一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的焊料分布的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的焊料分布，屬于半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，涉及一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體器件是指利用半導(dǎo)體材料制備出來的分立器件。根據(jù)不同的半導(dǎo)體材料，不同的工藝和幾何結(jié)構(gòu)，科研人員已經(jīng)研制出了各種各樣功能各異的半導(dǎo)體器件。這些半導(dǎo)體器件廣泛應(yīng)用于信息存儲、通信、軍事和醫(yī)療等領(lǐng)域。這就要求半導(dǎo)體器件具有性能優(yōu)異、體積小、重量輕和功耗低等特點。為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，對半導(dǎo)體器件散熱模塊的制備工藝提出了很高的要求。
[0003]影響半導(dǎo)體器件制備工藝中最為主要的因素是燒結(jié)工藝。目前，半導(dǎo)體器件散熱模塊的制備工藝中最為主要的是對于半導(dǎo)體器件的燒結(jié)工藝，無論是回流焊技術(shù)或者其他的燒結(jié)方式，都是利用加熱的原理將管芯燒結(jié)到熱沉上，但是，在燒結(jié)過程中，由于焊料熔融后冷卻會出現(xiàn)焊料隆起成球狀的現(xiàn)象，容易攀爬至管芯的有源區(qū)從而造成芯片短路或者阻擋芯片出光的現(xiàn)象，這些都會嚴(yán)重影響半導(dǎo)體器件的成品率、可靠性和穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述由于熱沉和管芯在燒結(jié)過程中容易引起的焊料隆起，向管芯攀爬從而造成管芯短路或者擋光的問題，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的焊料分布結(jié)構(gòu)，可以有效地引導(dǎo)焊料在燒結(jié)時向熱沉方向流動，防止焊料降溫后冷卻成球狀，并攀爬至管芯造成擋光和芯片短路現(xiàn)象，有效地解決了現(xiàn)有半導(dǎo)體器件燒結(jié)過程中出現(xiàn)短路或者擋光的問題，提高了器件的成品率、可靠性和穩(wěn)定性。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的焊料分布結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括熱沉(I)、第一焊料層(2)、第二焊料層(3)、芯片(4);第一焊料層(2)設(shè)置在熱沉
(I)上方，第二焊料層(3)設(shè)置在熱沉⑴的側(cè)面并與第一焊料層⑵連接，芯片⑷設(shè)置在在第一焊料層(2)上方，為上下電極結(jié)構(gòu)。
[0006]所述的熱沉(I)為具有散熱能力的熱沉材料，熱沉材料為銅或鎢銅或鉬銅或陶瓷材料或金剛石或Si或SiC或AlSiC或CuW90或CuW55 ;陶瓷材料為粘土或氧化鋁或高嶺土或氮化鋁或氮化硅或碳化硅或六方氮化硼。
[0007]所述第一焊料層(2)為能夠起到連接芯片與熱沉作用的焊料材料，焊料材料為In或SnPb或AuSn或AgSn或SnAgCu或Pb-Sn合金或焊錫或?qū)щ娿y楽。
[0008]所述第二焊料層(3)為能夠起到連接芯片與熱沉作用的焊料材料，焊料材料為In或SnPb或AuSn或AgSn或SnAgCu或Pb-Sn合金或焊錫或?qū)щ娿y楽。
[0009]所述第一焊料層(2)和第二焊料層(3)為同一種材料或不同種材料。
[0010]所述芯片(4)是半導(dǎo)體器件，半導(dǎo)體器件是半導(dǎo)體發(fā)光二極管或光電探測器或半導(dǎo)體激光器或光電池或集成電路或其他半導(dǎo)體器件。
[0011]所述第二焊料層(3)的形狀是矩形或梯形或弧形或不規(guī)則形狀。
[0012]所述第二焊料層(3)的豎直長度大于第一焊料層(2)的厚度。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:在熱沉I 一側(cè)面也生長了一層第二焊料層3，第二焊料層3的作用主要是在燒結(jié)過程中引導(dǎo)隆起的第一焊料層2向熱沉I 一側(cè)流動，從而有效的阻止了第一焊料層2向管芯4方向攀爬，實施效果對比如附圖2所示，這樣便可以有效的防止由于第一焊料層2向管芯4方向攀爬造成管芯4短路或者擋光的問題，提高了器件的成品率、可靠性和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0014]圖1:燒結(jié)后管芯與熱沉的側(cè)視圖。
