CS196808B1

CS196808B1 - Heating device for soldering the semiconductor parts

Info

Publication number: CS196808B1
Application number: CS776526A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Janacek; Vaclav Soukup
Original assignee: Jaroslav Janacek; Vaclav Soukup
Priority date: 1977-10-07
Filing date: 1977-10-07
Publication date: 1980-04-30

Description

Soukup Václav ing.» Praha <⁵⁴> VÝHŘEVNÉ ZAŘÍZENÍ K PÁJENÍ POLOVODIČOVÝCH SOUČÁSTEKSoukup Václav ing. »Prague < ⁵⁴ > HEATING DEVICE FOR SOLDING SEMICONDUCTOR COMPONENTS

Vynález se týká výhřevného zařízení k pájení polovodičových součástek na základnu součástky a k pájení přívodů dalších elektrod součástky.The invention relates to a heating device for soldering semiconductor devices to a base of a component and for soldering leads of further electrodes of a component.

Technologický postup výroby polovodičových součástek, především jeho závěrečná fáze pájení polovodičových součástek na základnu různých tvarů, například patky tranzistoru apod., a přívodů k nim se provádí moderními metodami termokompresí nebo ultrazvukem.Technological process of production of semiconductor devices, especially its final phase of soldering semiconductor devices to the base of various shapes, for example the base of the transistor, etc., and the connections to them are carried out by modern methods of thermocompression or ultrasound.

Funkce termokomprese je zajištěna jedině tehdy, když se polovodičová součástka vyhřeje na určitou teplotu a tlakem, přenášeným přes upravený hrot, se přitlačí přívodní drátek spolu s polovodičovou Součástkou vhodně pokovenou, na základnu součástky.The thermocompression function is assured only when the semiconductor device is heated to a certain temperature and the pressure transmitted through the modified tip presses the lead wire together with the semiconductor device suitably plated onto the component base.

Vyhřívaná podložka je masivní, s velkou tepelnou kapacitou. Tento tepel ný Činitel je na závadu zejména při pájení nových typů polovodičových zářivých prvků. Podložka je trvale zahřívána, manipulace β pájeným elementem je obtížné.The heated mat is massive, with a large heat capacity. This thermal factor is particularly detrimental when soldering new types of semiconductor radiant elements. The pad is constantly heated, handling of β soldered element is difficult.

Polovodičová součástka je dlouhodě vystavena vysoké teplotě, což ee nepříznivě projevuje na finálních vlastnostech polovodičových součástek.The semiconductor device has been exposed to high temperature for a long time, which has an adverse effect on the final properties of the semiconductor devices.

Použití ultrazvukového pájení přináší potíže při pájení polovodičových součástek s nepřímým přechodem, například polovodičových prvků na bázi fosfi du galitého GaP, kde k zářivé rekombinaci dochází na deponovaných centrech zinek - kyslík, Zn-0. Při použití ultrazvuku u tohoto materiálu dochází k poruchám Zn-0 párů, což vede ke snížení zářivé rekombinace a tedy i ke Sní žení světelné účinnosti na úkor zvýšené nezářivé formy rekombinace.The use of ultrasonic brazing presents difficulties in brazing semiconductor components with indirect transition, for example GaP-based semiconductor elements, where radiant recombination occurs at the deposited zinc-oxygen, Zn-0 centers. The use of ultrasound in this material causes Zn-0 pair defects, resulting in a reduction in radiant recombination and thus a decrease in luminous efficiency at the expense of increased non-radiative form of recombination.

- 2 Známým způsobem ohřevu podložky pájené součástky je použití odporových topných prostředků vytvořených na podložce pájené součástky. Nevýhodou tohoto způsobu ohřevu je obtížné dodržování stabilní teploty podložky v dlouhodobějším provozu s ohledem na změnu tvaru i vlastnosti odporových součástek.A known method of heating a solder pad is to use resistive heating means formed on the solder pad. The disadvantage of this method of heating is that it is difficult to maintain a stable temperature of the pad in the long-term operation due to the change in the shape and properties of the resistance components.

Účelem vynálezu je odstranění nedostatku dosud známých výhřevných zařízení, t.j. velké tepelné setrvačnosti vyhřívané podložky, popřípadě malé tepelné stability.The purpose of the invention is to eliminate the deficiency of the hitherto known heating devices, i.e. the high thermal inertia of the heated substrate or the low thermal stability.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že zařízení je vybaveno dvojicí kontaktů napojených na zdroj topného proudu, které jaou upraveny proti sobě pro dotek s elektricky vodivou podložkou pájené součástky a pro vzájemně opačný posuv v ječné rovině, přičemž styčné plochy kontaktů jsou upraveny v blízkosti roviny procházející středem pájené součástky a kolmé k základně podložky.SUMMARY OF THE INVENTION The device is provided with a pair of contacts connected to a heating current source which are arranged opposite to each other for contact with an electrically conductive pad of the brazed component and for reciprocal displacement in the barley plane, the contact surfaces being arranged near the plane passing through. centered brazed part and perpendicular to the base of the washer.

