RU2313156C1 - Способ бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу - Google Patents
Способ бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу Download PDFInfo
- Publication number
- RU2313156C1 RU2313156C1 RU2006115283/28A RU2006115283A RU2313156C1 RU 2313156 C1 RU2313156 C1 RU 2313156C1 RU 2006115283/28 A RU2006115283/28 A RU 2006115283/28A RU 2006115283 A RU2006115283 A RU 2006115283A RU 2313156 C1 RU2313156 C1 RU 2313156C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soldering
- lead
- package
- crystal
- reactance
- Prior art date
Links
- 238000005476 soldering Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 17
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 3
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 3
- 229910018137 Al-Zn Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018573 Al—Zn Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910020994 Sn-Zn Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910009069 Sn—Zn Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007570 Zn-Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000008710 crystal-8 Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000011982 device technology Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- CLDVQCMGOSGNIW-UHFFFAOYSA-N nickel tin Chemical compound [Ni].[Sn] CLDVQCMGOSGNIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- -1 zinc-aluminum-germanium Chemical compound 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области изготовления полупроводниковых изделий (ППИ) и может быть использовано при сборке кремниевых кристаллов в корпусе полупроводниковых приборов путем бессвинцовой пайки. Сущность изобретения: способ бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу включает нанесение алюминия и олова на паяемые поверхности соответственно кристалла и корпуса и пайку к основанию корпуса. Между кристаллом и корпусом размещают фольгу из цинка, а пайку проводят при температуре 382-419°С. Техническим результатом изобретения является: исключение использования свинца при пайке, снижение себестоимости производства ППИ, повышение надежности паяных соединений, снижение трудоемкости изготовления ППИ. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области изготовления полупроводниковых изделий (ППИ) и может быть использовано при сборке кремниевых кристаллов в корпусе полупроводниковых приборов путем бессвинцовой пайки.
Директива Европейского Союза RoHS (Restriction of Hazardous Substances) ограничивает использование шести экологически опасных материалов, в том числе и свинца, в новом электрическом и электронном оборудовании после 1 июля 2006 года. Свинец (Pb) - один из опаснейших материалов, использование которых регулируется RoHS.
Разработка способов сборки ППИ методом пайки припоями без свинца в настоящее время является основной экологической проблемой микроэлектроники. На решение этой актуальной задачи направлены усилия всех специалистов, работающих в области полупроводниковой микроэлектроники.
Существуют различные способы пайки полупроводниковых кристаллов к корпусам ППИ.
Известен способ [1] пайки полупроводникового кристалла к корпусу, по которому на паяемую сторону кристалла наносят электролитическое покрытие из сплава никель-олово, а между кристаллом и никелированным корпусом размещают фольгу припоя ПСр2,5, а пайку проводят в среде водорода или в вакууме.
Недостатками данного способа является использование при пайке припоя, содержащего 92% Pb.
В электронной технике при изготовлении ППИ широко применяется способ контактно-реактивной пайки на основе эвтектики Si-Au [2]. При этом на основание корпуса наносят золотое покрытие толщиной 3-9 мкм, а кремниевый кристалл при заданных режимах присоединяют к основанию корпуса. Возможен и второй вариант, когда золотое покрытие наносят на кристалл и посадочное место корпуса.
Основным недостатком данного способа является использование золота, что приводит к повышению себестоимости производства ППИ. Кроме того, малая толщина паяного шва, особенно для кристаллов площадью свыше 9 мм2, не обеспечивает высокой надежности паяных соединений кристалла с корпусом при жестких режимах функционирования, например при эксплуатации силовых полупроводниковых приборов.
Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ [3] монтажа кристаллов БИС с использованием припоя на основе цинка, по которому на паяемую поверхность кристалла напыляют алюминий, а затем проводят пайку к корпусу, покрытому припоем цинк-алюминий-германий (ЦАГ).
Основным недостатком данного способа является высокая трудоемкость изготовления ППИ, заключающаяся в изготовлении сплава ЦАГ и нанесении его на монтажную площадку корпуса методом электрического взрыва фольги, что требует использования специального дорогостоящего оборудования. Кроме того, при пайке кристалла на сплав ЦАГ необходимо создавать наименьшее удельное давление кристалла на расплав и осуществлять колебания кристалла для разрушения оксидной пленки.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, - это исключение использования свинца при пайке, снижение себестоимости производства ППИ, повышение надежности паяных соединений, снижение трудоемкости изготовления ППИ.
