CN112992691A - 半导体器件的焊接方法及半导体器件 - Google Patents

半导体器件的焊接方法及半导体器件 Download PDF

Info

Publication number
CN112992691A
CN112992691A CN202110439116.5A CN202110439116A CN112992691A CN 112992691 A CN112992691 A CN 112992691A CN 202110439116 A CN202110439116 A CN 202110439116A CN 112992691 A CN112992691 A CN 112992691A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solder
grooves
groove
semiconductor device
adjacent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110439116.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112992691B (zh
Inventor
惠利省
李靖
赵卫东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dugen Laser Technology Suzhou Co Ltd
Original Assignee
Dugen Laser Technology Suzhou Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dugen Laser Technology Suzhou Co Ltd filed Critical Dugen Laser Technology Suzhou Co Ltd
Priority to CN202110439116.5A priority Critical patent/CN112992691B/zh
Publication of CN112992691A publication Critical patent/CN112992691A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112992691B publication Critical patent/CN112992691B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814Conductive parts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814Conductive parts
    • H01L21/4821Flat leads, e.g. lead frames with or without insulating supports
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8338Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83385Shape, e.g. interlocking features

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

本发明提供了一种半导体器件的焊接方法及半导体器件,涉及半导体器件制备技术领域,包括设置凹槽结构;在第一器件的表面形成沿第一方向延伸且沿第二方向间隔排布的多个第一凹槽;沉积焊料;在第一器件的表面沉积焊料结构,在焊料结构的表面形成沿第一方向延伸且沿第二方向间隔设置的多个凸起部,其中,在第二方向上由第一器件的中部向两侧方向,多个凸起部的高度逐渐减小;焊接第一器件和第二器件;将第二器件放置在焊料结构上,加热焊料将第二器件与第一器件焊接。焊接时,相邻的凸起部之间以及高度较低的凸起部的顶面与第二器件之间的间隙均可以作为排气通道,将焊接过程中的气体排到外部,减少焊合后的焊料层中产生空洞,降低空洞率。

Description

半导体器件的焊接方法及半导体器件
技术领域
本发明涉及半导体器件制备技术领域,尤其是涉及一种半导体器件的焊接方法及半导体器件。
背景技术
在半导体器件制备的技术领域,经常会遇到将两个器件焊接的情况,焊接技术的好坏直接影响到产品质量和封装效率,在一些焊接中,为了提高生产效率,会在其中一个器件的表面首先设置焊料,然后将另一个器件放置在该焊料的上方,并通过加热进行焊接。
现有技术中,在焊接过程中由焊料产生的气体以及器件之间的空气存在易在焊料层中形成气泡,且器件之间的接触面积较大,从而使得产生的气泡无法顺利排出,焊接空洞率高,降低焊接质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体器件的焊接方法及半导体器件,以缓解了现有半导体器件在焊接过程中气泡无法顺利排出,焊接空洞率高,降低焊接质量的技术问题。