Výhřevné zařízení podle bynálezu vykazuje ve srovnání a podobnými známými zařízeními výhody spočívající zejména v krátkodobém ohřevu pájené součástky, který je umožněn rychlým ohřátím a zchladnutím základny, a to i bez snětí topných prostředků. Protože výhřevné zařízení není zapnuto trvale, nevyhřívá okolní prostředí, což podstatně umožňuje manipulaci se základnou pájené polovodičové součástky. Základna sama je snadno vyměnitelná, neboť se do prostoru topných prostředků zasouvá například shora, takže jsou předpokla dy pro snadnou automatizaci pájení.The heating device according to the invention exhibits, in comparison with similar known devices, advantages in particular in the short-term heating of the brazed component, which is made possible by the rapid heating and cooling of the base, even without heating means. Since the heating device is not permanently switched on, it does not heat the surrounding environment, which substantially allows manipulation with the base of the brazed semiconductor component. The base itself is easily replaceable, since it is inserted into the space of the heating means, for example from above, so that the prerequisites for easy soldering automation are prerequisites.

Podstata vynálezu bude v dalším objasněna na příkladu jeho provedení, který je popsán pomocí připojeného výkresu, na němž je znázorněna základna 1, která je uložena na podložce 2 z tepelně odolného materiálu s vysokým odporem vedeni tepla. Přívodní kontakty 4, £ jsou realizovány jako kovová vodítka a přitlačováná k základně 2. Tyto přívodní kontakty 4, £ jsou zapojeny přes ampérmetr £ na regulovatelný zdroj 2· Vztahová značka 2 označuje směr pohybu kontaktů 4, 5. před pájením a po pájení. Pájená polovo dičová součástka 2» opatřená vrstvou pájecího kovu a na ni přiloženým přívodním drátkem 10 je přitlačována k základně 2 pomocí přítlačného hrotu £, jehož aměr pohybu před pájením a po pájení označuje vztahové značka 21· činnost výhřevného zařízení podle vynálezu je v souladu a popsaným výkresem takto: pohybem kontaktů £ směrem k základně 2 ^8e kontakty £ přitlačí k základně 2 definovaným tlakem. Přítlačný hrot £ přitlačí přívodní drátek 10 na pájenou polovodičovou součástku £ a tím současně tuto součástku £ přitlačí na základnu 2· Zapne se přívod proudu, který prochází od regulovatelného zdroje 2 přes kontakty 4, 2 a základnu 2· Průchodem proudu přea základnu 2 dochází k odporovému ohřevu základny 2· Po zchladnutí celého pájeného systému vykonají kontakty 4» £ ^a přítlačný hrot £ vratný pohyb do výchozí polohy. Trvání procesu ohřevu i chladnutí je řadu sekund. Teplotní režim je řízen ručně nebo automaticky.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawing, in which a base 1 is shown which is supported on a substrate 2 of a heat-resistant material with a high resistance to heat transfer. The supply contacts 4, 6 are realized as metal guides and pressed against the base 2. These supply contacts 4, 6 are connected via an ammeter 6 to a controllable source 2. Reference numeral 2 indicates the direction of movement of the contacts 4, 5 before and after soldering. The brazed semiconductor component 2, provided with a solder metal layer and a lead wire 10 attached thereto, is pressed against the base 2 by means of a thrust pin 6, the direction of movement of which before and after soldering indicates 21. By drawing the contacts 6 towards the base ^{28, the} contacts 8 press the base 2 at a defined pressure. The pin 4 presses the lead wire 10 onto the brazed semiconductor component 8 and at the same time presses the component 6 onto the base 2. The power supply is switched on which passes from the controllable power supply 2 through contacts 4, 2 and base 2. After the entire brazed system has cooled down, the contacts 4 ' ^{and the} pin 4 ' The duration of the heating and cooling process is several seconds. The temperature mode is controlled manually or automatically.

- 3 196808- 3 196808

Výhřevné zařízení podle vynálezu je vhodné pro použití při výrobě polovodičových součástek zejména tam, kde je třeba tepelné namáhání součástky omezit na nejmenší možnou míru.The heating device according to the invention is suitable for use in the manufacture of semiconductor devices, especially where the thermal stress of the device is to be minimized.

Předmět vynálezuObject of the invention

Claims

Object of the invention

Device for soldering semiconductor devices, consisting of a solder pad, a heating current source and a pin, characterized by having a pair of contacts (4,5) connected to the heating current source (7), which are opposed to each other for a β electrical contact a conductive washer (1) of the brazed component (3) and for mutually opposite displacement (9) in one plane, the contact surfaces of the contacts (4,5) being arranged near the plane passing through the center of the solder component (3) and perpendicular to the base ).