Эта задача достигается тем, что в способе бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу, заключающемся в нанесении алюминия и олова на паяемые поверхности соответственно кристалла и корпуса и пайке к основанию корпуса с целью исключения использования свинца при пайке, снижения себестоимости производства ППИ, повышения надежности паяных соединений, снижения трудоемкости изготовления ППИ, между кристаллом и корпусом размещают фольгу из цинка, а пайку проводят при температуре 382-419°С.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых схематично изображены:
на фиг.1 - схема сборки кристалла с корпусом перед пайкой;
на фиг.2 - схема паяного соединения кристалла с корпусом с помощью разработанного способа.
Способ бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу реализуется следующим образом.
На основании корпуса 1 (фиг.1) с покрытием 2 наносят любым известным способом слой олова 3. Затем на основании корпуса размещают фольгу из цинка 4 и полупроводниковый кристалл 6 с алюминиевой пленкой 5.
Пайка осуществляется в водороде или формир-газе при температуре 382-419°С (температура плавления цинка составляет 419°С).
Нагрев при данной температуре (фиг.2) способствует образованию эвтектических соединений Sn-Zn со стороны корпуса 7 (температура эвтектики 200°С) и Al-Zn со стороны кристалла 8 (температура эвтектики 382°С).
Нагрев при пайке ниже 382°С не приводит к образованию эвтектики Al-Zn, а выше 419°С расплавляет цинк.
После пайки зона паяного соединения полупроводникового кристалла с корпусом представляет собой структуру, состоящую из эвтектических соединений Sn-Zn, Zn-Al и чистого Zn.
Данное паяное соединение способствует релаксации напряжений при испытаниях или эксплуатации ППИ, что повышает их надежность.
Таким образом, использование предлагаемого способа бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
1. Исключает использование свинца при пайке.
2. Снижает себестоимость производства ППИ.
3. Повышает надежность паяных соединений.
4. Снижает трудоемкость изготовления ППИ.
Источники информации
1. Патент RU 2167469 С2, Н01L 21/52. Способ пайки полупроводникового кристалла к корпусу / Сегал Ю.Е. (RU), Зенин В.В. (RU), Фоменко Ю.Л. (RU), Спиридонов Б.А. (RU), Колбенков А.А. (RU). Опубл. 20.05.2001. Бюл. №14. 4 с.
2. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник. М.: Радио и связь, 1991. 424 с.
3. Монтаж кристаллов БИС с использованием припоя на основе цинка / К.В.Маслова, С.О.Мохте, О.В.Панкратов и др. // Электронная промышленность, 1989, №6, с.24-26.
Claims (1)
- Способ бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу, включающий нанесение алюминия и олова на паяемые поверхности соответственно кристалла и корпуса и пайку к основанию корпуса, отличающийся тем, что между кристаллом и корпусом размещают фольгу из цинка, а пайку проводят при температуре 382-419°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006115283/28A RU2313156C1 (ru) | 2006-05-03 | 2006-05-03 | Способ бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006115283/28A RU2313156C1 (ru) | 2006-05-03 | 2006-05-03 | Способ бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006115283A RU2006115283A (ru) | 2007-11-10 |
| RU2313156C1 true RU2313156C1 (ru) | 2007-12-20 |
Family
ID=38917344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006115283/28A RU2313156C1 (ru) | 2006-05-03 | 2006-05-03 | Способ бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2313156C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2375786C1 (ru) * | 2008-04-29 | 2009-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | СПОСОБ БЕССВИНЦОВОЙ КОНТАКТНО-РЕАКТИВНОЙ ПАЙКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО КРИСТАЛЛА К КОРПУСУ С ОБРАЗОВАНИЕМ ЭВТЕКТИКИ Al-Zn |
| RU2379785C1 (ru) * | 2008-04-18 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу |
| RU2460168C2 (ru) * | 2009-12-31 | 2012-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ пайки кристаллов на основе карбида кремния |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0316026A1 (en) * | 1987-11-03 | 1989-05-17 | Presidenza Del Consiglio Dei Ministri - Ufficio Del Ministro Per Il Coordinamento Delle Iniziative Per La Ric.Ca Sc. E Tecn. | Procedure for soldering a semiconductor component (chip) to a supporting unit |