本发明提供的半导体器件的焊接方法,包括以下步骤:
设置凹槽结构:在第一器件的表面形成沿第一方向延伸且沿第二方向间隔排布的多个第一凹槽,其中,在第二方向上由所述第一器件的中部向两侧方向排布的多个所述第一凹槽的宽度逐渐增大且相邻两个所述第一凹槽之间的间距逐渐减小;
沉积焊料:在所述第一器件的表面沉积焊料结构,在所述第一器件表面的焊料结构的表面形成沿所述第一方向延伸且沿第二方向间隔设置的多个凸起部,其中,在第二方向上由所述第一器件的中部向两侧方向,多个所述凸起部的高度逐渐减小;
焊接第一器件和第二器件:将第二器件放置在焊料结构上,加热所述焊料结构将所述第二器件与所述第一器件焊接。
进一步的,所述设置凹槽结构的步骤还包括,在第一器件的表面形成沿第二方向延伸且与多个所述第一凹槽相通的第二凹槽,且所述第一方向与所述第二方向垂直。
进一步的,相邻两个所述第一凹槽之间形成沉积平台,在所述第二方向上,所述第一器件的中心形成宽度最大的沉积平台。
进一步的,所述半导体器件的焊接方法还包括,在所述沉积焊料的步骤前进行的,在所述第一器件的表面设置支撑结构。
进一步的,所述支撑结构包括多个支撑柱,且间隔设置在最外侧的两个所述第一凹槽之间,多个所述支撑柱中至少包括沿所述第一器件的中心位置镜面对称的支撑柱。
进一步的,所述第一凹槽的深度均小于所述第一器件的厚度的一半;
和/或,在垂直于所述第一凹槽延伸方向的截面内,所述第一凹槽的槽顶尺寸小于槽底尺寸。
进一步的,所述第一凹槽的宽度为0.5-3mm,相邻两个所述第一凹槽之间的间距为0.2-2mm;
相邻两个所述第一凹槽的宽度之差为0.4-0.8mm,相邻两个所述第一凹槽之间的间距差为0.4-0.8mm。
进一步的,所述支撑结构的熔点高于焊料的熔点。
进一步的,所述支撑结构的高度小于等于所述第一器件和所述第二器件焊接后焊料层的厚度。
本发明提供的半导体器件,采用上述的半导体器件的焊接方法制得。
本发明提供的半导体器件的焊接方法,包括以下步骤:设置凹槽结构:在第一器件的表面形成沿第一方向延伸且沿第二方向间隔排布的多个第一凹槽,其中,在第二方向上由所述第一器件的中部向两侧方向排布的多个所述第一凹槽的宽度逐渐增大且相邻两个所述第一凹槽之间的间距逐渐减小;沉积焊料:在所述第一器件的表面沉积焊料结构,在所述第一器件表面的焊料结构的表面形成沿所述第一方向延伸且沿第二方向间隔设置的多个凸起部,其中,在第二方向上由所述第一器件的中部向两侧方向,多个所述凸起部的高度逐渐减小;焊接第一器件和第二器件;将第二器件放置在焊料结构上,加热所述焊料结构将所述第二器件与所述第一器件焊接。
本申请的有益效果包括:由于沿第二方向间隔设置有多个沿第一方向延伸的第一凹槽,且在第二方向上由第一器件的中部向两侧方向,第一凹槽的宽度逐渐增大且相邻两个第一凹槽之间的间距逐渐减小,因此,沉积在第一器件表面的焊料结构的表面能够沿第一方向形成多个间隔的凸起部,并且由于从中部向两侧相邻两个第一凹槽之间的间距逐渐减小,也就是最外侧对应的位置处第一凹槽宽度相对最大且相邻的两个第一凹槽之间的间距相对最小,中部对应的位置处的第一凹槽宽度相对最窄且相邻两个第一凹槽之间的间距相对最大,在沉积焊料时,在整个第一器件的表面沉积的焊料会填充满第一凹槽,并在第一凹槽位置形成焊料凹陷区域(相邻两个凸起部之间的间隙位置),而第一凹槽之间的间距区域会形成高度较高的凸起焊料结构,而焊料相对质软,在沉积过程中会有一定的“流动”性,凸起的焊料结构会有一定的向焊料的凹陷区域流动的趋势,而由于较窄的第一凹槽的间隙位置处沉积焊料时形成的凸起部相对于较宽的间隙位置处的凸起部“窄”,这种流动的趋势和可能性会更大,而向下“流动”的焊料会使焊料高度降低,而相对较宽的间隙位置处焊料“流动”不明显,高度变化不大,这样最终会在第一器件的中部向两侧方向形成的多个凸起部,且多个凸起部的高度逐渐降低,在焊接时,中部的凸起部的高度最高,其首先与第二器件接触并进行焊接,降低了热阻,而边缘部位还没有接触形成有孔隙,热阻较大,形成中间温度高,边缘温度低的温度梯度,这样就可以在焊接时中间区域先熔化并实现焊接,随后,高度较小的两侧区域的焊料凸起再进行接触并实现焊接,高度不同的凸起部依次进行焊接。焊接过程中,两个相邻的凸起部之间的间隙以及高度较低的凸起部的顶面与第二器件之间的间隙均可以作为排气通道,将焊接过程中的气体排到外部,减少焊合后的焊料层中产生空洞,降低空洞率。
进一步的,在沉积焊料前,在第一器件的最外侧的两个第一凹槽之间形成有多个支撑柱,且多个支撑柱至少包括沿第一器件的中心位置镜面对称的支撑柱,这样在焊接时可以防止第二器件焊接时由于放置不准或发生倾斜,由于焊料较软,第二器件与第一器件位置倾斜时,多个支撑柱可以对第二器件起到支撑作用,而不会使第一器件和第二器件在最外侧先焊接密封完全而造成气体无法排出。
进一步的,在第一器件的表面形成沿第二方向延伸且与多个所述第一凹槽相通的第二凹槽,这样可以实现第一方向和第二方向的排气,可以使焊接过程中产生的气体沿不同方向排出,进一步降低空洞率。
