CN101740429A - 一种基板倒装焊工艺 - Google Patents

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林小芹
罗乐
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    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
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Abstract

本发明涉及一种大变形预压的基板倒装焊工艺。其特征在于首先在基板上印刷助焊剂，待助焊剂涂覆、芯片与基板对准之后，在芯片端的吸头一侧加上一定的预压力，使得凸点在预压力下发生大变形，更有效地与PCB上的Cu焊盘紧密互连，在随后的回流过程中焊点在表面张力的作用下恢复焊点的高度。本发明大大地提高了高密度焊点与PCB基板之间的互连良率，基本可达100％的互连，甚至在阵列凸点的共面性差的情况下，或者在焊点与Cu焊盘之间的对准偏差严重的情况下，焊点与PCB基板之间也能达到可靠的互连。本发明解决了高密度凸点与焊盘的导通率不良的问题，焊接强度高，工艺稳定性好，可重复性高。

Description

一种基板倒装焊工艺
技术领域
本发明涉及一种基板倒装焊工艺，更确切地说涉及一种大变形预压的基板倒装焊工艺，属于电子封装领域。
背景技术
传统的倒装焊工艺首先在基板上印刷助焊剂，助焊剂在回流焊之前起到将芯片固定在焊盘位置的作用，并且在回流时起到减少氧化的作用。待助焊剂印刷完毕后将基板放置在倒装焊机基台上，将划片后的芯片凸点朝下放置在载片台上，利用真空吸头从背面拾取芯片，利用分光镜进行凸点与基板上焊盘的对准后，吸头将芯片焊球贴装在基板焊盘上。在贴装芯片时除了要注意焊球与焊盘的对准外，还要注意芯片与基板的平行，这样才能保证每个焊球与焊盘接触。贴装之后将样品移至回流炉中进行回流，样品的转移过程必须十分小心，避免振动，以免影响焊点的定位。传统的倒装焊工艺对于芯片焊点的共面性要求高，工艺难以控制，稳定性差，得到的倒装焊互连组件的导通率不高，焊点与基板焊盘之间出现接触不良以及焊接强度低的问题[1.Xiao G W，Chan P C H，Teng A，et al.Reliability Study and Failure Analysis ofFine Pitch Solder Bumped Flip Chip on Low-Cost Printed Circuit Board Substrate.Proc.of 51st International Conference on Electronic Components and Technology，2001：598.2.Wolflick P.Feldman K.Lead-Free Low-Cost Flip-Chips ProcessChain：Layout Process，Reliability.International Electronics ManufacturingTechnology(IEMT)Symposium，2002：27.]。
发明内容
本发明的目的是提供一种大变形预压的基板倒装焊工艺。
本发明所采取的技术方案是：首先在PCB印刷电路基板上印刷助焊剂，待助焊剂涂覆、并使芯片与PCB基板上的焊盘对准之后，在芯片端的吸头一侧加上一定的预压力，使得凸点在预压力下发生大变形，更有效地与PCB基板上的Cu焊盘紧密互连，在随后的回流过程中焊点在表面张力的作用下恢复焊点的高度。
所述的PCB印刷电路基板上的Cu焊盘结构选用限定型结构的焊盘，使阻焊层开口小于金属焊盘；
所述的PCB印刷电路基板和芯片均需加热到50℃～200℃，以减小凸点变形产生的应力；
所述的预压力的特征在于不仅使凸点发生变形，并使得凸点的高度变形量大于凸点的高度一致性，凸点的高度一致性定义为[(最大值-最小值)/(最大值+最小值)×100％]；
所述的回流过程的特征在于回流的最高温度需大于凸点焊料的熔点。
本发明的实际效益是大大地提高了高密度焊点与PCB印刷电路基板之间的互连良率，基本可达100％的互连，甚至在阵列无铅凸点的共面性差的情况下，或者在焊点与Cu焊盘之间的对准偏差严重的情况下，焊点与PCB基板之间也能达到可靠的互连。焊接强度高，工艺稳定性好，可重复性高。
附图说明
图1是大变形预压的基板倒装焊工艺示意图。其中：图1(a)预压前，倒装凸点与PCB基板上的焊盘对准，图1(b)预压过程，凸点在压力作用下接触到金属焊盘，图1(c)预压结束，凸点发生变形，预压力卸除，图1(d)基板倒装凸点回流后，焊点恢复高度。
图中，101芯片；102倒装凸点；103阻焊层；104PCB基板；105倒装焊机基台；106PCB基板上的焊盘；107芯片吸头。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明提供的基板倒装焊工艺的实质性特点和显著的进步，但本发明决非仅局限于实施例。
本发明的大变形预压的基板倒装焊工艺包括下列步骤：
(1)通过加热倒装焊机基台105与芯片吸头107将基板104与芯片101均升温到50℃～200℃；
(2)在印刷电路基板104上印刷助焊剂，助焊剂如Alpha公司的RF800，并将基板放置在倒装焊机基台105上，同时将划片后的芯片凸点朝下放置在载片台上，利用真空吸头107从背面拾取芯片101(图1(a))；
(3)利用分光镜进行芯片凸点102与基板上的阻焊层103限定型结构的焊盘106对准(图1(a))；
(4)在芯片端的吸头107一侧加上一定的预压力，预压力为10g～50g/凸点，使得凸点102在预压力下贴紧基板焊盘而发生大变形，使得凸点的高度变形量大于凸点的高度一致性，芯片凸点更有效地与PCB基板上的Cu焊盘106紧密互连(图1(b))；
(5)贴装之后将样品移至回流炉中进行回流，回流时的最高温度需大于凸点102焊料的熔点(图1(c))；
(6)回流后在表面张力的作用下恢复焊点的高度(图1(d))。

Claims (7)

1.一种基板倒装焊工艺，其特征在于首先在PCB印刷电路基板上印刷助焊剂，并使芯片与PCB基板上的Cu焊盘对准，然后在芯片端的吸头一侧加上预压力，使得凸点在预压力下发生变形，与PCB上的Cu焊盘紧密互连，在随后的回流过程中焊点在表面张力的作用下恢复焊点的高度。
2.按权利要求1所述的基板倒装焊工艺，其特征在于PCB上的Cu焊盘为限定型结构的焊盘。
3.按权利要求2所述的基板倒装焊工艺，其特征在于限定型结构焊盘使阻焊层开口小于金属焊盘。
4.按权利要求1所述的基板倒装焊工艺，其特征在于PCB印刷电路基板和芯片被加热到50℃～200℃，以减小凸点变形产生的应力。
5.按权利要求1所述的基板倒装焊工艺，其特征在于预压力的特征在于使得凸点发生变形，并使得凸点的高度变形量大于凸点的高度一致性，凸点的高度一致性定义为(最大值-最小值)/(最大值+最小值)×100％。
6.按权利要求1或5所述的基板倒装焊工艺，其特征在于所述的预压力为10g～50g/凸点。
7.按权利要求1所述的基板倒装焊工艺，其特征在于回流过程的最高温度需大于凸点焊料的熔点。
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