CN106024644B - 一种在大垫片中芯片共晶焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种在大垫片中芯片共晶焊接方法，包括以下步骤：步骤(a)、根据垫片的大小来确定L型陶瓷定位夹具的尺寸；步骤(b)、根据垫片与芯片尺寸来确定陶瓷定位压块的尺寸；步骤(c)、采用激光机来划切相应尺寸的L型陶瓷定位夹具；步骤(d)、采用砂轮划切机来划切相应尺寸的陶瓷定位压块；步骤(e)、在对芯片定位的过程中，首先采用L型陶瓷定位夹具固定住垫片，然后在垫片中放入陶瓷定位压块，最后在垫片上面依次放入焊片和芯片；步骤(f)、芯片在定位夹具固定好以后，放进真空共晶炉中采用焊接工装进行共晶焊接。本发明有效解决了在共晶焊接时芯片与垫片容易错位的难题，方法简单，成本低廉，可行性强。

Description

一种在大垫片中芯片共晶焊接方法
技术领域
本发明涉及微波毫米波微组装技术领域，特别涉及一种在大垫片中芯片共晶焊接方法。
背景技术
真空共晶焊接技术是近几年来出现的一种利用共晶合金的特性实现芯片与基板、基板与管壳、盖板与壳体的焊接的方法。由于共晶焊片要比导电胶具有更好的导热特性和导电特性，而且随着芯片集成产品功率的增加，越来越多的芯片需要采用共晶焊接代替导电胶粘接来实现互联。
真空共晶焊接属于热压焊接方式，因此要在GaAs基芯片中要获得高电导率、高热导率和低空洞率的共晶焊接效果，必须在真空焊接的过程中对芯片提供一定的压力来使焊片在融化时能充分的铺展开。但遇到把GaAs基芯片焊接到大垫片时(垫片的尺寸比芯片大1mm以上)，在焊接的过程中对GaAs基芯片提供压力就特别容易造成垫片和芯片的错位，从而导致焊接的失败。
因此，在真空共晶焊接芯片时，急需开发一种简单通用的在大垫片中芯片共晶焊接方法，从而有效的解决在焊接时芯片与大垫片容易错位的问题。
发明内容
本发明提出一种在大垫片中芯片共晶焊接方法，解决了现有技术中焊接时芯片与大垫片容易错位的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种在大垫片中芯片共晶焊接方法，包括以下步骤：
步骤(a)、根据垫片的大小来确定L型陶瓷定位夹具的尺寸；
步骤(b)、根据垫片与芯片尺寸的大小来确定陶瓷定位压块的尺寸；
步骤(c)、采用激光机来划切相应尺寸的L型陶瓷定位夹具；
步骤(d)、采用砂轮划切机来划切相应尺寸的陶瓷定位压块；
步骤(e)、在对芯片定位的过程中，首先采用L型陶瓷定位夹具固定住垫片，然后在垫片中放入陶瓷定位压块，最后在垫片上面依次放入焊片和芯片；
步骤(f)、芯片在定位夹具固定好以后，放进真空共晶炉中采用焊接工装进行共晶焊接。
可选地，所述步骤(a)中，L型陶瓷定位夹具的长边尺寸是对应的垫片长边尺寸的一半，L型陶瓷定位夹具的宽边尺寸是对应的垫片宽边尺寸的一半。
可选地，所述步骤(b)中，陶瓷定位压块的宽边尺寸为垫片与芯片宽边尺寸之差的一半，陶瓷定位压块的长边尺寸与垫片的长边尺寸相等。
可选地，所述步骤(c)中，在激光机来划切相应尺寸的L型陶瓷定位夹具时，所采用的激光机为紫外激光机或者为Ps激光机，所采用的激光的功率为10w左右。
可选地，所述步骤(d)中，采用砂轮划切机来划切相应尺寸的陶瓷定位压块时，所采用的划切陶瓷的刀片厚度为0.2mm。
可选地，所述步骤(e)中，L型陶瓷定位夹具的厚度要大于垫片厚度与芯片厚度二者之和、同时要大于垫片厚度与陶瓷定位压块厚度之和。
可选地，所述步骤(f)中，在焊接的过程中，焊接的温度为300℃。
可选地，所述步骤(f)中，在焊接的过程中，焊接的时间为90s。
可选地，所述步骤(f)中，在焊接的过程中，通入的保护气体为高纯氮气。
本发明的有益效果是：
(1)由于采用的垫片比芯片大很多(1mm以上)，因此通过激光机和砂轮划切机制备出L型陶瓷定位夹具和陶瓷定位压块有效解决了在共晶焊接时芯片与垫片错位的难题，方法简单，成本低廉，可行性强；
(2)整个夹具的制作采用陶瓷为基材，能提供有效的机械支撑，适用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种在大垫片中芯片共晶焊接方法的流程图；
图2为根据本发明制备的在大垫片中芯片共晶焊接定位夹具的工装示意图；
图3为根据本发明制备的L型陶瓷定位夹具的结构示意图；
图4为根据本发明制备的陶瓷定位压块的结构示意图；
附图标记说明：
1为制备的L型陶瓷定位夹具；2为制备的陶瓷定位压块；3为焊接大垫片；4为焊接芯片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的在于提供一种在大垫片中芯片共晶焊接方法，在真空共晶焊接GaAs基芯片时，能够为芯片提供定位，解决目前真空共晶焊接芯片时由于垫片尺寸比芯片大很多(一般在1mm以上)，芯片不能定位的难题。
如图1所示，本发明的在大垫片中芯片共晶焊接方法，包括以下步骤：