本发明提供的半导体器件,采用上述的半导体器件的焊接方法制得,因此,能够降低半导体器件的焊料层中的空洞率,提高半导体器件的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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为本发明实施例提供的半导体器件的焊接方法的第一器件的正视示意图;
图2为本发明实施例提供的半导体器件的焊接方法的第一器件的俯视示意图;
图3为本发明实施例提供的半导体器件的焊接方法的第一器件上的支撑柱的正视示意图;
图4为本发明实施例提供的半导体器件的焊接方法的第一器件上的支撑柱的俯视示意图;
图5为本发明实施例提供的半导体器件的焊接方法的沉积焊料后的正视示意图;
图6为本发明实施例提供的半导体器件的焊接方法的沉积焊料后的侧视示意图;
图7为本发明实施例提供的半导体器件的焊接方法的第一器件和第二器件待焊接的示意图;
图8为本发明实施例提供的半导体器件的结构图。
图标:10-第一器件;11-第一凹槽;12-第二凹槽;13-支撑柱;101-第一排气通道;102-第二排气通道;103-第三排气通道;20-第二器件;30-焊料层;301-凸起部。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
如图1至图7所示,本实施例提供的半导体器件的焊接方法,具体包括以下步骤:
设置凹槽结构:在第一器件10的表面形成沿第一方向延伸且沿第二方向间隔排布的多个第一凹槽11,其中,在第二方向上由第一器件10的中部向两侧方向排布的多个第一凹槽11的宽度逐渐增大且相邻两个第一凹槽11之间的间距逐渐减小。
沉积焊料:在第一器件10的表面沉积焊料结构,在第一器件10表面的焊料结构的表面形成沿第一方向延伸且沿第二方向间隔设置的多个凸起部301,其中,在第二方向上由第一器件10的中部向两侧方向,多个凸起部301的高度逐渐减小。
焊接第一器件10和第二器件20:将第二器件20放置在焊料结构上,加热焊料结构将第二器件20与第一器件10焊接。
优选地,相邻两个第一凹槽11之间形成沉积平台,用于沉积焊料,在第二方向上,第一器件10的中心形成宽度最大的沉积平台。也即,第一器件10在第二方向上的中心位置不是第一凹槽11,而是沉积平台,当焊料沉积后,从而使中心位置的焊料的高度最高。
本实施例提供的半导体器件的焊接方法在实际操作时,由于沿第二方向间隔设置有多个沿第一方向延伸的第一凹槽11,且在第二方向上由第一器件10的中部向两侧方向,第一凹槽11的宽度逐渐增大且相邻两个第一凹槽11之间的间距逐渐减小,因此,沉积在第一器件10表面的焊料结构的表面能够沿第一方向形成多个间隔的凸起部301,并且由于从中部向两侧相邻两个第一凹槽11之间的间距逐渐减小,也就是最外侧对应的位置处第一凹槽11宽度相对最大且相邻的两个第一凹槽11之间的间距相对最小,中部对应的位置处的第一凹槽11宽度相对最窄且相邻两个第一凹槽之间的间距相对最大,在沉积焊料时,在整个第一器件10的表面沉积的焊料会填充满第一凹槽11,并在第一凹槽11位置形成焊料凹陷区域(相邻两个凸起部301之间的间隙位置),而第一凹槽11之间的间距区域会形成高度较高的凸起焊料结构,而焊料相对质软,在沉积过程中会有一定的“流动”性,凸起的焊料结构会有一定的向焊料的凹陷区域流动的趋势,而由于相对较窄的两个第一凹槽11之间的间隙位置(沉积平台)处沉积焊料时形成的凸起部301相对于较宽的间隙位置处的凸起部301“窄”,这种流动的趋势和可能性会更大,而向下(即第一凹槽11内)“流动”的焊料会使焊料高度降低,而相对较宽的间隙位置处焊料“流动”不明显,高度变化不大,这样最终会在第一器件10的中部向两侧方向形成的多个凸起部301,且多个凸起部301的高度逐渐降低,在焊接时,中部的凸起部301的高度最高,其首先与第二器件20接触并进行焊接,降低了热阻,而边缘部位还没有接触形成有孔隙,热阻较大,焊料的导热系数大于空气的导热系数,因此,形成中间温度高,边缘温度低的温度梯度,这样就可以在焊接时中间区域先熔化并实现焊接,随后,高度较小的两侧区域的焊料凸起再进行接触并实现焊接,高度不同的凸起部301依次进行焊接。焊接过程中,两个相邻的凸起部301之间的间隙以及高度较低的凸起部301的顶面与第二器件20之间的间隙均可以作为排气通道,将焊接过程中的气体排到外部,减少焊合后的焊料层30中产生空洞,降低空洞率。
优选地,设置凹槽结构的步骤还包括,在第一器件10的表面形成沿第二方向延伸且与多个第一凹槽11相通的第二凹槽12,且第一方向与第二方向垂直。
具体地,在第一器件10的表面形成沿第二方向延伸且与多个所述第一凹槽11相通的第二凹槽12,这样可以实现第一方向和第二方向的排气,可以使焊接过程中产生的气体沿不同方向排出,进一步降低空洞率。
需要说明的是,本实施例中,第二凹槽12的数量为一个,其与多个第一凹槽11分别连通。需要说明的是,第二凹槽12的数量也可以为两个或者多个,且沿第一方向间隔设置,可以提高排气效果,但第二凹槽12的数量也不可太多,优选一个到四个,因第二凹槽12的数量过多可能会影响第一器件10的散热效果。
