CN102136436B - 用于集成电路封装的焊柱焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于集成电路封装的焊柱焊接方法，其改进之处是在将焊柱焊接在基板上之前，在焊柱的顶端先形成外凸形焊料，借助于外凸形焊料首先是点接触、焊料熔化表面张力等因素，焊料与端面的融合不存在微细气泡，从而获得高质量的焊接面无微细气泡的焊柱封装器件。本发明在不改变现有焊接设备情况下，解决了焊柱焊接面常常存在微细包裹性气泡的问题；省去了常规焊接工艺需要对器件进行X射线或超声检查才能保证焊接质量的步骤；提高了焊接的质量，提高了焊接的成品率。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路封装引脚的焊接工艺，具体地说是一种用于集成电路封装的焊柱焊接方法，属于集成电路制造技术领域。
背景技术
随着半导体集成电路器件引出端I/O数的提高，封装密度提高，封装引出端均采用面阵阵列排布，如球栅阵列（BGA）、柱栅阵列（CGA），并且节距越来越小（2.54mm→1.27mm→1.00mm→0.80mm→……）。
采用焊柱来组装焊接出所需柱栅阵列（CGA）封装的工艺方法主要采用丝网或不锈钢板等印刷焊膏或用精密点胶工艺分配焊膏，再将焊柱放入模具中或者将整体焊柱对位后放在有焊膏的基板焊盘上，经过回流焊等加热处理，使焊柱与焊盘连接起来。上述组装方法常常存在焊接面有微细包裹性气泡，影响封装产品焊柱焊接的强度，并且因温度变化容易导致焊接层裂纹扩展对器件互连质量产生影响甚至导致开路。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供一种用于集成电路封装的焊柱焊接方法，该方法可避免焊接面的气泡缺陷，提高焊柱焊接的强度和可靠性。
按照本发明提供的技术方案， 一种用于集成电路封装的焊柱焊接方法，特征是包括以下步骤：
（1）、将金属柱整齐排列于模具中；
（2）、根据金属柱的直径，选用带有助焊剂的焊料球，将焊料球放置在金属柱的顶端；将模具连同金属柱、焊料球一起通过加热台熔化，熔化温度为：200～220℃，通过将焊料球熔化，然后冷却至60℃以下，焊料球在每个金属柱的顶端形成外凸形焊料；
（3）、将顶端形成外凸形焊料的金属柱连同模具一起倒置在待植柱基板的CLGA560电路相应的焊盘上，然后进入回流焊炉，在温度为：200～220℃条件下完成焊接，即可获得无微细气泡的焊接面；
（4）、焊接结束，对金属柱进行清洗，烘干为成品，烘干温度：110～120
℃。
所述步骤（2）包括以下工序：
（1）、在金属柱的顶端涂上助焊剂；
（2）、根据金属柱的直径，选用焊料球，将焊料球放置在金属柱顶端的助焊剂上；
（3）、焊料球通过加热台或红外回流焊炉熔化，熔化温度为：200～220℃，然后冷却至60℃以下，形成外凸形焊料。
本发明与已有技术相比具有以下优点：1、本发明在不改变现有焊接设备情况下，解决了焊柱焊接面常常存在微细包裹性气泡的问题；2、省去了常规焊接工艺需要对器件进行X射线或超声检查才能保证焊接质量的步骤；3、提高了焊接的质量，提高了焊接的成品率。
附图说明
图1是本发明第一种实施例的结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3～图6是本发明第一种实施例的制作过程示意图。
图7是本发明第二种实施例的结构示意图。
图8是图7的左视图。
图9～图12是本发明第二种实施例的制作过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的说明。
图1～图12中，包括模具1、焊料柱21、金属柱22、助焊剂3、第一焊料球41、第二焊料球42、外凸形焊料5、基板6、基板焊盘7等。
台式氮气无铅回流焊炉由北京七星天禹科技有限公司生产。设备型号：TYR108N。
模具：由具有良好的热传导性能、可焊性较差、与基板材料热膨胀系数相近的材料制作而成，模具主要由基板定位底座、焊料柱（金属柱）定位块、印刷模板、植球夹具等组成。
本发明中的焊柱可采用焊料柱，也可采用金属柱。
实施例1
如图1、图2所示，用φ0.89mm直径的Sn10Pb90高温焊料柱21组装1.27mm
节距的CCGA560封装产品。该产品的焊柱焊接方法，包括以下步骤：
（1）将φ0.89mm直径的Sn10Pb90高温焊料柱21整齐排列于特制模具1中；
