半导体功率模块芯片低空洞焊接研究

项罗毅，邵凌翔，颜廷刚

制造工艺

半导体功率模块芯片低空洞焊接研究

项罗毅，邵凌翔，颜廷刚

（常州瑞华电力电子器件有限公司，江苏常州213200）

芯片的焊接技术是功率模块制造最为重要的一环，芯片低空洞率焊接对功率模块的参数性能至关重要。主要通过不同的工装夹具和焊接方法比较了两种不同焊接方案，在此基础上选用Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Sb三种不同焊片进行真空焊接，利用X-Ray衍射仪、光学显微镜等测试手段，对微观组织进行了分析，发现Ag元素对合金组织有很好的润湿性，对减少焊接层空洞有利。

芯片；低空洞；真空焊接

功率模块芯片的焊接质量与模块的参数性能指标息息相关，特别是焊接层的质量[1]。焊接层不但为芯片与基片之间提供机械连接，还是芯片的导热通道，同时还将承担导电功能。通常在焊接过程中，焊接空洞是芯片焊接面临的主要问题[2]。因此，芯片低空洞焊接的研究对提高功率模块使用寿命至关重要。本文通过不同的焊接方法，在此基础上选用Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Sb三种不同焊料，优选芯片低空洞焊接工艺。

1 实验材料的选择及制备

（1）基片材料的选择。焊接时基片的可焊性对焊接质量有很大的影响，其作用是有效、可靠地粘合芯片表面。因此基片的选择就非常重要。本实验所选用的是表面镀镍的钼片。

（2）焊片材料的选择。本实验先选用的是三种低温锡合金SnCu0.7、SnSb5、SnAg3.5焊片，其厚度的规格为0.14 mm，作为焊接层钎料。上述锡合金焊片主要性能见表1.

表1 锡合金焊片的物理性能