Способ напайки кристалла полупроводниковых приборов на никелированную поверхность теплоотвода

 

Использование: технология полупроводниковых приборов. Сущность изобретения: при напайке кристалла на никелированную поверхность теплоотвода в вакууме нагрев сборки со скоростью 500 град/мин и откачку камеры начинают одновременно и осуществляют в течение 40-60 с. Охлаждение до 200-250°С осуществляют азотом, а до комнатной температуры - на атмосфере.

Изобретение относится к области полупроводникового производства и может быть использовано для напайки кристаллов полупроводниковых приборов на никелированную поверхность теплоотводов с использованием мягких припоев. Целью предлагаемого изобретения является увеличение производительности за счет создания принципиально нового технологического процесса. Предлагаемый способ напайки кристаллов полупроводниковых приборов на никелированную поверхность теплоотводов реализован следующим образом. Ленту с мерными никелированными теплоотводами транзисторов (из 10 штук) типа КТ837 помещают вместе с трафаретом, кристаллами и навесками припоя ПОС-40 в виде шариков на нагреватель вакуумной камеры. Одновременно включают нагреватель и откачку вакуума форвакуумным насосом. Вакуумная камера имеет объем 5 л. Форвакуумный насос - скорость откачки 5 л/с. В качестве нагревателей выбраны галогенные лампы мощностью 1000 Вт. В течение 40-60 с вакуум достигается не менее 5˙10^-1 мм рт.ст., температура на теплоотводе 400^оС при скорости роста температуры 500^оС/мин. Экспериментально установлено, что после отключения нагревателей за счет инерционности измерительной аппаратуры для данного теплоотвода рост температуры продолжается приблизительно 10 с при скорости разогрева 500^оС/мин и составляет 100^оС. В результате максимальная температура поверхности теплоотвода составляет не более 500^оС, что не приводит к нарушению поверхности алюминиевых контактов кристалла. При большой скорости разогрева припоя до высокой температуры 500^оС (гораздо выше температуры плавления припоя 230^оС), происходит быстрое расплавление припоя и формирование шарика за счет сил поверхностного натяжения окисной пленки. Уменьшение толщины окисной пленки за счет частичного растворения в припое, диссоциации и диффузии приводит к ее разрыву и растеканию чистого припоя по никелевой поверхности, так как при температуре 500^оС окислы никеля растворяются в припое. Далее за счет капиллярных сил чистый припой засасывается между кристаллом и теплоотводом и происходит качественная пайка на чистый припой. Следует отметить, что при значении вакуума менее 2˙10^-1 мм рт.ст. в процессе пайки наблюдается заметное окисление разогретых поверхностей, увеличение величины вакуума свыше 5˙10^-1 мм рт.ст. не оказывает влияния на течение процесса пайки, лишь удлиняя его, и тем самым снижает его производительность. Следовательно, выбранная величина вакуума 5˙10^-1 мм рт.ст. является оптимальной и обеспечивает достижение цели изобретения. Затем камера продувается азотом с целью охлаждения сборки до 200-250^оС в течение 30-40 с, после чего сборку извлекают из камеры для полного остывания на воздухе, и камера готова к новому циклу. Нет необходимости охлаждать сборки в камере азотом до комнатной температуры. Это является непроизводительной тратой времени и снижает производительность процесса. В то же время при извлечении сборки из камеры при температуре 300-400^оС на воздух никелевые покрытия окисляются (желтеют), что приводит к браку продукции. Таким образом, оптимальная температура сборок при извлечении их из камеры - 200-250^оС. Использование предлагаемого способа напайки кристаллов резко повышает производительность труда, что позволяет применять его при массовом выпуске полупроводниковых приборов. Помимо этого, упрощается используемая оснастка, отпадает необходимость в наличии станции для получения водорода.

Формула изобретения

СПОСОБ НАПАЙКИ КРИСТАЛЛА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ НА НИКЕЛИРОВАННУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ТЕПЛООТВОДА, включающий помещение в герметичную камеру теплоотвода, трафарета, кристалла и навески припоя, откачку камеры, нагрев сборки, прекращение откачки и введение в камеру нейтрального газа, содержащего азот для охлаждения сборки, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности процесса, нагрев сборки со скоростью 500^oС/мин и откачку камеры начинают одновременно и осуществляют в течение 40 - 60 с, охлаждение азотом осуществляют до 200 - 250^oС, а охлаждение до температуры окружающей среды осуществляют вне камеры.