（2）用模板在高温焊料柱21的顶端印刷上助焊剂3，助焊剂3牌号：INDIUM的WS-366等；
（3）根据高温焊料柱21的直径，选用φ0.40mm直径的第一焊料球41，用放球模板将第一焊料球41放置在高温焊料柱21顶端的助焊剂3上，见图3；
（4）将模具1连同高温焊料柱21、助焊剂3及第一焊料球41一起放入回流焊炉（室温），温度-时间工艺曲线由第一焊料球41决定，通过回流焊炉将第一焊料球41熔化，第一焊料球41在每个高温焊料柱21的顶端形成半月形球冠，即为外凸形焊料5，见图4；所述熔化由室温4分钟升至210℃，恒温30秒，然后冷却至60℃以下。在此过程中充氮气，防氧化，氮气纯度大于99.5%。
（5）将顶端带有外凸形焊料5的高温焊料柱21连同模具1一起倒置在待植柱基板6的CLGA560电路相应的焊盘7上，见图5，然后进入回流焊炉，由室温4分钟升至210℃，恒温30秒，然后冷却至60℃以下，完成焊接，即可获得无微细气泡的焊接面。在此过程中充氮气，防氧化，氮气纯度大于99.5%。
（6）焊接结束，对器件进行清洗，用水溶性的专用助焊剂清洗剂清洗，烘干，烘干温度：120℃，即可交出高质量的CCGA560封装器件，见图6。
本实施例中，高温焊料柱21及第一焊料球41是指焊料柱21的熔点要高于第一焊料球41的熔点，高温与低温是相比较而言。第一焊料球41也可采用加热台熔化。
助焊剂3也可以采用喷涂的方式。如果第一焊料球41已经带有助焊剂3，则不需要在焊料柱21的顶端涂助焊剂3，可取消涂助焊剂3的步骤。
本发明的工作原理是在将焊料柱21焊接在基板6上之前，在焊料柱21的顶端先形成外凸形焊料5，借助于外凸形焊料5首先是点接触、焊料熔化表面张力等因素，焊料与端面的融合不存在微细气泡，从而获得高质量的焊接面无微细气泡的焊柱封装器件。
实施例2
如图7、图8所示，用φ0.50mm直径的无氧铜金属柱22组装1.00mm节距的CCGA1144封装产品。该产品的焊柱焊接方法，包括以下步骤：
（1）将φ0.50mm直径的无氧铜金属柱22整齐排列于特制模具1中；
（2）根据金属柱22的直径，选用φ0.40mm直径的带有助焊剂的第二焊料
球42，用置球设备将第二焊料球42放置在金属柱22的顶端，见图9；
（3）将模具1连同金属柱22、第二焊料球42一起放入加热台，温度-时间工艺曲线由第二焊料球42决定，通过加热台将第二焊料球42熔化，然后冷却至60℃以下，第二焊料球42在每个金属柱22的顶端形成半月形球冠，即为外凸形焊料5，见图10；所述熔化由室温4分钟升至210℃，恒温30秒，然后冷却至60℃以下。在此过程中充氮气，防氧化，氮气纯度大于99.5%。
（4）将顶端带有外凸形焊料5的金属柱22连同模具1一起倒置在待植柱基板6的CLGA1144电路相应的焊盘7上，见图11，然后进入回流焊炉，由室温4分钟升至210℃，恒温30秒，然后冷却至60℃以下，完成焊接，即可获得无微细气泡的焊接面。在此过程中充氮气，防氧化，氮气纯度大于99.5%。
（5）焊接结束，对器件进行清洗，用水溶性的专用助焊剂残清洗剂清洗，烘干，烘干温度：120℃，即可交出高质量的CLGA1144封装器件，见图12。
与实施例1不同的是，实施例2中的第二焊料球42的熔点没有特殊要求。第二焊料球42如果不带有助焊剂，则需要在金属柱22的顶端先涂上助焊剂。
Claims (2)
1. 一种用于集成电路封装的焊柱焊接方法，其特征是：包括以下步骤：
（1）、将金属柱整齐排列于模具中；
（2）、根据金属柱的直径，选用带有助焊剂的焊料球，将焊料球放置在金属柱的顶端；将模具连同金属柱、焊料球一起通过加热台熔化，熔化温度为：200～220℃，通过将焊料球熔化，然后冷却至60℃以下，焊料球在每个金属柱的顶端形成外凸形焊料；
（3）、将顶端形成外凸形焊料的金属柱连同模具一起倒置在待植柱基板的CLGA560电路相应的焊盘上，然后进入回流焊炉，在温度为：200～220℃条件下完成焊接，即可获得无微细气泡的焊接面；
（4）、焊接结束，对金属柱进行清洗，烘干为成品，烘干温度：110～120℃。
2.按照权利要求1所述的用于集成电路封装的焊柱焊接方法，其特征是：在所述金属柱的顶端涂上助焊剂；根据金属柱的直径，选用焊料球，将焊料球放置在金属柱顶端的助焊剂上；焊料球通过加热台或红外回流焊炉熔化，熔化温度为：200～220℃，然后冷却至60℃以下，形成外凸形焊料。
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