SU1697991A1 - Method of laser soldering of semiconductor device lead to a metallized dielectric substrate - Google Patents

Method of laser soldering of semiconductor device lead to a metallized dielectric substrate Download PDF

Info

Publication number
SU1697991A1
SU1697991A1 SU894709420A SU4709420A SU1697991A1 SU 1697991 A1 SU1697991 A1 SU 1697991A1 SU 894709420 A SU894709420 A SU 894709420A SU 4709420 A SU4709420 A SU 4709420A SU 1697991 A1 SU1697991 A1 SU 1697991A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
groove
output
laser beam
soldering
diameter
Prior art date
Application number
SU894709420A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Иосифович Кужель
Сергей Константинович Беляев
Валентин Федорович Савичев
Владимир Анатольевич Петровский
Original Assignee
Предприятие П/Я Г-4147
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 Предприятие П/Я Г-4147 filed Critical Предприятие П/Я Г-4147
Priority to SU894709420A priority Critical patent/SU1697991A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1697991A1 publication Critical patent/SU1697991A1/en

Links

Landscapes

  • Die Bonding (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к пайке, в частности к способам лазерной пайки вывода полупроводникового прибора к металлизированному диэлектрическому основанию. Цель изобретени  - повышение качества и прочности па ного соединени . В выводе полупроводникового прибора создают углубление в виде паза, ширина которого у основани  равна диаметру лазерного луча Угол между кромками скоса паза выбирают в диапазоне от а + 35° до а + 55°, где а - угол сходимости лазерного луча Толщину стенки дна паза выбирают в диапазоне 1 /4- - 1/3 диаметра вывода Толщина верхнего сло  припо  на металлизации диэлектрического основани  должна быть не менее 12 мкм, а длительность импульса лазерного излучени  должна быть не менее 2,5 мс. Способ пайки увеличивает процент выхода годных изделий, повышает производительность труда за счет сокращени  времени прогревани  зоны пайки 1 табл , 2 илThe invention relates to soldering, in particular, to methods of laser soldering the output of a semiconductor device to a metallized dielectric base. The purpose of the invention is to improve the quality and strength of the solder joint. In the output of a semiconductor device, a groove is created in the form of a groove, the width of which at the base is equal to the diameter of the laser beam. to a + 55 °, where a is the angle of convergence of the laser beam. The wall thickness of the bottom of the groove is chosen in the range of 1 / 4- - 1/3 of the output diameter. The thickness of the top layer of the dielectric base should be at least 12 microns, and the pulse duration laser radiation should be at least 2.5 ms. The soldering method increases the percentage of yield of products, increases labor productivity by reducing the heating time of the soldering zone. 1 table, 2 sludge

Description

Изобретение относитс  к пайке, в частности k способу лазерной пайки вывода полупроводникового прибора к диэлектрическому металлизированному основанию.The invention relates to soldering, in particular k, a method of laser soldering the output of a semiconductor device to a dielectric metallized base.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества и прочности па ного соединени .The aim of the invention is to improve the quality and strength of the solder joint.

Лазерна  пайка вывода полупроводникового прибора к металлизированному диэлектрическому основанию осуществл етс  дефокусированным лазерным лучом, за счет создани  в выводе полупроводникового прибора углублени  в виде паза, ширина которого у основани  равна диаметру лазерного луча, направленного в углубление. Угол между кромками скоса паза выбирают в диапазоне от а+35 до а+55°, где а-угол сходимости лазерного луча, толщину стенки дна паза выбирают в диапазоне 1/4 - 1/3 диаметра вывода, прич ем толщина верхнего сло  припо  на металлизации диэлектрического основани  не менее 12 мкм, а длительность импульса лазерного излучени  не менее 2,5 мс..The laser soldering of the output of a semiconductor device to a metallized dielectric base is carried out by a defocused laser beam, by creating a groove in the output of the semiconductor device in the form of a groove whose width at the base is equal to the diameter of the laser beam directed into the recess. The angle between the edges of the groove bevel is chosen in the range from a + 35 to a + 55 °, where a is the angle of convergence of the laser beam, the wall thickness of the bottom of the groove is chosen in the range of 1/4 - 1/3 of the output diameter, and the thickness of the upper layer is soldered metallization of the dielectric base is not less than 12 microns, and the laser pulse duration is not less than 2.5 ms.

