5.6. Пайка золота в изделиях микроэлектроники оловянно-индиевыми припоями

Внутренние сборка и монтаж ППИ включают в себя операции по установке, закреплению кристаллов в корпусе и выполнению электрических соединений между контактными площадками кристалла и корпуса. Присоединение выводов осуществляется пайкой, термокомпрессионной или ультразвуковой сваркой, сваркой косвенным импульсным подогревом либо расщепленным электродом.

При монтаже золотой микропроволоки к контактным площадкам подложек наиболее широко применяется односторонняя контактная сварка с расщепленным электродом. В этом случае импульс тока проходит через сварочный инструмент, соединяемую проволоку и контактную площадку. Косвенный импульсный нагрев осуществляется при подаче импульса тока на У-образный сварочный инструмент в момент сварки.

Пайку золотой проволоки к контактным площадкам микросборок чаще всего осуществляют импульсным косвенным нагревом с помощью термокарандаша, при котором импульс тока подается от заряженного конденсатора. Следует отметить, что вопросы формирования надежных контактов с использованием золотой проволоки и низкотемпературных припоев еще полностью не решены. Если удалось, в частности, получить прочные паяные соединения с помощью индиевых припоев, то нельзя не учитывать то, что процессы старения протекают в этих соединениях с большей скоростью, чем при использовании оловянно-свинцовых припоев. Поэтому при решении применять тот или иной припой необходимо учитывать конструкционные особенности ППИ и условия их эксплуатации. Знание процессов взаимодействия золотой проволоки с различными припоями как при пайке (в жидкой фазе припоев), так и при эксплуатации ППИ (в твердой фазе припоев) в конечном счете определяет качество и надежность контактных соединений.

В данном разделе рассмотрены особенности взаимодействия золота с оловянно-индиевыми припоями. Практический интерес представляют припои с концентрацией олова от 50 до 77 % (вес). Состав эвтектического сплава имеет температуру плавления 120 °С и содержит 50 % In и 50 % Sn (ПОИн50). Доэвтектические сплавы имеют очень узкий интервал кристаллизации и по температурным характеристикам не отличаются от эвтектического. Характеристики оловянно-индиевых припоев приведены в табл. 5.14.

Принципиально возможно получение припоев с любой температурой полного расплавления от 120 до 190 °С.

Табл. 5.14. Химический состав, температура плавления и структура оловянно-индиевых припоев

Марка	Содержание элементов, % (вес.)		Температура, °С		Структура
	Sn	In	в начале плавления	полного расплавления
ПОИн50	50	50	120	120	Эвтектика (P + Y)
ПОИн60	60	40	120	150	γ + э(β+γ)
ПОИн70	70	30	120	170	γ + э(β+γ)
ПОИн77	77	23	120	190	γ + э(β+γ)