集成電路芯片焊接工藝

在集成電路制造中，芯片焊接工藝為將單個(gè)電路芯片裝配到金屬引線框架或管座上的工藝，可分為以下兩類 :

• 低熔點(diǎn)合金焊接法：采用如金硅合金、金鎵合金、銦鉛銀合金、鉛錫銀合金等焊接材料。其中應(yīng)用較廣且可靠性較高的是金硅合金片（由98%的純金和2%的硅配制成，最低共熔點(diǎn)為370℃）。在氮?dú)夂蜌錃獗Ｗo(hù)下或真空狀態(tài)下，金硅合金能與芯片硅材料形成合金，還能與金屬引線框架上局部鍍層的金或銀形成合金，從而得到良好歐姆接觸和牢固焊接效果。

• 粘合法：利用低溫銀漿、銀泥、環(huán)氧樹(shù)脂或?qū)щ娔z等以粘合方式來(lái)焊接芯片。在集成電路塑料封裝中，常采用這種方式。對(duì)于低溫（200℃以下）銀漿、銀泥或?qū)щ娔z以粘合形式的芯片焊接，燒 結(jié)時(shí)（芯片粘完銀漿后烘焙），根據(jù)銀漿種類不同，氣氛和溫度有所區(qū)別。低溫銀漿多在空氣中燒結(jié)，溫度為150 - 250℃；高溫銀漿采用氮?dú)獗Ｗo(hù)，燒結(jié)溫度為380 - 400℃。

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集成電路內(nèi)引線焊接工藝

內(nèi)引線焊接是把電路芯片上已金屬化的電路引出端或電極，與裝配芯片的金屬引線框架或外殼引出電極線一一對(duì)應(yīng)連接起來(lái)的焊接工藝，是在芯片焊接完成后的一道工序。常見(jiàn)以下方法 :

熱壓焊接法

既不用焊劑，也無(wú)需焙化，對(duì)金屬引線（硅鋁絲或金絲）和芯片上的鋁層同時(shí)加熱加壓（溫度一般為350 - 400℃，壓力為8 - 20千克力/毫米2），使引線和鋁層緊密結(jié)合?；阡X合金晶格結(jié)構(gòu)特性，原子在高溫高壓下重新排列，實(shí)現(xiàn)熱壓鍵合。此工藝按內(nèi)引線壓焊后形狀分球焊（丁頭焊）和針腳焊兩種。球焊先將金絲制成圓球后焊接于芯片鋁焊區(qū)，焊接面積大且引線形變適度均勻；針腳焊是將金絲拉到引線框架對(duì)應(yīng)焊區(qū)加壓焊接。熱壓焊接法存在局限性，比如溫度高，不適用于工作溫度低的電路芯片焊接；難以除去鋁絲和芯片鋁焊區(qū)表面氧化膜，不能用鋁絲作引線。

超聲波壓焊法

20世紀(jì)60年代開(kāi)始應(yīng)用于集成電路內(nèi)引線焊接。其原理是超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲振蕩電能，通過(guò)磁致伸縮換能器轉(zhuǎn)化為超聲頻率的機(jī)械振動(dòng)，使壓焊劈刀產(chǎn)生交變剪切應(yīng)力機(jī)械振動(dòng)，再在劈刀上端施加垂直壓力，控制時(shí)間使劈刀下鋁絲有規(guī)律蠕動(dòng)。破壞鋁絲和芯片鋁焊區(qū)表面氧化膜，并產(chǎn)生熱量使二者塑性形變，鋁原子金屬鍵緊密接觸形成牢固鍵合。這種方法使用含硅1%的鋁絲作引線，工作溫度低，廣泛用于多種電路內(nèi)引線焊接，尤其適用于對(duì)溫度要求嚴(yán)格的MOS器件、微波器件和高頻器件內(nèi)引線焊接，但工藝條件要求嚴(yán)格，要使超聲振動(dòng)功率、壓力和超聲振動(dòng)時(shí)間三者相互匹配才能得到高抗拉強(qiáng)度的焊接點(diǎn)。

熱超聲焊接法（球焊法）

以熱壓焊法和超聲波壓焊法為基礎(chǔ)，所需設(shè)備為熱壓焊機(jī)、超聲波壓焊機(jī)和球焊機(jī)。工作溫度（200 - 250℃）低于熱壓焊法，壓焊劈刀不用加熱，由超聲振動(dòng)產(chǎn)生熱能，采用金絲為引線，以球焊形式進(jìn)行焊接。

平面焊接法和梁式引線焊接法

具體操作細(xì)節(jié)雖未詳盡闡述，但也是內(nèi)引線焊接工藝中的成員。此外，1960年基于梁式引線和面鍵合焊接技術(shù)研究出梁式引線載帶自動(dòng)焊接芯片新工藝，采用鏤空引線框架（載帶） 將所有引線與芯片上金屬焊點(diǎn)一次性同時(shí)焊接。

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