В зависимости от длины па ного шва, диаметра дефокусированного лазерного луча и шага расположени  п тен нагревани  вывода нагревание вывода провод т в нескольких точках, в которые направлен лазерный луч.Depending on the length of the weld seam, the diameter of the defocused laser beam, and the pitch of the location of the heating spot of the output, the heating of the output is carried out at several points where the laser beam is directed.

Количество точек дл  образовани  па ного шва определ ют из соотношени The number of points for the formation of a solder joint is determined from the ratio

п к4--1. ап к4--1. but

где п - количество точек, шт.,where n is the number of points, pieces

I - длина па ного шва, мм,I is the length of the foot weld, mm,

d - диаметр дефокусированного лазерного луча, мм;d is the diameter of the defocused laser beam, mm;

ч Чh h

ЧH

К - коэффициент перемещени  зон нагревани .K - coefficient of movement of the heating zones.

Выбранна  толщина стенки дна паза в выводе обеспечивает стабилизацию процесса лазерной пайки. В случае увеличени  толщины стенки дна паза за пределы 1/3 диаметра вывода дл  проведени  пайки требуетс  больша  затрата энергии лазерного луча. Уменьшение толщины стенки менее 1/4 диаметра вывода приводит к нестабильности процесса пайки, Толщина сло  припо , покрывающего металлизацию основани , не менее 12 мкм требуетс  дл  получени  хорошего пропаивани  места соединени .The selected wall thickness of the bottom of the groove in the output ensures the stabilization of the process of laser soldering. In the case of an increase in the wall thickness of the bottom of the groove beyond 1/3 of the diameter of the outlet, a large expenditure of energy of the laser beam is required for soldering. Reducing the wall thickness to less than 1/4 of the output diameter leads to instability of the soldering process. The thickness of the solder layer covering the base plating is at least 12 microns required to obtain good soldering of the joint.

Длительность импульса лазерного луча составл ет не менее 2,5 мс, определ етс  достаточным временем прогревани  материалов вывода и металлизации диэлектрического основани  дл  плавлени  и растекани  припо  и заполнени  зазоров припоем. Результаты выполнени  лазерной пайки вывода, имеющего различные конструктивные характеристики паза, при определенной толщине покрыти  и величине длительности импульса, излучени  и характеристики прочности соединени  представлены в таблице.The pulse duration of the laser beam is at least 2.5 ms, determined by the sufficient heating time of the output materials and the metallization of the dielectric base for melting and spreading the solder and filling the gaps with solder. The results of laser soldering of the output, which has various structural characteristics of the groove, with a certain thickness of the coating and the magnitude of the pulse duration, radiation and strength characteristics of the connection are presented in the table.

Пример. Осуществл ли пайку лучом лазера медного вывода полупроводииково- го прибора с металлизированными диэлектрическими основани ми. Диаметр медного вывода был равен 400 мкм, а металлизированное основание представл ло собой си- талловую подложку толщиной 500 мкм, на которую были нанесены следующие металлизации в следующей последовательности: слой хрома толщиной 500 А обеспечивает адгезию последующих металлизированных слоев к основанию; слой меди толщиной 8 мкм, выполн ющий функцию электрического проводника, слой никел  (2 мкм), обеспечивающий защиту медного сло  от окислени  и коррозии. Последним слоем был припой толщиной 12 мкм. Этот слой обеспечивает получение па ного соединени . В качестве припо  был выбран сплав олово - висмут.Example. Whether the laser beam soldered a copper lead of a semiconducting device with metallized dielectric bases. The diameter of the copper output was 400 µm, and the metallized base was a 500 µm thick metallic substrate, on which the following metallizations were deposited in the following sequence: a chromium layer 500 A thick provides adhesion of the subsequent metallized layers to the base; a copper layer with a thickness of 8 microns, performing the function of an electrical conductor, a layer of nickel (2 microns) providing protection of the copper layer against oxidation and corrosion. The final layer was solder 12 microns thick. This layer provides solder joints. A tin-bismuth alloy was chosen as a solder.