本实施例中,第一凹槽11和第二凹槽12的深度均小于第一器件10的厚度的一半。
本实施例中,第一器件10可以为热沉,第二器件20可以为巴条。其中,第一方向为热沉的宽度方向,第二方向为热沉的长度方向。
具体地,首先,提供热沉,其材质既要散热效果好,又要和巴条的膨胀系数尽可能的相近,用于减小焊接应力,优选地,热沉的材料可以为钨铜合金。
可以通过现有技术中烧蚀或者刻蚀工艺在热沉的待焊接表面形成上述的第二凹槽12和多个第一凹槽11,其中,第二凹槽12可以设置在热沉宽度方向上的中部,多个第一凹槽11沿热沉的长度方向间隔设置,且第二凹槽12和第一凹槽11均由第一器件10(本实施例中为热沉)的一侧边沿延伸到热沉的另一侧边沿与外部连通(即,第一凹槽11和第二凹槽12均贯穿第一器件10,第一凹槽11和第二凹槽12的两端均为开口),这样设置的好处是,方便将焊接过程中的气体从多个方向上排出,进一步降低焊料中的空洞率。需要说明的是,在热沉的长度方向上,由中部向两侧方向,多个第一凹槽11的宽度不同,相邻两个第一凹槽11的间距也是变化的,也即,两个相邻的第一凹槽11之间的间距从热沉的两侧边沿向中间逐渐增大,也就是靠近热沉的两侧处的第一凹槽11比较密集,中间部分的第一凹槽11比较分散,而且靠近热沉的两侧处的第一凹槽11的宽度较宽,中间处的第一凹槽11的宽度较窄。优选地,第一凹槽11的宽度范围为0.5-3mm,相邻两个第一凹槽11之间的间距范围为0.2-2mm,相邻两个所述第一凹槽11的宽度之差为0.4-0.8mm,相邻两个所述第一凹槽11之间的间距差为0.4-0.8mm。本领域的技术人员可以根据实际情况,在上述的数据范围内进行选择。
其次,在具有第一凹槽11和第二凹槽12的热沉的表面上沉积焊料,从而在焊料结构的表面形成沿热沉的长度方向间隔的多个凸起部301,在沉积的过程中,由于第一凹槽11和第二凹槽12的存在,以及第一凹槽11的宽度从两侧边沿到中间依次减小且第一凹槽11之间的间距从两侧边沿向中间越来越大,这样沉积焊料后会在第一凹槽11处形成的焊料的厚度较薄,在没有第一凹槽11处形成的焊料的厚度较厚,并且由于随着向中间的延伸,第一凹槽11的宽度越来越小、两个第一凹槽11的间距越来越大,从而形成如图6所示的结构,即在热沉的中间区域的凸起部301的高度最高,宽度最大,两侧区域的凸起部301的高度逐渐降低,宽度逐渐减小。其中,相邻两个凸起部301之间的间隙形成第一排气通道101,由于第二凹槽12的存在,所以沉积焊料后,会在焊料结构的表面形成一条沿热沉的长度方向延伸的凹陷部,其构成第二排气通道102。
最后,将巴条放置在焊料上方,通过加热焊料从而将巴条和热沉焊接在一起。将巴条放置在焊料上方时,由于焊料的多个凸起部301的高度是不同地,由中间向两侧边沿是逐渐降低的,因此,中间的凸起部301首先进行接触焊后,然后按顺序由内向外逐渐实现焊接,这样在前一个凸起部301进行焊接时,就会在巴条的下表面与下一个待焊接的凸起部301的顶部之间形成第三排气通道103。本实施例提供的半导体器件的焊接方法,在焊接过程中,焊料产生的气体以及第二器件20与焊料之间的空气能够通过上述的第一排气通道101、第二排气通道102和第三排气通道103排出,减小了焊合后焊料层30中的气泡数量,大大降低了焊料的空洞率,提高焊接质量。对于热沉和巴条的焊接来说,同时能够避免因空洞率较大而造成的散热效果不好的情况。
进一步的,第一凹槽11的深度小于第一器件10的厚度的一半,第二凹槽12的深度也小于第一器件10的厚度的一半。
需要说明的是,第一凹槽11和第二凹槽12的深度均要小于热沉的厚度的一半,避免因为深度太深而影响热沉的散热效果。
进一步的,半导体器件的焊接方法还包括,在沉积焊料的步骤前进行的,在第一器件10的表面设置支撑结构。
优选地,支撑结构包括多个支撑柱13,且间隔设置在最外侧的两个第一凹槽11之间的沉积平台上,多个所述支撑柱13中至少包括沿所述第一器件10的中心位置镜面对称的支撑柱13。即,沿第一方向和第二方向,多个支撑柱13中至少包括关于第一器件10的中心位置对称的多个支撑柱13,简而言之,就是在第一器件10的表面上设置关于第一器件10的长度方向的中心线对称的多个支撑,同时也设置关于第一器件10的宽度方向的中心线对称的多个支撑柱13,当然还可以设置其他的支撑柱13。
在沉积焊料前,在第一器件10的最外侧的两个第一凹槽11之间形成有多个支撑柱13,且多个支撑柱13至少包括沿第一器件10的中心位置镜面对称的支撑柱13,这样在焊接时可以防止第二器件20焊接时由于放置不准或发生倾斜时,由于焊料较软,第二器件20与第一器件10位置倾斜时,多个支撑柱13可以对第二器件20起到支撑作用,保证焊料能够充分流动,以实现焊料在第一器件10与第二器件20之间厚度的均匀性,同时。不会使第一器件10和第二器件20在最外侧先焊接密封完全而造成气体无法排出。
需要说明的是,支撑柱13可以通过焊接、粘接等方式固定。
本实施例中,支撑柱13的数量可以为四个,具体可以设置在热沉的靠近四个角部的位置。支撑柱13可在焊接时起到一定的支撑作用,防止最外侧的焊料先焊接,使内部的气体无法排出。
需要说明的是,本实施例中,支撑结构的熔点高于焊料的熔点。
