一種集成電路外引線焊接方法
【專利摘要】本發明涉及一種集成電路外引線焊接方法，包括以下步驟：a、在厚膜基板(2)上采用共晶焊接金屬焊片(3)；b、采用平行點焊的方式，將金屬線(4)與外引線柱(5)焊接；c、采用平行點焊的方式，將金屬線(4)與基板上的金屬焊片(3)焊接。本發明實現了厚膜混合集成電路的粗絲外引線點焊互連，避免了助焊劑和焊錫的使用，引線與外引線柱之間通過金屬間相融所形成的結合強度更高，相比傳統外引線焊接互連技術具有綠色、簡潔、耐高溫的優點。
【專利說明】一種集成電路外引線焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于厚膜混合集成電路【技術領域】，特別涉及一種集成電路外引線焊接方法。
【背景技術】
[0002]微電子技術是實現電子系統小型化、多功能、高可靠的重要途徑，近年來在各領域得到了廣泛應用。其中，微電子厚膜混合集成電路外弓I線互連工藝是指實現金屬外殼弓I線柱與電路基板電學互連的工藝，外引線互連工藝是微電子產品的一項基礎組裝工藝。厚膜混合集成電路中，實現金屬外殼引線柱與電路基板電學互連的常見方法為引線鍵合互連工藝、引線焊接互連工藝，這兩種外引線互連工藝均存在相關問題。
[0003]引線鍵合互連工藝的可靠性隱患在于，目前多數都用鍍Au或鍍Ni外殼，鍍Au外殼粗鋁絲鍵合受Au - A1鍵合系統可靠性問題的影響一直未能有效解決，關于Au — A1鍵合系統，其在低溫下相對安全，但經過高溫封蓋、長時間高溫烘烤等高溫處理則會出現柯肯特爾空洞，造成鍵合線剝離脫落的失效問題。這一問題對于厚膜功率電路的質量和可靠性來說是致命的。而采用鍍Ni外殼時，雖然形成的Al-Ni鍵合相比Al-Ag或Al-Au鍵合更可靠，但因鎳表面極容易氧化，存在鍵合困難、鍵合不上等鍵合性差的問題，或者需要增加特殊的工序來實現，如“提高集成電路內引線鍵合可靠性的方法，專利號CN20051003089.8”，就是通過引線柱重新電鍍鎳的方法，避免了 Au - A1鍵合系統可靠性問題從而提高鋁絲外引線鍵合的可靠性。另外，金帶外引線鍵合雖然可靠性較高，但因成本太高幾乎不會采用，而銅絲引線鍵合雖然成本低，但卻存在一些金絲鍵合所不易出現的缺陷，主要有基板裂紋、硅坑、鍵合強度低和虛焊等問題，這些缺陷嚴重影響了銅絲鍵合的大規模應用。
[0004]引線焊接互連工藝也存在相關可靠性隱患，原因在于采用傳統的鍍銀銅線錫焊方式時，因常用焊料的熔點偏低(約180°C )，該焊接方式存在電路工作溫度升高焊料融化導致焊接可靠性下降的問題，以及該電路與其它部件焊接插裝過程中存在的外引線柱溫度升高焊料融化導致脫焊、斷路等可靠性問題。另外傳統焊接方式需要借助助焊劑進行操作，操作后需要使用化學試劑進行潔凈處理，工藝繁瑣。
[0005]目前電子點焊技術尚無法在厚膜混合集成電路上實現大電流粗金屬絲的焊接工藝，原因在于厚膜混合集成電路的導帶膜層偏薄，僅10微米左右，進行粗金屬絲點焊時容易出現厚膜導體被電流擊穿導致無法正常焊接的問題，而外引線柱表面進行引線點焊時存在玻璃絕緣子被大功率焊接電流損傷的問題。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是為了解決混合集成電路常規外引線互連焊接工藝中存在的焊接電流易擊穿導帶膜層以及損傷玻璃絕緣子的問題，提供一種集成電路外引線焊接方法。
[0007]本發明采用的技術方案如下:
1、一種集成電路外引線焊接方法，包括以下步驟: a、在厚膜基板上采用共晶焊接金屬焊片；
b、采用平行點焊的方式，將金屬線與外引線柱焊接；
C、采用平行點焊的方式，將金屬線與基板上的金屬焊片焊接。
[0008]本發明實現了厚膜混合集成電路的粗絲外引線點焊互連，可以提高常規混合集成電路外引線互連可靠性，具有外引線互連工藝加工簡潔易行、外引線結合強度高、適用廣泛的顯著效果。相比外引線焊接互連技術，避免了助焊劑和焊錫的使用，使外引線互連工藝加工更加簡潔易行，也具有耐高溫的優點。相比外引線鍵合互連技術，外引線柱鍍層不再成為影響互連可靠性的因素。并且采用外引線點焊互連技術，引線與外引線柱之間通過金屬間相融所形成的結合強度更高。相比外引線鍵合技術具有結合強度高的明顯優勢，相比傳統外引線焊接互連技術具有綠色、簡潔、耐高溫的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的厚膜混合集成電路的結構示意圖；
圖2中a-c為本發明的平行電焊過程示意圖；
圖3為本發明的電焊曲線示意圖；
圖4是本發明的平行焊與現有的回流焊對比示意圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所示，本發明的厚膜集成電路，包括外殼I及其中設置的厚膜基板2，厚膜基板2上進行金屬焊片3的共晶焊接組裝，外引線柱5與金屬線4的焊接，金屬線4與基板上金屬焊片3的焊接。
[0011]本發明采用了微間隙平行點焊方式，所用點焊設備為M3-20型直流點焊裝置。
[0012]本發明的焊接過程可分解為三步，如圖2中的a、b、c所示:
首先將待焊接金屬絲放置在焊接物表面，移動微間隙平行點焊頭到焊接點正上方；其次微間隙平行點焊頭接觸并施加一定的壓力在待焊接金屬絲表面，點焊設備根據需要輸出特定電流到平行電極兩端，焊接區域流過強大電流，電能轉化為熱能，瞬間在焊接處形成金屬熔核從而把兩種金屬牢靠連接在一起；然后抬起微間隙平行點焊頭，完成點焊焊接。
[0013]進行Φ 300 μ m銅絲與可伐合金外引線柱、或與金屬焊片的點焊焊接時，焊接參數為:上升沿10ms，峰值電流500A、峰值持續時間50ms，下降沿10ms，焊接曲線見下圖3所示。
[0014]焊接后金屬連線的拉力檢測值達到最小100gf以上，遠大于引線鍵合最小150gf的拉力規范值。且點焊所形成的金屬熔核可以承受500°C的高溫，遠超過常規錫焊焊接180°C的熔點范圍。
[0015]另外，采用微間隙平行點焊方式后厚膜混合集成電路所用的金屬外殼玻璃絕緣子完好無損傷，相比采用對焊方式時緊鄰引線柱四周所出現的氣泡狀損傷，微間隙平行點焊方式具有明顯優勢。原因在于，采用對焊方式時，焊接電流需通過外引線柱形成回路，大電流導致引線柱產生瞬間高溫，從而造成玻璃絕緣子的溫度應力損傷；而采用微間隙平行點焊方式時，焊接電流在平行焊頭與焊接點之間形成電流回路，焊接電流無需通過外引線柱體，因此對玻璃絕緣子無損傷，焊接電流回路示意見下圖4所示。
【權利要求】
1.一種集成電路外引線焊接方法，包括以下步驟:a、在厚膜基板(2)上采用共晶焊接金屬焊片(3)；b、采用平行點焊的方式，將金屬線(4)與外引線柱(5)焊接；C、采用平行點焊的方式，將金屬線(4)與基板上的金屬焊片(3)焊接。
【文檔編號】H01L21/60GK104362106SQ201410535319
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月13日 優先權日:2014年10月13日
【發明者】侯育增, 潘大卓, 臧子昂, 鄒建安 申請人:華東光電集成器件研究所