Медный вывод был предварительно отформован и имел следующие конструктив- ные размеры:The copper output was preformed and had the following structural dimensions:

ширина паза (Ь) 0,5 мм; толщина дна паза вывода ( 5i) 100 мкм; толщина сло - припо  из сплава олово-висмут (д) 12 мкм;groove width (b) 0.5 mm; bottom groove thickness (5i) 100 microns; the thickness of the layer is solder from an alloy of tin-bismuth (d) 12 μm;

угол скоса кромок паза вывода ( а ) 60°; длина па ного шва (I) 1,5 мм; диаметр медного вывода (da) 0,4 мм, коэффициент шага па ного соединени  (К) 1,0.the bevel angle of the edges of the groove output (a) 60 °; the length of the foot weld (I) is 1.5 mm; the diameter of the copper lead (da) is 0.4 mm, the step ratio of the solder joint (K) is 1.0.

Число точек дл  образовани  па ного соединени  определ ли по формуле:The number of points for the formation of a paired compound was determined by the formula:

- 1 2точки- 1 2 points

n K-i--1 1,n K-i - 1 1,

Дл  получени  сравнительных данных проводилась пайка лучом лазера медного вывода к металлизации диэлектрического основани . Вывод имел различные конструктивные размеры: Ь,д-, а .To obtain comparative data, a copper laser beam was soldered to the metallization of the dielectric base with a laser beam. The output had various structural dimensions: b, d-, a.

На фиг. 1 показано соединение вывода полупроводникового прибора с металлизированной диэлектрической пластиной; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.FIG. 1 shows the connection of the output of a semiconductor device with a metallized dielectric plate; in fig. 2 is a section A-A in FIG. one.

Полупроводниковый прибор, изготавливаемый с использованием способа лазерной пайки, изображен на фиг. 1, где лазерный диод 1 устанавливают на медной пластине 2, присоедин ют к металлизированной ситалловой подложке 3 проводниками 4. Медный вывод 5, имеющий паз длиной I, припаивают к пластине 3,  вл ющейс  металлизированным диэлектрическим основанием . Места непосредственного контакта лазерного луча с дном паза обозначены позицией 7.A semiconductor device manufactured using laser soldering is shown in FIG. 1, where the laser diode 1 is mounted on a copper plate 2, attached to the metallized sitall substrate 3 with conductors 4. A copper lead 5, having a groove of length I, is soldered to the plate 3, which is a metallized dielectric base. Places of direct contact of the laser beam with the bottom of the groove are indicated by the position 7.

На фиг. 2 изображен лазерный луч 6, нагревающий дно паза шириной Ь, причем угол сходимости лазерного луча а, а угол между кромками скоса паза составл ет он причем «1 а + (35 - 55°), толщина стенки дна паза 5i а толщина сло -припо  из сплава олово - висмут $2.FIG. 2 shows a laser beam 6, heating the bottom of the groove of width b, the angle of convergence of the laser beam a, and the angle between the edges of the bevel of the groove is 1 1 a + (35 - 55 °), the wall thickness of the bottom of the groove 5i alloy tin - bismuth $ 2.

При выборе режима пайки и конструктивных характеристик паза дл  проведени  пайки с определенными прочностью и качеством соединени  следует руководствоватьс  таблицей.When choosing the soldering mode and the structural characteristics of the groove for soldering with a certain strength and quality of the joint, you should follow the table.