进一步的,支撑结构的高度小于等于第一器件10和第二器件20焊接后焊料层30的厚度。
具体地,当在热沉的待焊合表面形成上述的第一凹槽11和第二凹槽12以后,再在热沉的靠近两侧边沿的两个第一凹槽11之间的位置设置支撑柱13,优选地,支撑柱13的数量为四个,每侧两个,且沿热沉的宽度方向间隔,其位置大致位于四个角上。由于焊料通常为较软的铟或者金锡材料,为了防止焊接时两侧边沿处先焊接封闭,而使中间的气体无法排出,支撑柱13能够起到支撑作用,而且支撑柱13的材料的熔融温度比焊料的熔融温度要高,在焊接时支撑柱13不会熔融,在保证连接的同时还可以起到支撑作用而不会使边缘处先焊接。
进一步的,在垂直于第一凹槽11延伸方向的截面内,第一凹槽11的槽顶尺寸小于槽底尺寸。
优选地,第一凹槽11在垂直于第一方向的截面为梯形。
具体地,第一凹槽11的剖面结构为底部大、上部小的梯形结构,当沉积焊料时,焊料会流入到第一凹槽11的内部,这样可以增大焊料与热沉的接触面积,又因为第一凹槽11的槽顶尺寸小于槽底尺寸,使得焊料不易与第一器件10分离,提高热沉与焊料的粘结性。
需要说明的是,热沉最外侧边沿为宽度最大的第一凹槽11,这样可以防止焊接过程中多余的焊料溢出,避免对其他区域造成污染,宽度最大的第一凹槽11可以作为焊料的储存沟槽。
如图8所示,本实施例提供的半导体器件,采用上述的半导体器件的焊接方法制得,具体包括第一器件10、第二器件20以及连接第一器件10和第二器件20的焊料层30,其中第一器件10可以为热沉,第二器件20可以为巴条,焊料层30可以为铟或者金锡焊料,因采用了上述的半导体器件的焊接方法焊接,与现有的焊料方法相比,焊料层30中的空洞率低,产品的质量更加稳定。
优选地,半导体器件还包括设置在第一器件10和第二器件20之间的并与第一器件10连接的支撑柱13,其中,支撑柱13的高度小于焊料层30的厚度,支撑柱13设置在靠近第一器件10边沿的位置,在焊接过程中起到一定的支撑作用,避免边沿提前闭合后气体无法排出。
综上所述,本发明提供的半导体器件的焊接方法,包括以下步骤:设置凹槽结构:在第一器件10的表面形成沿第一方向延伸且沿第二方向间隔排布的多个第一凹槽11,其中,在第二方向上由第一器件10的中部向两侧方向排布的多个第一凹槽11的宽度逐渐增大且相邻两个第一凹槽11之间的间距逐渐减小;沉积焊料:在第一器件10的表面沉积焊料结构,在第一器件10表面的焊料结构的表面形成沿第一方向延伸且沿第二方向间隔设置的多个凸起部301,其中,在第二方向上由第一器件10的中部向两侧方向,多个凸起部301的高度逐渐减小;焊接第一器件10和第二器件20:将第二器件20放置在焊料结构上,加热焊料结构将第二器件20与第一器件10焊接。本申请与现有技术相比较,由于沿第二方向间隔设置有多个沿第一方向延伸的第一凹槽11,且在第二方向上由第一器件10的中部向两侧方向,第一凹槽11的宽度逐渐增大且相邻两个第一凹槽11之间的间距逐渐减小,因此,沉积在第一器件10表面的焊料结构的表面能够沿第一方向形成多个间隔的凸起部301,并且由于从中部向两侧相邻两个第一凹槽11之间的间距逐渐减小,也就是最外侧对应的位置处第一凹槽11宽度相对最大且相邻的两个第一凹槽11之间的间距相对最小,中部对应的位置处的第一凹槽11宽度相对最窄且相邻两个第一凹槽之间的间距相对最大,在沉积焊料时,在整个第一器件10的表面沉积的焊料会填充满第一凹槽11,并在第一凹槽11位置形成焊料凹陷区域(相邻两个凸起部301之间的间隙位置),而第一凹槽11之间的间距区域会形成高度较高的凸起焊料结构,而焊料相对质软,在沉积过程中会有一定的“流动”性,凸起的焊料结构会有一定的向焊料的凹陷区域流动的趋势,而由于相对较窄的两个第一凹槽11之间的间隙位置(沉积平台)处沉积焊料时形成的凸起部301相对于较宽的间隙位置处的凸起部301“窄”,这种流动的趋势和可能性会更大,而向下(即第一凹槽11内)“流动”的焊料会使焊料高度降低,而相对较宽的间隙位置处焊料“流动”不明显,高度变化不大,这样最终会在第一器件10的中部向两侧方向形成的多个凸起部301,且多个凸起部301的高度逐渐降低,在焊接时,中部的凸起部301的高度最高,其首先与第二器件20接触并进行焊接,降低了热阻,而边缘部位还没有接触形成有孔隙,热阻较大,形成中间温度高,边缘温度低的温度梯度,这样就可以在焊接时中间区域先熔化并实现焊接,随后,高度较小的两侧区域的焊料凸起再进行接触并实现焊接,高度不同的凸起部301依次进行焊接。焊接过程中,两个相邻的凸起部301之间的间隙以及高度较低的凸起部301的顶面与第二器件20之间的间隙均可以作为排气通道,将焊接过程中的气体排到外部,减少焊合后的焊料层30中产生空洞,降低空洞率。
本发明提供的半导体器件,采用上述的半导体器件的焊接方法制得,因此,能够降低半导体器件的焊料层30中的空洞率,提高半导体器件的质量。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种半导体器件的焊接方法,其特征在于,包括以下步骤:
设置凹槽结构:在第一器件的表面形成沿第一方向延伸且沿第二方向间隔排布的多个第一凹槽,其中,在第二方向上由所述第一器件的中部向两侧方向排布的多个所述第一凹槽的宽度逐渐增大且相邻两个所述第一凹槽之间的间距逐渐减小;
沉积焊料:在所述第一器件的表面沉积焊料结构,在所述第一器件表面的焊料结构的表面形成沿所述第一方向延伸且沿第二方向间隔设置的多个凸起部,其中,在第二方向上由所述第一器件的中部向两侧方向,多个所述凸起部的高度逐渐减小;
焊接第一器件和第二器件:将第二器件放置在焊料结构上,加热所述焊料结构将所述第二器件与所述第一器件焊接。
2.根据权利要求1所述的半导体器件的焊接方法,其特征在于,所述设置凹槽结构的步骤还包括,在第一器件的表面形成沿第二方向延伸且与多个所述第一凹槽相通的第二凹槽,且所述第一方向与所述第二方向垂直。
3.根据权利要求1所述的半导体器件的焊接方法,其特征在于,相邻两个所述第一凹槽之间形成沉积平台,在所述第二方向上,所述第一器件的中心形成宽度最大的沉积平台。
4.根据权利要求1所述的半导体器件的焊接方法,其特征在于,所述半导体器件的焊接方法还包括,在所述沉积焊料的步骤前进行的,在所述第一器件的表面设置支撑结构。
5.根据权利要求4所述的半导体器件的焊接方法,其特征在于,所述支撑结构包括多个支撑柱,且间隔设置在最外侧的两个所述第一凹槽之间,多个所述支撑柱中至少包括沿所述第一器件的中心位置镜面对称的支撑柱。
6.根据权利要求1所述的半导体器件的焊接方法,其特征在于,所述第一凹槽的深度均小于所述第一器件的厚度的一半;
和/或,在垂直于所述第一凹槽延伸方向的截面内,所述第一凹槽的槽顶尺寸小于槽底尺寸。
7.根据权利要求1所述的半导体器件的焊接方法,其特征在于,所述第一凹槽的宽度为0.5-3mm,相邻两个所述第一凹槽之间的间距为0.2-2mm;
相邻两个所述第一凹槽的宽度之差为0.4-0.8mm,相邻两个所述第一凹槽之间的间距差为0.4-0.8mm。
8.根据权利要求4所述的半导体器件的焊接方法,其特征在于,所述支撑结构的熔点高于焊料的熔点。
9.根据权利要求4所述的半导体器件的焊接方法,其特征在于,所述支撑结构的高度小于等于所述第一器件和所述第二器件焊接后焊料层的厚度。
10.一种半导体器件,其特征在于,采用权利要求1-9任一项所述的半导体器件的焊接方法制得。
CN202110439116.5A 2021-04-23 2021-04-23 半导体器件的焊接方法及半导体器件 Active CN112992691B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110439116.5A CN112992691B (zh) 2021-04-23 2021-04-23 半导体器件的焊接方法及半导体器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110439116.5A CN112992691B (zh) 2021-04-23 2021-04-23 半导体器件的焊接方法及半导体器件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112992691A true CN112992691A (zh) 2021-06-18
CN112992691B CN112992691B (zh) 2021-09-03

Family

ID=76340024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110439116.5A Active CN112992691B (zh) 2021-04-23 2021-04-23 半导体器件的焊接方法及半导体器件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112992691B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115008052A (zh) * 2022-06-01 2022-09-06 无锡亮源激光技术有限公司 一种半导体激光器Bar条阵列封装的电连接方法
TWI796726B (zh) * 2021-07-13 2023-03-21 矽品精密工業股份有限公司 電子封裝件及其製法
CN116705743A (zh) * 2023-08-04 2023-09-05 深圳平创半导体有限公司 一种器件及其封装方法

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0582568A (ja) * 1991-09-19 1993-04-02 Matsushita Electron Corp 半導体チツプの接着方法
US6362435B1 (en) * 1999-12-20 2002-03-26 Delphi Technologies, Inc. Multi-layer conductor pad for reducing solder voiding