| US4972988A (en) * | 1989-07-25 | 1990-11-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of soldering semiconductor substrate on supporting plate |
| EP0788150A2 (de) * | 1996-02-01 | 1997-08-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Löten eines Halbleiterkörpers auf eine metallene Trägerplatte |
| RU2167469C2 (ru) * | 1999-04-13 | 2001-05-20 | Воронежский государственный технический университет | Способ пайки полупроводникового кристалла к корпусу |
| RU2212730C2 (ru) * | 2001-05-14 | 2003-09-20 | Воронежский государственный технический университет | Способ монтажа полупроводниковых кристаллов больших размеров в корпуса |
-
2006
- 2006-05-03 RU RU2006115283/28A patent/RU2313156C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0316026A1 (en) * | 1987-11-03 | 1989-05-17 | Presidenza Del Consiglio Dei Ministri - Ufficio Del Ministro Per Il Coordinamento Delle Iniziative Per La Ric.Ca Sc. E Tecn. | Procedure for soldering a semiconductor component (chip) to a supporting unit |
| US4972988A (en) * | 1989-07-25 | 1990-11-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of soldering semiconductor substrate on supporting plate |
| EP0788150A2 (de) * | 1996-02-01 | 1997-08-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Löten eines Halbleiterkörpers auf eine metallene Trägerplatte |
| RU2167469C2 (ru) * | 1999-04-13 | 2001-05-20 | Воронежский государственный технический университет | Способ пайки полупроводникового кристалла к корпусу |
| RU2212730C2 (ru) * | 2001-05-14 | 2003-09-20 | Воронежский государственный технический университет | Способ монтажа полупроводниковых кристаллов больших размеров в корпуса |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2379785C1 (ru) * | 2008-04-18 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу |
| RU2375786C1 (ru) * | 2008-04-29 | 2009-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | СПОСОБ БЕССВИНЦОВОЙ КОНТАКТНО-РЕАКТИВНОЙ ПАЙКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО КРИСТАЛЛА К КОРПУСУ С ОБРАЗОВАНИЕМ ЭВТЕКТИКИ Al-Zn |
| RU2460168C2 (ru) * | 2009-12-31 | 2012-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ пайки кристаллов на основе карбида кремния |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006115283A (ru) | 2007-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100440471C (zh) | 一种制造电子装置的方法 | |
| CN101337308B (zh) | 焊料 | |
| US6158644A (en) | Method for enhancing fatigue life of ball grid arrays | |
| US6082610A (en) | Method of forming interconnections on electronic modules | |
| US7259041B2 (en) | Method for the hermetic encapsulation of a component | |
| EP2312622B1 (en) | Power semiconductor device with a power semiconductor element bonded to a substrate by a Sn-Sb-Cu solder and with a terminal bonded to the substrate by a Sn-Ag-based or Sn-Ag-Cu-based solder and manufacturing method therefor | |
| KR100428277B1 (ko) | 전자 기기 | |
| EP2157605B1 (en) | Electronic part apparatus and process for manufacturing the same | |
| KR20030081172A (ko) | 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
| EP2312627A2 (en) | Semiconductor device and on-vehicle AC generator | |
| JPH054809B2 (ru) | ||
| US20070235500A1 (en) | Room temperature joining process with piezoelectric ceramic-activated reactive multilayer foil | |
| JPS59155950A (ja) | 半導体装置用セラミックパッケージ | |
| CN111128912A (zh) | 封装结构及其制备方法 | |
| JP2011143442A (ja) | 高信頼はんだ接続部をもつパワーモジュール | |
| RU2313156C1 (ru) | Способ бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу | |
| KR20030071511A (ko) | 반도체 장치 및 전자 장치의 제조 방법, 접속 조건의 산출방법 | |
| JPH02117772A (ja) | 金属表面の結合方法 | |
| US20090026249A1 (en) | Method for soldering two components together by using a solder material | |
| RU2379785C1 (ru) | Способ бессвинцовой контактно-реактивной пайки полупроводникового кристалла к корпусу | |
| RU2460168C2 (ru) | Способ пайки кристаллов на основе карбида кремния | |
| RU2167469C2 (ru) | Способ пайки полупроводникового кристалла к корпусу | |
| JP5310309B2 (ja) | はんだコートリッド | |
| RU2212730C2 (ru) | Способ монтажа полупроводниковых кристаллов больших размеров в корпуса | |
| RU2375786C1 (ru) | СПОСОБ БЕССВИНЦОВОЙ КОНТАКТНО-РЕАКТИВНОЙ ПАЙКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО КРИСТАЛЛА К КОРПУСУ С ОБРАЗОВАНИЕМ ЭВТЕКТИКИ Al-Zn |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080504 |