Использование изобретени  позвол ет повысить процент выхода годных изделий, производительность труда за счет сокращени  времени прогревани  зоны пайки, кроме того, позвол ет создавать полупроводниковые приборы, допускающие высокие токовые нагрузки.The use of the invention allows to increase the percentage of yield of products, labor productivity by reducing the time of heating of the soldering zone, in addition, allows you to create semiconductor devices that allow high current loads.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ лазерной пайки вывода полупроводникового прибора к металлизированному диэлектрическому основанию, согласно которому вывод устанавливают на слой припо , нанесенный на поверхность металлизации, а пайку осуществл ют дефо- кусированным лазерным лучом, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества и прочности па ного соединени , в выводе выполн ют углубление в виде паза , ширина которого у основани  равна диаметру лазерного луча, направленного в углубление, угол между кромками скоса паза выбирают в диапазоне от а +35° до а +A method of laser soldering of a semiconductor device output to a metallized dielectric base, according to which the output is placed on a layer of solder deposited on the surface of metallization, and the soldering is carried out with a defocused laser beam, characterized in that, in order to improve the quality and strength of the solder joint, To the output, a groove is made in the form of a groove, the width of which at the base is equal to the diameter of the laser beam directed into the groove; the angle between the edges of the groove of the groove is chosen in the range from a + 35 ° to a + +55 , где а - угол сходимости лазерного луча , толщину стенки дна паза выбирают в диапазоне 1/4-1/3 диаметра вывода, причем толщина сло  припо  на металлизированном диэлектрическом основании не менее 12 мкм, а длительность импульса лазерного излучени  не менее 2,5 мс+55, where a is the angle of convergence of the laser beam, the wall thickness of the bottom of the groove is chosen in the range of 1 / 4-1 / 3 of the output diameter, and the thickness of the solder layer on the metallized dielectric base is at least 12 µm, and the pulse duration of the laser radiation is at least 2, 5 ms Примечание. При проведении Экспериментов принимались следующие значени  величин: диаметр лазерного луча 0,5 м«; воздействие лазерного пуча осу- цествл лось на дно трапециевидного паза; коэффициент К выбиралс  равным 1,0 отношени  диаметра луча к рассто нию между точками засветок лучом; плотность энергии излучени  была неизменнойNote. During the experiments, the following values were taken: laser beam diameter 0.5 m; the impact of the laser beam occurred at the bottom of the trapezoidal groove; the coefficient K was chosen equal to 1.0 of the ratio of the diameter of the beam to the distance between the points of illumination of the beam; radiation energy density was unchanged Фиг.11 А-АAa Фиг. 2FIG. 2
SU894709420A 1989-06-26 1989-06-26 Method of laser soldering of semiconductor device lead to a metallized dielectric substrate SU1697991A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894709420A SU1697991A1 (en) 1989-06-26 1989-06-26 Method of laser soldering of semiconductor device lead to a metallized dielectric substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894709420A SU1697991A1 (en) 1989-06-26 1989-06-26 Method of laser soldering of semiconductor device lead to a metallized dielectric substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1697991A1 true SU1697991A1 (en) 1991-12-15

Family

ID=21456198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894709420A SU1697991A1 (en) 1989-06-26 1989-06-26 Method of laser soldering of semiconductor device lead to a metallized dielectric substrate

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1697991A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
За вка GB Ns 2143759, кл. В 23 К 15/00, 20.02.1985. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100758760B1 (en) Circuit device and manufacturing method of the same
US6316737B1 (en) Making a connection between a component and a circuit board
US4531044A (en) Method of laser soldering
CN111261390B (en) Wound coil component and method for manufacturing wound coil component
US4341942A (en) Method of bonding wires to passivated chip microcircuit conductors
US10892671B2 (en) Electrically conductive copper components and joining processes therefor
US3294951A (en) Micro-soldering
EP0117348B1 (en) Bonding leads to semiconductor devices
US4183137A (en) Method for metalizing holes in insulation material
JPH0136254B2 (en)
CN1217248A (en) Laser welding method
US6173887B1 (en) Method of making electrically conductive contacts on substrates
WO2019030254A1 (en) Method for producing a power module
US5306891A (en) Laser welding process for attaching metal to ceramic substrate
EP0945880A2 (en) Surface-mount coil
SU1697991A1 (en) Method of laser soldering of semiconductor device lead to a metallized dielectric substrate
CN1312670A (en) Formation of metal interconnection structure
US3523039A (en) Transition metal oxide bodies having selectively formed conductive or metallic portions and methods of making same
US4303480A (en) Electroplating of thick film circuitry
CA1135871A (en) Method of bonding wires to passivated chip microcircuit conductors
US4344107A (en) Solid tantalum capacitor with clean riser
EP2144284A1 (en) Method for manufacturing a connecting contact on a semiconductor device for power electronics and electronic component with a connecting contact on a semiconductor device manufactured in this way
WO1984002867A1 (en) Method of laser soldering
DE69929766T2 (en) Method for electrically connecting IGBTs mounted on an IC
JP2792650B2 (en) Method for manufacturing multilayer circuit board