US20100123231A1 (en) * 2008-11-14 2010-05-20 Nec Electronics Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2012079724A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Toyota Motor Corp 半導体付基板
JP2012125786A (ja) * 2010-12-14 2012-07-05 Denso Corp 半導体装置
JP2013125952A (ja) * 2011-12-16 2013-06-24 Toyota Motor Corp 半導体装置
JP2014203947A (ja) * 2013-04-04 2014-10-27 株式会社デンソー 半導体装置
JP2015009241A (ja) * 2013-06-26 2015-01-19 日産自動車株式会社 接合構造物、及び接合構造物の製造方法
CN104584206A (zh) * 2012-08-16 2015-04-29 高通股份有限公司 用于互连附着的迹线沾焊料技术
CN204361075U (zh) * 2014-12-18 2015-05-27 无锡科诺达电子有限公司 多触点凸块焊合晶片座
US9171786B1 (en) * 2014-07-02 2015-10-27 Freescale Semiconductor, Inc. Integrated circuit with recess for die attachment
JP2015207676A (ja) * 2014-04-22 2015-11-19 京セラサーキットソリューションズ株式会社 配線基板およびその製造方法
JP2016134417A (ja) * 2015-01-16 2016-07-25 凸版印刷株式会社 半導体パッケージ基板、および半導体パッケージと、その製造方法
CN205621718U (zh) * 2016-01-28 2016-10-05 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 导热焊盘及具有其的qfp芯片的封装结构
JP2016195222A (ja) * 2015-04-01 2016-11-17 株式会社デンソー 接続構造体
CN208848885U (zh) * 2018-05-30 2019-05-10 江阴市赛英电子股份有限公司 一种新型igbt模块铜底板结构
CN110010557A (zh) * 2018-01-05 2019-07-12 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 基板、利用基板形成封装结构的方法和封装结构
JP2019197803A (ja) * 2018-05-09 2019-11-14 株式会社デンソー 半導体装置
CN110783304A (zh) * 2019-11-19 2020-02-11 广东气派科技有限公司 解决5G GaN芯片焊接高可靠性要求的封装焊接结构

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0582568A (ja) * 1991-09-19 1993-04-02 Matsushita Electron Corp 半導体チツプの接着方法
US6362435B1 (en) * 1999-12-20 2002-03-26 Delphi Technologies, Inc. Multi-layer conductor pad for reducing solder voiding
US20100123231A1 (en) * 2008-11-14 2010-05-20 Nec Electronics Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2012079724A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Toyota Motor Corp 半導体付基板
JP2012125786A (ja) * 2010-12-14 2012-07-05 Denso Corp 半導体装置
JP2013125952A (ja) * 2011-12-16 2013-06-24 Toyota Motor Corp 半導体装置
CN104584206A (zh) * 2012-08-16 2015-04-29 高通股份有限公司 用于互连附着的迹线沾焊料技术
JP2014203947A (ja) * 2013-04-04 2014-10-27 株式会社デンソー 半導体装置
JP2015009241A (ja) * 2013-06-26 2015-01-19 日産自動車株式会社 接合構造物、及び接合構造物の製造方法
JP2015207676A (ja) * 2014-04-22 2015-11-19 京セラサーキットソリューションズ株式会社 配線基板およびその製造方法
