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，最低共熔點為370℃）。在氮氣和氫氣保護下或真空狀態(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)氧樹脂或?qū)щ娔z等以粘合方式來焊接芯片。在集成電路塑料封裝中，常采用這種方式。對于低溫（200℃以下）銀漿、銀泥或?qū)щ娔z以粘合形式的芯片焊接，燒 結時（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，溫度為150 - 250℃；高溫銀漿采用氮氣保護，燒結溫度為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應連接起來的焊接工藝，是在芯片焊接完成后的一道工序。常見以下方法 :

熱壓焊接法

既不用焊劑，也無需焙化，對金屬引線（硅鋁絲或金絲）和芯片上的鋁層同時加熱加壓（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合?；阡X合金晶格結構特性，原子在高溫高壓下重新排列，實現(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應焊區(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60年代開始應用于集成電路內(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，通過磁致伸縮換能器轉化為超聲頻率的機械振動，使壓焊劈刀產(chǎn)生交變剪切應力機械振動，再在劈刀上端施加垂直壓力，控制時間使劈刀下鋁絲有規(guī)律蠕動。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，尤其適用于對溫度要求嚴格的MOS器件、微波器件和高頻器件內(nèi)引線焊接，但工藝條件要求嚴格，要使超聲振動功率、壓力和超聲振動時間三者相互匹配才能得到高抗拉強度的焊接點。

熱超聲焊接法（球焊法）

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

平面焊接法和梁式引線焊接法

具體操作細節(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研究出梁式引線載帶自動焊接芯片新工藝，采用鏤空引線框架（載帶） 將所有引線與芯片上金屬焊點一次性同時焊接。

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