[0015]圖2:實施效果對比圖。
[0016]圖3:采用本發(fā)明焊料分布的半導(dǎo)體激光器芯片。
[0017]圖中:1、熱沉，2、第一焊料層，3、第二焊料層，4、管芯，5、合金過程中隆起的焊料，
6、銅熱沉，7、陶瓷片，8、銅帶，9、陶瓷片上的金層，10、金線，11、半導(dǎo)體激光器芯片，12、第一銦層，13、第二銦層。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明提供的改進(jìn)的半導(dǎo)體器件的焊料分布結(jié)構(gòu)，提供一種具體的實施方式，以半導(dǎo)體激光器為例，銦為焊料，在銅熱沉上進(jìn)行燒結(jié)，包括:
[0019]SI對銅熱沉(6)進(jìn)行清洗處理，從而去除銅熱沉(6)表面的氧化銅，清洗完后用去離子水沖洗；
[0020]S2將清洗處理完的銅熱沉(6)放置蒸發(fā)臺上，在銅熱沉(6)的表面蒸鍍一層金；
[0021]S3將表面蒸鍍上金層的銅熱沉(6)放置在鍍銦液中，采用電化學(xué)的方法在鍍金的銅熱沉(6)上放置管芯一面蒸鍍一層第一銦層(12);
[0022]S4按上述S3所述的電化學(xué)方法，用特定的夾具在表面蒸鍍上金層的銅熱沉(6)靠近出光面一側(cè)蒸鍍一層第二銦層(13)，第二銦層(13)的作用主要是為了在后續(xù)的合金過程中引導(dǎo)隆起的第一銦層(12)向銅熱沉(6) —側(cè)流動，從而有效的阻止了第一銦層(12)向半導(dǎo)體激光器芯片(11)方向攀爬；
[0023]S5利用磁控濺射將陶瓷片(7)的正反兩面濺射厚金，從而形成陶瓷片上的金層
(9)ο陶瓷片上的金層(9)的作用主要是為了將半導(dǎo)體激光器芯片(11)的P極和N極引出到測試設(shè)備上進(jìn)行測試；
[0024]S6將蒸鍍好銦層的銅熱沉(6)放在夾具的固定槽里，用吸附機(jī)在顯微鏡下將半導(dǎo)體激光器芯片(11)放在銅熱沉(6)上，在此處需要確保半導(dǎo)體激光器芯片(11)的出光面與銅熱沉(6)邊緣對齊；同時，用吸附機(jī)在顯微鏡下將陶瓷片(7)放在銅熱沉(6)上，然后將夾具推到加熱爐中，通入氮氣將加熱爐中的空氣排空，將加熱爐合金；
[0025]S7合金結(jié)束后，將金線(10)從陶瓷片(7)引到半導(dǎo)體激光器芯片(11)上，然后在陶瓷片(7)上引出銅帶(8)，然后將器件裝配到T0-3基座上，最后用半導(dǎo)體激光器測試儀進(jìn)行測試。
【主權(quán)項】
1.一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的焊料分布結(jié)構(gòu)，其特征在于:該結(jié)構(gòu)包括熱沉(1)、第一焊料層(2)、第二焊料層(3)、芯片(4);第一焊料層(2)設(shè)置在熱沉(I)上方，第二焊料層(3)設(shè)置在熱沉⑴的側(cè)面并與第一焊料層(2)連接，芯片⑷設(shè)置在在第一焊料層⑵上方，為上下電極結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的焊料分布結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的熱沉(I)為具有散熱能力的熱沉材料，熱沉材料為銅或鎢銅或鉬銅或陶瓷材料或金剛石或Si或SiC或AlSiC或CuW90或CuW55 ;陶瓷材料為粘土或氧化鋁或高嶺土或氮化鋁或氮化硅或碳化硅或六方氮化硼。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的焊料分布結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一焊料層(2)為能夠起到連接芯片與熱沉作用的焊料材料，焊料材料為In或SnPb或AuSn或AgSn或SnAgCu或Pb-Sn合金或焊錫或?qū)щ娿y楽。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的焊料分布結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二焊料層(3)為能夠起到連接芯片與熱沉作用的焊料材料，焊料材料為In或SnPb或AuSn或AgSn或SnAgCu或Pb-Sn合金或焊錫或?qū)щ娿y楽。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的焊料分布結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一焊料層(2)和第二焊料層(3)為同一種材料或不同種材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的焊料分布結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述芯片(4)是半導(dǎo)體器件，半導(dǎo)體器件是半導(dǎo)體發(fā)光二極管或光電探測器或半導(dǎo)體激光器或光電池或集成電路或其他半導(dǎo)體器件。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的焊料分布結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二焊料層(3)的形狀是矩形或梯形或弧形或不規(guī)則形狀。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的焊料分布結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二焊料層(3)的豎直長度大于第一焊料層(2)的厚度。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的焊料分布結(jié)構(gòu)，其特征在于:半導(dǎo)體激光器中，銦為焊料，在銅熱沉上進(jìn)行燒結(jié)，其實施過程包括如下， SI對銅熱沉(6)進(jìn)行清洗處理，從而去除銅熱沉(6)表面的氧化銅，清洗完后用去離子水沖洗； S2將清洗處理完的銅熱沉(6)放置蒸發(fā)臺上，在銅熱沉￠)的表面蒸鍍一層金； S3將表面蒸鍍上金層的銅熱沉(6)放置在鍍銦液中，采用電化學(xué)的方法在鍍金的銅熱沉(6)上放置管芯一面蒸鍍一層第一銦層(12); S4按上述S3所述的電化學(xué)方法，用特定的夾具在表面蒸鍍上金層的銅熱沉(6)靠近出光面一側(cè)蒸鍍一層第二銦層(13)，第二銦層(13)的作用主要是為了在后續(xù)的合金過程中引導(dǎo)隆起的第一銦層(12)向銅熱沉(6) —側(cè)流動，從而有效的阻止了第一銦層(12)向半導(dǎo)體激光器芯片(11)方向攀爬； S5利用磁控濺射將陶瓷片(7)的正反兩面濺射厚金，從而形成陶瓷片上的金層(9)。陶瓷片上的金層(9)的作用主要是為了將半導(dǎo)體激光器芯片(11)的P極和N極引出到測試設(shè)備上進(jìn)行測試； S6將蒸鍍好銦層的銅熱沉(6)放在夾具的固定槽里，用吸附機(jī)在顯微鏡下將半導(dǎo)體激光器芯片(11)放在銅熱沉(6)上，在此處需要確保半導(dǎo)體激光器芯片(11)的出光面與銅熱沉(6)邊緣對齊；同時，用吸附機(jī)在顯微鏡下將陶瓷片(7)放在銅熱沉(6)上，然后將夾具推到加熱爐中，通入氮氣將加熱爐中的空氣排空，將加熱爐合金； S7合金結(jié)束后，將金線(10)從陶瓷片(7)引到半導(dǎo)體激光器芯片(11)上，然后在陶瓷片(7)上引出銅帶(8)，然后將器件裝配到TO-3基座上，最后用半導(dǎo)體激光器測試儀進(jìn)行測試。
【專利摘要】一種半導(dǎo)體器件散熱模塊的焊料分布結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括熱沉、第一焊料層、第二焊料層、芯片；第一焊料層設(shè)置在熱沉上方，第二焊料層設(shè)置在熱沉的側(cè)面并與第一焊料層連接，芯片設(shè)置在第一焊料層上方，為上下電極結(jié)構(gòu)。通過在熱沉一側(cè)面也生長了一層第二焊料層，第二焊料層的作用主要是在燒結(jié)過程中引導(dǎo)隆起的第一焊料層向熱沉一側(cè)流動，從而有效的阻止了第一焊料層向管芯方向攀爬，這樣便可以有效的防止由于第一焊料層向管芯方向攀爬造成管芯短路或者擋光的問題，提高了器件的成品率、可靠性和穩(wěn)定性。
【IPC分類】H01L23/367
【公開號】CN104966705
【申請?zhí)枴緾N201510409480
【發(fā)明人】崔碧峰, 李莎, 黃欣竹, 孔真真
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月13日