US9171786B1 (en) * 2014-07-02 2015-10-27 Freescale Semiconductor, Inc. Integrated circuit with recess for die attachment
CN204361075U (zh) * 2014-12-18 2015-05-27 无锡科诺达电子有限公司 多触点凸块焊合晶片座
JP2016134417A (ja) * 2015-01-16 2016-07-25 凸版印刷株式会社 半導体パッケージ基板、および半導体パッケージと、その製造方法
JP2016195222A (ja) * 2015-04-01 2016-11-17 株式会社デンソー 接続構造体
CN205621718U (zh) * 2016-01-28 2016-10-05 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 导热焊盘及具有其的qfp芯片的封装结构
CN110010557A (zh) * 2018-01-05 2019-07-12 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 基板、利用基板形成封装结构的方法和封装结构
JP2019197803A (ja) * 2018-05-09 2019-11-14 株式会社デンソー 半導体装置
CN208848885U (zh) * 2018-05-30 2019-05-10 江阴市赛英电子股份有限公司 一种新型igbt模块铜底板结构
CN110783304A (zh) * 2019-11-19 2020-02-11 广东气派科技有限公司 解决5G GaN芯片焊接高可靠性要求的封装焊接结构

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI796726B (zh) * 2021-07-13 2023-03-21 矽品精密工業股份有限公司 電子封裝件及其製法
CN115008052A (zh) * 2022-06-01 2022-09-06 无锡亮源激光技术有限公司 一种半导体激光器Bar条阵列封装的电连接方法
CN115008052B (zh) * 2022-06-01 2024-04-19 无锡亮源激光技术有限公司 一种半导体激光器Bar条阵列封装的电连接方法
CN116705743A (zh) * 2023-08-04 2023-09-05 深圳平创半导体有限公司 一种器件及其封装方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112992691B (zh) 2021-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112992691B (zh) 半导体器件的焊接方法及半导体器件
KR101065076B1 (ko) 발광소자 패키지용 서브마운트
KR101474380B1 (ko) 타겟 물질 솔더링 방법
JP5542627B2 (ja) 接続板、接合構造及び半導体装置
US10269753B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP6610590B2 (ja) 半導体装置とその製造方法
CN103367615A (zh) 发光装置用封装成形体及使用了它的发光装置
JP4086774B2 (ja) 半導体装置
JP2015050347A (ja) 半導体装置及びその製造方法
CN110783304A (zh) 解决5G GaN芯片焊接高可靠性要求的封装焊接结构
JPH06326141A (ja) 半導体チップ接合用基材および半導体チップ接合用半田材および半導体チップ接合用半田材の製造方法
JP4127426B2 (ja) チップ型半導体のパッケージ構造および製造方法
CN112992701B (zh) 半导体器件的封装方法及半导体器件
JP2014146645A (ja) 半導体装置
US20230051389A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
CN210628297U (zh) 高密度idf型引线框架
CN209216957U (zh) 一种功率器件引线框架
CN215731679U (zh) 一种半导体器件
CN116511752B (zh) 一种铜表面结构、制备方法及其焊接方法
CN218612134U (zh) 焊接结构及功率器件
CN217291012U (zh) 一种可降低焊接气孔率的焊片
CN217444382U (zh) 半导体封装框架及结构
CN218730910U (zh) 芯片封装结构
CN115513160A (zh) 焊接结构及具有其的封装结构
CN210723008U (zh) 解决5G GaN芯片焊接高可靠性要求的封装焊接结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant