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技术 | Technology – GaAs 和 GaN 组件

GaAs 和 GaN 裸片组件和处理程序

本文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连技术。

Qorvo 应用工程部门员工

元件布局 片应达到其熔解温度，并应将 GaAs 和 GaN 裸片
注意：GaAs 和 GaN MMIC 对静电放电（ESD） 贴装至基板或基片材料上。当合金与两个表面均
非常敏感。应对接地设备、环境、工作站和操作 已加热时，贴装操作也就完成了，合金会在特定
人员采取适当的预防措施，以最小化 / 消除在裸 温度下熔化，具体取决于其元素组成。由于其金
片处理、组装和封装期间的 ESD。操作人员应佩 属特性，焊接合金可在两个表面之间实现最佳的
戴适当的 ESD 接地手环。测试和组装设备和基站 电气和热连接性，以及机械完整性。
应适当接地并定期测试，以确保符合 ESD 规范。 由于金锡合金（金锡含量比为 80/20）可与金
元件布局涉及元件在电路和微波模块组装中 基元件完美兼容，且具有长期可靠性，因此是业内
的拾取和布局。只能使用自动或半自动拾取系统 GaAs 和 GaN 焊接装配最常用的合金。AuSn 焊料
和适当的拾取工具来拾取 GaAs 和 GaN MMIC。 往往作为预成型焊片提供，通常厚度为 0.5-2 mil，
真空笔和 / 或真空筒夹是首选的拾取方法。尽管 切割后比待焊接 MMIC 小几 mil。
可以使用镊子，但可能导致 MMIC 边缘出现缺口。 由于 AuSn 焊料是硬焊料，而 GaAs 是非常
这些缺口可能会使裂纹蔓延整个 MMIC，产生 易碎的材料，所以必须特别小心，以确保基板或
可靠性问题。拾取参数需要仔细定义，以免损坏 基片材料的热膨胀系数（CTE）与 GaAs 的 CTE
MMIC 的上表面或下表面。任何自动布局时，应 （5.73 ppm/℃）匹配。虽然与 GaAs 相比，SiC 基
避免空气桥位置，防止造成空气桥变形以及其他 GaN 使用 AuSn 焊料时更为稳固，但在组件设计
损坏。在自动操作模式中，由于 GaAs 器件的脆性， 过程中仍应注意基础 CTE。可接受的典型 CTE
拾取和布局期间的冲击力至关重要。GaN MMIC 范围（CTE 值为 6 至 10 ppm/℃）会使 GaAs 处于
更为稳固些，但由于上述原因，处理裸片时仍应 稍微受压的位置。在这个 CTE 范围内的一些材料
小心谨慎。在 GaAs 和 GaN 产品上进行拾取和放 包括 Al2O3、Cu-W、Cu-Mo 以及常见的铁镍合
置操作之前，应进行一次评估，以确定具体设备 金 Alloy 46。不得使用 CTE 低于 GaAs CTE 的材
可接受的力量配置。 料（铁镍钴合金或氮化铝合金），因为在组装期
元件布局组件注意事项 ： 间或在环境暴露或调节时，器件所用材料的应力
• 真空笔和 / 或真空筒夹是首选的拾取方法 ； 破裂性可能会进一步发展。适用于 GaAs 的基础
• 避免在拾取和布局时避开空气桥 ； 材料亦可用于 GaN 器件，且不会造成任何损坏。
• 自动配置模式中，冲击力至关重要。 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
焊接 具有适当的接合强度和鲁棒性。
建议使用溶剂清洗预成型焊片和基板 / 封装， 大多数微波组件在采用合成气体气氛的传送
以去除加工、封装、处理等过程中任何已有的表 带式熔炉中进行回流。由于熔炉内的还原气氛，
面污物。GaAs 和 GaN MMIC 在回流之前可使用 在贴装操作期间无需使用助焊剂。合成气体或氢
氧气或等离子清洗流程进行清洗 ；然而，如果 气气氛可适当减少贴装表面上的氧化物。在许多
MMIC 在干氮环境中存储适当，便无需清洗。 情况下，需使用固件将 MMIC 对齐和 / 或压低到
利用回流工艺进行焊接，在此期间预成型焊 位，以防止在通过传送系统移动期间组件内部发

28 化合物半导体 2017年第4期 www.compoundsemiconductorchina.net