CN102151927A - 一种封装集成电路的焊柱焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种封装集成电路的焊柱焊接方法，特征是：包括以下步骤：将焊柱整齐排列于模具中；在待植柱基板的焊盘上形成外凸形焊料；将焊柱连同模具一起放置在带有外凸形焊料的待植柱基板的CLGA560电路相应的焊盘上，进入回流焊炉完成焊接；焊接结束，清洗，烘干。本发明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。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

一种封装集成电路的焊柱焊接方法
技术领域
本发明涉及集成电路封装引脚的焊接工艺，具体地说是一种封装集成电路的焊柱焊接方法，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，提供一种封装集成电路的焊柱焊接方法，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，一种封装集成电路的焊柱焊接方法，其特征是：包括以下步骤：
（1）、将焊柱整齐排列于模具中；
（2）、在待植柱基板的焊盘上形成外凸形焊料；
（3）、将焊柱连同模具一起放置在带有外凸形焊料的待植柱基板的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，清洗，烘干为成品，烘干温度：110～120℃。
所述焊柱采用焊料柱或金属柱。
所述步骤（2）包括以下工序：
（1）、在待植柱基板的焊盘上印刷焊膏；
将焊盘上印刷有焊膏的待植柱基板放入回流焊炉熔化；
（2）、通过回流焊炉将焊膏熔化，熔化温度为：200～220℃，然后冷却至60℃以下，焊膏在每个焊盘上形成半月形球冠，即为外凸形焊料；
所述步骤（2）包括以下工序：
（1）、在待植柱基板的焊盘上印刷上比金属柱直径大的焊膏；
将焊盘上印刷有焊膏的待植柱基板放入加热台，加热台温度为：200～220℃；
（2）、通过加热台或红外回流焊设备将焊膏熔化，熔化温度为：200～220℃，然后冷却至60℃以下，焊膏在每个焊盘上形成半月形球冠，即为外凸形焊料。
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、焊膏3、外凸形焊料4、基板5、基板焊盘6等。
模具1由具有良好的热传导性能、与焊料的可焊性较差、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。
实施例1
如图1、图2所示，用φ0.89mm直径的Sn10Pb90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焊料柱21整齐排列于特制模具1中；
（2）在待植柱基板5的焊盘6上印刷焊膏3（Sn63Pb37等），见图3；焊膏3直径为：0.89mm，焊膏厚度为：0.20mm。
（3）将在焊盘6上印刷有焊膏3的待植柱基板5放入台式氮气无铅回流焊炉，回流焊炉由北京七星天禹科技有限公司生产，设备型号：TYR108N。通过回流焊炉将焊膏3熔化，焊膏3在每个焊盘6上形成半月形球冠，即为外凸形焊料4，见图4；回流焊炉熔化由室温4分钟升至210℃，恒温30秒，然后冷却至60℃以下，完成焊接，在此过程中充氮气，防氧化，氮气纯度大于99.5%。
（4）将焊料柱21连同模具1一起放置在带有外凸形焊料4的待植柱基板5的CLGA560电路相应的焊盘6上，见图5，然后进入回流焊炉完成焊接，即可获得无微细气泡的焊接面。焊接由室温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）焊接结束，对器件进行清洗（用水溶性的、专门清洗残留助焊剂的清洗剂清洗），烘干，烘干温度：120℃，即可交出高质量的CCGA560封装器件，见图6。
本发明的工作原理是在将焊料柱21焊接在基板5上之前，在基板焊盘6上先形成外凸形焊料4，借助于外凸形焊料4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φ0.60mm直径的无氧铜金属柱22组装1.27mm节距的CCGA575封装产品。该产品的焊柱焊接方法，包括以下步骤：
（1）将φ0.60mm直径的无氧铜金属柱22整齐排列于特制模具1中；
（2）在待植柱基板5的焊盘6上印刷上比金属柱22直径大的焊膏3，焊膏牌号如INDIUM的IPN:82342，焊膏直径为0.82mm、焊膏厚度0.15mm，见图9；
（3）将在焊盘6上印刷有焊膏3的待植柱基板5放入加热台，通过加热台将焊膏3熔化，焊膏3在每个焊盘6上形成半月形球冠，即为外凸形焊料4，见图10；加热台熔化由室温4分钟升至210℃，恒温30秒，然后冷却至60℃以下，完成焊接，在此过程中充氮气，防氧化，氮气纯度大于99.5%。
（4）将金属柱22连同模具1一起放置在带有外凸形焊料4的待植柱基板5的CCGA575电路相应的焊盘6上，见图11，然后进入回流焊炉完成焊接，即可获得无微细气泡的焊接面。焊接由室温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）焊接结束，对器件进行清洗，常用水溶性的助焊剂清洗剂清洗，烘干，烘干温度120℃，即可交出高质量的CCGA575封装器件，见图12。
与实施例1不同的是，焊柱采用金属柱22时，要求印刷的焊膏比金属柱的直径大，主要是为能够形成良好的焊接面，使焊料能包裹住金属柱的根部，增强金属柱的焊接强度。

Claims (4)

1. 一种封装集成电路的焊柱焊接方法，其特征是：包括以下步骤：
（1）、将焊柱整齐排列于模具中；
（2）、在待植柱基板的焊盘上形成外凸形焊料；
（3）、将焊柱连同模具一起放置在带有外凸形焊料的待植柱基板的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，清洗，烘干为成品，烘干温度：110～120℃。
2.按照权利要求1所述的封装集成电路的焊柱焊接方法，其特征是：所述步骤（2）包括以下工序：
（1）、在待植柱基板的焊盘上印刷焊膏；
将焊盘上印刷有焊膏的待植柱基板放入回流焊炉熔化；
（2）、通过回流焊炉将焊膏熔化，熔化温度为：200～220℃，然后冷却至60℃以下，焊膏在每个焊盘上形成半月形球冠，即为外凸形焊料。
3.按照权利要求1所述的封装集成电路的焊柱焊接方法，其特征是：所述步骤（2）包括以下工序：
（1）、在待植柱基板的焊盘上印刷比金属柱直径大的焊膏；
将焊盘上印刷有焊膏的待植柱基板放入加热台，加热台温度为：200～220℃；
（2）、通过加热台或红外回流焊设备将焊膏熔化，熔化温度为：200～220℃，然后冷却至60℃以下，焊膏在每个焊盘上形成半月形球冠，即为外凸形焊料。
4.按照权利要求1所述的封装集成电路的焊柱焊接方法，其特征是：所述焊柱采用焊料柱或金属柱。
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