車用芯片焊接材料的優(yōu)化分析

影響線焊接優(yōu)化的因素包括焊接材料、焊接時(shí)間、焊接壓力和焊接功率，其它影響因素包括焊板的清潔程度、表面氧化度，以及金屬線在電子火焰噴射時(shí)的氧化程度和保護(hù)氣體的流速。本文采用直徑為50μm的銅金屬線評(píng)估不同芯片焊接材料在其它焊接條件相同情況下對(duì)粗銅線和鍍金鈀板焊接的影響。

根據(jù)使用環(huán)境的需求，車用芯片集成電路對(duì)焊接材料的熱穩(wěn)定性有非常嚴(yán)格的要求，一些聚合物焊接材料即使采用鉛表面處理等措施，仍然達(dá)不到濕度敏感等級(jí)的要求，因此采用軟焊接材料或許成為最可能的解決方法。

軟焊接材料有自身最合適的工作條件。本文通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法（DOE）對(duì)軟焊接材料的焊接進(jìn)行優(yōu)化分析，得到最優(yōu)的焊接溫度為220℃。為防止銅燒球（燒球過程又稱為形球過程，是實(shí)現(xiàn)芯片互連的重要環(huán)節(jié)）形成過程中的氧化，試驗(yàn)使用氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚怏w作為保護(hù)氣體，通過焊球剪切和推力試驗(yàn)檢驗(yàn)焊接強(qiáng)度，并根據(jù)客戶對(duì)汽車零部件的要求進(jìn)行濕度敏感等級(jí)測(cè)試。

試驗(yàn)表明，在相同焊接條件下，聚合焊接材料和軟焊接材料的焊接效果不同，因此銅金屬線焊接問題的主導(dǎo)因素可以確定為與焊料有關(guān)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在較高溫度（≥220℃）下，焊接的鍵合程度和焊球剪切試驗(yàn)性能與焊接材料模量具有較大的相關(guān)性。

B.SenthilKumaretal.2013 IEEEElectronicsPackaging TechnologyConference(EPTC 2013),Singapore-Dec.11-13, 2013.

編譯：周沖