Gull-tinne eutektisk løtnings teknologi for GaAs effektchips

Eutektisk refererer til fenomenet eutektisk smelting i eutektisk lodd ved relativt lave temperaturer. Eutektiske legemer endrer direkte fra fast til flydende uten å gå gjennom den plastiske fasen, og har bedre varmeledningsevne, motstand, skjærkraft, pålitelighet etc. enn tradisjonelt epoxybinding.

Eutektisk velding brukes utstrakt i veldingen av høyfrekvens-, høyeffekttjenester og LED-enheter med høye krav til varmeavledning på grunn av sine fordeler som høy veldingsstyrke, stor skjærkraft, lav forbindelsesmotstand og høy varmeoverførings-effektivitet.

Den konvensjonelle automatiske overflateopplastingsskjermhar en trykkkontrollsone på 10-250g, og kan programmeres og kontrolleres for hver plassering. Den har også et system for reell tids trykktilbakemelding, en pulsvarmesmetode og et system for reell tids temperaturoppmåling. Råstoffrensing bruker UV ultralyse rensningsmaskin og BT plasma rensningsmaskin.

Maskinen plasserer først bæreren, svaringsfeltet og chippen på pulsvarmebordet i rekkefølge og bruker vakuumssugerhull eller fikseringer for å feste bæreren. Når bæreren blir plassert på varmestagen, begynner storf-gassen å frigis rundt varmestagen. Når chippa blir plassert på svaringsfeltet, begynner varmestagen å oppvarmes etter den satt temperaturkurve. Etter at svaringen har smeltet, skraper sughodet chippa for å fullt vette svaringen. Parametrene som skrapningsfrekvens, vei, amplitud, trykk osv. kan settes. Etter at den kjølte svaringen har fastnet, plasserer maskinen automatisk de sinterede chippen tilbake i waffleboksen.

For eksperimentelle materialer ble ulike størrelser av gull-tinnesvaring mekanisk skåret ved hjelp av en skjermaskin, fulgt av alkohol ultralydrensning.

Bæreren bruker en 1:2:1 Cu/Mo/Cu-form, med Ni, Pd og Au sprøyttet på overflaten. Før anvendelse går den gjennom en prosess med alkohol ultralyd tørring, ultraviolett rensing og plasma renset for reservebruk.

Chippen bruker GaAs effektchip. Når eksperimentelle materialer er forberedt, plasseres de i form av et wafflekasse på innmatningsplattformen til overflatebondsenteriet. Deretter kontrolleres temperaturkurven, trykk, skrapping og andre parametre gjennom programmering. Den hele eutektiske prosessen fullføres automatisk av overflatebondsenteriet, noe som reduserer innflytelsen av menneskelige faktorer. Mål skjærkraften etter at eutektiseringen er fullført.

Eksperimentelle resultater ：

Innstillinger for eutektisk temperaturkurve:

Eutektisk temperaturkurve omfatter hovedsakelig tre faser: forvarmingsfasen, eutektisk fasen og kjølingsfasen. Hovedfunksjonen av forvarmingsfasen er å fjerne vannåpen inni enheten og redusere termisk misvokstress; Eutektisk fasen er hovedsakelig ansvarlig for opprettholdelsen av den smeltede eutektiske lagalloysen og er den viktigste fasen i eutektisk sveiseprosess; Kjølingsfasen er prosessen med å kjøle enheten etter fullført eutektisk prosess, og kjøletemperatur og hastighet vil påvirke størrelsen på reststress inni enheten. Den typiske temperaturkurven vises i figur 1.

T2 er 30-60 grader lavere, T2 er den eutektiske temperaturen, T3 er kjøletemperaturen, som kan settes til 200-260 grader. På grunn av den betydelige påvirkningen av eutektisk temperatur T2 på kvaliteten på eutektisk laget ble det gjort en enkeltfaktor-komparativ eksperiment for å bestemme T2. Analyse av eksperimentelle resultater viser at når varmetabellen er på 320 grader, smelter lodd fullstendig og eutektisk velding kan utføres. For å øke bevingelsesgraden og flytbarheten av gull-tinnesmelt, settes eutektisk temperaturen til 320-330 grader under gull-tinne-eutektisk velding.

I tillegg ble komparative eksperimenter gjort for holdetiden av eutektisk temperatur T2, ved å bruke skanning elektron mikroskop for å observere mikrostrukturen på eutektisk laget ved ulike T2 tider. Eksperimentelle resultater vises i figur 2.

Gjennom sammenlignende analyse ble det funnet at med økningen av eutektisk tid, økte tykkelsen på IMC-laget gradvis fra 0,373 µm til 1,370 µm, og veksten på IMC-tykkelsen betydelig sakte ned etter 160 sekunder av eutektisk prosess. Ifølge energispektrumanalyse danner seg et IMC-sammensatt lag bestående av (Au, Ni) Sn og (Ni, Au) 3Sn2 ved soldering/nickel-grensesnittet. Analyser viser at under eutektisk prosess diffunderer nikkel-elementet i alleian gradvis inn i Au-Sn-alleilaget, som fører til at (Au, Ni) Sn-laget med lite Nikkel solidløsning i alleistrukturen øker gradvis, noe som fører til vekst på IMC-laget.

Forbindelsen av heterogene metaller i eutektisk velding krever IMC, så en visst tykkelse av IMC-laget kan bidra til å forbedre veldingskvaliteten. Likevel er IMC-laget et sprødt sammensettstoff, og et for tunt IMC-lag kan betydelig redusere skjærstyrken til veldingen. For å sikre opprettelsen av et passende tykt IMC-lag kontrolleres den totale eutektiske tiden på 2-3 minutter, med en eutektisk smeltingstid på 15-30 sekunder. Under disse vilkårene kan tykkelsen på IMC-laget kontrolleres mellom 0,3-0,9 µm, og skjærstyrken på eutektisk chip overskrider 9,15 Kgf.

Fordelen med eutektisk velding i forhold til epoxybinding ligger i dens lavere termiske motstand, som kan oppfylle kjølespesifikasjonene for høyeffektskjeger. Derfor er den termiske motstanden ved eutektisk velding veldig viktig. Den termiske motstanden av eutektiske solderstrukturer kan analyseres ved hjelp av formelen for termisk motstand: R = h/K·S, der R er verdien på termisk motstand, h er tykkelsen på solderlaget, K er den termiske ledningsevnen til AuSn20-solder, og S er tverrsnittsarealet av solderet.

For den samlede strukturelle termiske motstanden er modellen vist i figur 3. Analyseprosessen regnes ut basert på diffusjonsoverføring i det aktive området, ifølge en 45-graders diffusjonsplan, og tverrsnittsarealet regnes ut basert på det effektive arealet, det vil si lengden breddeproduktplanet av midten av trapesflaten.

Ansvarsfraskrivelse: Innholdet i denne artikkelen er hentet fra Micro Assembly (en kunnskapsseminar og deling innen feltet mikroassemblering). Opphavsrett til teksten, materialene, bildene og annet innhold tilhører den opprinnelige forfatteren. Det gjenbrukte innholdet på denne nettsiden er ment for at alle skal kunne dele og lære av det. Hvis de legitime rettighetene og interesser til den opprinnelige forfatteren blir skadet, vennligst varsle oss umiddelbart, og vi vil ordne sletting av det relevante innholdet.