率可小于5%。一方面能夠使得焊點可靠性和結合強度加強，焊錫的潤濕性能加強，另一方面還能在使用的過程中減少對焊錫膏的使用，并且能夠提高焊點適應不同環境要求，尤其高溫高濕，低溫高濕環境。

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