步骤(a)、根据垫片的大小来确定L型陶瓷定位夹具的尺寸；
步骤(b)、根据垫片与芯片的尺寸来确定陶瓷定位压块的尺寸；
步骤(c)、采用激光机来划切相应尺寸的L型陶瓷定位夹具；
步骤(d)、采用砂轮划切机来划切相应尺寸的陶瓷定位压块；
步骤(e)、在对芯片定位的过程中，首先采用L型陶瓷定位夹具固定住垫片，然后在垫片中放入陶瓷定位压块，最后在垫片上面依次放入焊片和芯片；
步骤(f)、芯片在定位夹具固定好以后，放进真空共晶炉中采用焊接工装进行共晶焊接。
所述步骤(a)中，为了能够在焊接的过程中牢固的卡住垫片，要求L型陶瓷定位夹具的两边尺寸是对应垫片两边尺寸的一半。
所述步骤(b)中，陶瓷定位压块的宽边尺寸为垫片与芯片宽边尺寸之差的一半，其长边尺寸与垫片的长边尺寸相等。
所述步骤(c)中，在激光机来划切相应尺寸的L型陶瓷定位夹具时，所采用的激光机为紫外激光机或者为Ps激光机，激光的功率在10w左右。
所述步骤(d)中，采用砂轮划切机来划切相应尺寸的陶瓷定位压块时，所采用的划切陶瓷的刀片厚度为0.2mm。
所述步骤(e)中，要求L型陶瓷定位夹具的厚度要大于垫片厚度与芯片厚度二者之和、同时要大于垫片厚度与陶瓷定位压块厚度之和，例如，垫片的厚度为0.12mm，芯片的厚度为0.12mm，陶瓷定位压块的厚度为0.25mm，则采用的L型陶瓷定位夹具的厚度为0.5mm。
所述步骤(f)中，在焊接的过程中，焊接的温度为300℃，焊接的时间为90s，焊接的过程中通入的保护气体为高纯氮气。
图2是在大垫片中芯片共晶焊接定位夹具的工装示意图，其中，L型陶瓷定位夹具1具体的制作步骤为：根据垫片的尺寸确定L型陶瓷定位夹具的尺寸，采用的激光机为紫外激光机或者为Ps激光机，激光的功率在10w左右；陶瓷定位压块2采用砂轮划切机切割完成，所采用的刀片的厚度为20μm；焊接垫片3采用钼铜垫片，厚度为0.12mm，并且在钼铜垫片的镀层为Ni3/Au2；焊接芯片4采用的芯片为厚度为0.12mm的GaAs基芯片。
图3为L型陶瓷定位夹具的示意图，要求L型陶瓷定位夹具的两边分别为垫片两边尺寸的一半，并且要求L型陶瓷定位夹具的厚度要大于垫片厚度与芯片厚度二者之和、同时要大于垫片厚度与陶瓷定位压块厚度之和，经过计算采用L型陶瓷定位夹具的厚度为0.5mm。
图4为陶瓷定位压块，所采用的陶瓷定位压块的厚度为0.25mm。
本发明的在大垫片中芯片共晶焊接方法中，由于采用的垫片比芯片大很多(1mm以上)，因此通过激光机和砂轮划切机制备出L型陶瓷定位夹具和陶瓷定位压块有效解决了在共晶焊接时芯片与垫片错位的难题，方法简单，成本低廉，可行性强；整个夹具的制作采用陶瓷为基材，能提供有效的机械支撑，适用范围广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种在大垫片中芯片共晶焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(a)、根据垫片的大小来确定L型陶瓷定位夹具的尺寸；
步骤(b)、根据垫片与芯片尺寸的大小来确定陶瓷定位压块的尺寸，陶瓷定位压块的宽边尺寸为垫片与芯片宽边尺寸之差的一半，陶瓷定位压块的长边尺寸与垫片的长边尺寸相等；
步骤(c)、采用激光机来划切相应尺寸的L型陶瓷定位夹具；
步骤(d)、采用砂轮划切机来划切相应尺寸的陶瓷定位压块；
步骤(e)、在对芯片定位的过程中，首先采用L型陶瓷定位夹具固定住垫片，然后在垫片中放入陶瓷定位压块，最后在垫片上面依次放入焊片和芯片；
步骤(f)、芯片在定位夹具固定好以后，放进真空共晶炉中采用焊接工装进行共晶焊接。
2.如权利要求1所述的在大垫片中芯片共晶焊接方法，其特征在于，所述步骤(a)中，L型陶瓷定位夹具的长边尺寸是对应的垫片长边尺寸的一半，L型陶瓷定位夹具的宽边尺寸是对应的垫片宽边尺寸的一半。
3.如权利要求1所述的在大垫片中芯片共晶焊接方法，其特征在于，所述步骤(c)中，在激光机来划切相应尺寸的L型陶瓷定位夹具时，所采用的激光机为紫外激光机或者Ps激光机，采用的功率在10w。
4.如权利要求1所述的在大垫片中芯片共晶焊接方法，其特征在于，所述步骤(d)中，采用砂轮划切机来划切相应尺寸的陶瓷定位压块时，所采用的划切陶瓷的刀片厚度为0.2mm。
5.如权利要求1所述的在大垫片中芯片共晶焊接方法，其特征在于，所述步骤(e)中，L型陶瓷定位夹具的厚度要大于垫片厚度与芯片厚度二者之和，同时要大于垫片厚度与陶瓷定位压块厚度之和。
6.如权利要求1所述的在大垫片中芯片共晶焊接方法，其特征在于，所述步骤(f)中，在焊接的过程中，焊接的温度为300℃。
7.如权利要求1所述的在大垫片中芯片共晶焊接方法，其特征在于，所述步骤(f)中，在焊接的过程中，焊接的时间为90s。
8.如权利要求1所述的在大垫片中芯片共晶焊接方法，其特征在于，所述步骤(f)中，在焊接的过程中，通入的保护气体为氮气。
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