GaAs和GaN裸片组件和处理程序-Qorvo.PDF

白皮书 GaAs 和 GaN 裸片组件和处理程序 Qorvo 应用工程部门员工 摘要 本白皮书概述了电子组件中使用GaN 和 GaAs 微波单芯片集成电路 (MMIC) 的适当处理方法、元件布局、最佳贴装方法 以及互联技术。 页码| 1 Qorvo 白皮书：GaAs 和 GaN 组件和处理程序 GaAs 和 GaN 裸片组件和处理程序 元件布局 注意：GaAs 和 GaN MMIC 对静电放电 (ESD) 非常敏感。应对接地设备、环境、工作站和操作人员采取适当的预防措 施，以最小化/消除在裸片处理、组装和封装期间的 ESD 。操作人员应佩戴适当的 ESD 接地手环。测试和组装设备和基 站应适当接地并定期测试，以确保符合ESD 规范。 元件布局涉及元件在电路和微波模块组装中的拾取和布局。只能使用自动或半自动拾取系统和适当的拾取工具来拾取 GaAs 和 GaN MMIC 。真空笔和/或真空筒夹是首选的拾取方法。尽管可以使用镊子，但可能导致MMIC 边缘出现缺口。 这些缺口可能会使裂纹蔓延整个 MMIC ，产生可靠性问题。拾取参数需要仔细定义，以免损坏 MMIC 的上表面或下表面。 任何自动布局时，应避免空气桥位置，防止造成空气桥变形以及其他损坏。在自动操作模式中，由于 GaAs 器件的脆性， 拾取和布局期间的冲击力至关重要。GaN MMIC 更为稳固些，但由于上述原因，处理裸片时仍应小心谨慎。在 GaAs 和 GaN 产品上进行拾取和放置操作之前，应进行一次评估，以确定具体设备可接受的力量配置。 元件布局组件注意事项： • 真空笔和/或真空筒夹是首选的拾取方法 • 避免在拾取和布局时避开空气桥 • 自动配置模式中，冲击力至关重要 焊接 建议使用溶剂清洗预成型焊片和基板/ 封装，以去除加工、封装、处理等过程中任何已有的表面污物。GaAs 和 GaN MMIC 在回流之前可使用氧气或等离子清洗流程进行清洗；然而，如果 MMIC 在干氮环境中存储适当，便无需清洗。 利用回流工艺进行焊接，在此期间预成型焊片应达到其熔解温度，并应将 GaAs 和 GaN 裸片贴装至基板或基片材料上。 当合金与两个表面均已加热时，贴装操作也就完成了，合金会在特定温度下熔化，具体取决于其元素组成。由于其金属 特性，焊接合金可在两个表面之间实现最佳的电气和热连接性，以及机械完整性。 由于金锡合金（金锡含量比为 80/20 ）可与金基元件完美兼容，且具有长期可靠性，因此是业内GaAs 和 GaN 焊接装配 最常用的合金。AuSn 焊料往往作为预成型焊片提供，通常厚度为 0.5-2 mil ，切割后比待焊接 MMIC 小几 mil 。 由于 AuSn 焊料是硬焊料，而 GaAs 是非常易碎的材料，所以必须特别小心，以确保基板或基片材料的热膨胀系数 (CTE) 与 GaAs 的 CTE (5.73 ppm/°C) 匹配。虽然与 GaAs 相比，SiC 基GaN 使用 AuSn 焊料时更为稳固，但在组件设计过 程中仍应注意基础 CTE 。可接受的典型 CTE 范围（CTE 值为 6 至 10 ppm/°C）会使 GaAs 处于稍微受压的位置。在这 个 CTE 范围内的一些材料包括 Al O 、Cu-W、Cu-Mo 以及常见的铁镍合金 Alloy 46 。不得使用 CTE 低于 GaAs CTE 的 2 3 材料（铁镍钴合金或氮化铝合金），因为在组装期间或在环境暴露或调节时，器件所用材料的应力破裂性可能会进一步 发展。适用于 GaAs 的基础材料亦可用于 GaN 器件，且不会造成任何损坏。GaN 可采用具有不同 CTE 值的材料，但是 必须进行适当的机械分析，以确保所用方法的热循环具有适当的接合强度和鲁棒性。 页码| 2 Qorvo 白皮书：GaAs 和 GaN 组件和处理程序 大多数微波组件在采用合成气体气氛的传送带式熔炉中进行回流。由于熔炉内的还原气氛，在贴装操作期间无需使用助 焊剂。合成气体或氢气气氛可适当减少贴装表面上的氧化物。在许多情况下，需使用固件将 MMIC 对齐和/或压低到位， 以防止在通过传送系统移动期间组件内部发生位移，并防止由于焊料达到其熔点时裸片下方弯月面成形而可能导致的 MMIC