CN103264202B - 一种钎焊层预淀积方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钎焊层预淀积方法，包含以下步骤：A：真空溅射镀膜种子层；B：以金层和锡层依次交替电镀的方式沉积各层。采用上述方案，本发明不仅解决了现有技术存在的问题，而且明显具有以下优势：针对采用钎焊的混合集成电路，对传统焊接中采用焊膏或焊料片这一工艺方式进行改进，在电路焊接面(一般指背面)上淀积一层各成份重量比与焊料片的成份相当的焊料层，焊接时可直接将电路放置在焊接位置上，经过加热实现焊接。这种技术不但可以减小焊料片成型的加工工作量，而且可以减少因焊接时焊接位置、焊料片、待焊接电路三者之间的位置偏移造成的废品。

Description

一种钎焊层预淀积方法
技术领域
本发明涉及混合集成电路的钎焊组装领域，特别涉及一种钎焊层预淀积方法。
背景技术
当前，混合集成电路在高可靠性、高导热和高导电方面的应用日益广泛，混合集成电路的钎焊组装技术也越来越受到重视，混合集成电路的钎焊贴片质量，直接影响到电路是否具有高可靠性、高导热和高导电性能。
混合集成电路的钎焊工艺，一种方法是焊膏涂覆到焊接位置，然后用贴片机将混合集成电路放置在焊膏上，通过加热将焊膏熔焊，冷却后实现钎焊连接；另一种方法是采用焊料片，将焊料片裁剪成跟混合集成电路的外形一样大小或略小于混合集成电路外形，采用贴片机依次将焊料片和混合集成电路放置在焊接位置处，经过加热将混料片熔化，冷却后实现钎焊连接。这些方法，都存在定位精度低、焊料或焊膏熔化程度均匀性差等问题。
无论采用焊膏还是采用焊料片的钎焊连接，焊膏的涂覆量或焊料片的大小、形状及厚度都无法精确控制，相同焊接参数下，焊膏或焊料熔化程度均匀性差，造成模块或组件中各处的焊接质量一致性差；
焊膏或焊料片焊接，都存在焊接位置、焊膏或焊料片、被焊接混合集成电路片三者之间的位置对准问题，无论采用设备对准，还是采用手工对准，对准精度都无法满足高精度、高密度焊接的需求，尤其在对准后转入加热过程时，会因为周转或移动而造成三者之间的相对位移，最终造成因 对准不精确引起的废品。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了在混合集成电路的焊接面上预淀积一层与焊料成份相当的焊料层的方法，其厚度均匀性极高，外形可与混合集成电路外形严格一致，焊接时仅考虑混合集成电路与焊接位置两者间的对准即可，采用定位标记或对准夹具均可实现精确对准。
本发明的技术方案如下：
一种钎焊层预淀积方法，其中，包含以下步骤：
A：真空溅射镀膜种子层；
B：以金层和锡层依次交替电镀的方式沉积各层。
所述的方法，其中，所述步骤A中，采用磁控溅射的方法，在电路介质基片上依次淀积粘附层和电镀种子层。
所述的方法，其中，所述电路介质基片为混合集成电路介质基片。
所述的方法，其中，所述步骤B中，金的密度为19.3g/cm3；锡的密度为7.31g/cm3。
所述的方法，其中，所述步骤B中，金和锡的重量比是80.4∶19.6。
所述的方法，其中，所述步骤B中，所述金层与锡层总厚度比为1.55∶1。
所述的方法，其中，所述步骤B中，所述金层和锡层间隔电镀，每层1微米。
所述的方法，其中，所述步骤B中，所述金层和锡层共计电镀9层。
所述的方法，其中，所述步骤B中，所述第8层为锡层电镀0.9微米。
所述的方法，其中，所述步骤B中，所述第9层为金层电镀2.1微米。
采用上述方案，本发明不仅解决了现有技术存在的问题，而且明显具有以下优势：
1、针对采用钎焊的混合集成电路，对传统焊接中采用焊膏或焊料片这一工艺方式进行改进，在电路焊接面(一般指背面)上淀积一层各成份重量比相当的焊料层，焊接时可直接将电路放置在焊接位置上，经过加热实现焊接。这种技术不但可以减小焊料片成型的加工工作量，而且可以减少因焊接时焊接位置、焊料片、待焊接电路三者之间的位置偏移造成的废品。
2、相比现有焊料、焊膏的裁剪或涂覆技术，采用本发明制作得到的焊料预淀积层，厚度均匀性极高，外形可与混合集成电路外形严格一致，焊接时仅考虑混合集成电路与焊接位置两者间的对准即可，采用定位标记或对准夹具均可实现精确对准，对准精度高、焊料的融化程度均匀性好，焊接质量大大提高。
3、该发明借鉴了混合集成电路工艺技术中的电镀技术，在电路基片的种子层上预淀积一层焊料，替代采用裁剪焊料片或涂覆焊膏的装配方法。
4、该发明专利的技术创新主要体现在：利用电镀技术预淀积焊料层，焊料层成份按重量比与焊料片的成份相当，经过理论计算，最终体现在焊料层中各成份的厚度比例上；根据实际需要，预淀积层采用多层结构，每层厚度不超过1微米，以期各成份均匀性尽量接近焊料片的成份均匀性；预淀积层的最外层采用化学稳定性好的金层，以防止电路的预淀积层在焊接前氧化，影响焊接效果。
附图说明
图1是淀积种子层结构示意图；
图2是依次电镀沉积各层金锡层结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例一
如图1至图2所示，本发明的技术方案，以混合集成电路中常用的金锡共晶焊料的电镀预淀积为例，方案采用了电镀多层金层和锡层的方案，以使金锡两种成份的均匀性尽量接近合金成份的均匀性，方案中的实现流程如下：
真空溅射镀膜种子层：
本方案中混合集成电路焊接面的粘附层和电镀种子层的淀积，采用磁控溅射的方法，分别在混合集成电路介质基片上依次淀积粘附层(例如TiW层)和电镀种子层(例如Au层)，如图1所示；
依次电镀沉积各层金锡层：
以预淀积10微米金锡焊料层为例，金锡共晶焊料中金和锡的重量比是80.4∶19.6，金的密度是19.3g/cm3，锡的密度是7.31g/cm3，因此金层与锡层总厚度比大约是1.55∶1。将金、锡电镀成多层结构，金锡间隔电镀，每层1微米，形成“三明治”结构的预淀积焊料，本方案采用镀膜层上先电镀1微米金，然后是1微米锡，然后依次间隔电镀，第四层锡只镀0.9微米，最后以2.1微米金结束金锡焊料的淀积，如图2所示。
实施例二
在上述实施例的基础上，进一步，本发明一种钎焊层预淀积方法，其中，包含以下步骤：
A：真空溅射镀膜种子层；
B：以金层和锡层依次交替电镀的方式沉积各层。
优选的，所述步骤A中，采用磁控溅射的方法，在电路介质基片上依次淀积粘附层和电镀种子层，此为现有技术可实现的方案实施即可。
优选的，所述电路介质基片为混合集成电路介质基片。
优选的，所述步骤B中，金的密度为19.3g/cm3；锡的密度为7.31g/cm3，此处，金的密度也可以为20.3g/cm3；锡的密度为8.31g/cm3。
优选的，所述步骤B中，金和锡的重量比是80.4∶19.6，此处重量比也可为80.7∶19.3，可以实施本发明的同样优选效果。
优选的，所述步骤B中，所述金层与锡层总厚度比为1.55∶1，此处也可为1.6∶1.1。
优选的，所述步骤B中，所述金层和锡层间隔电镀，每层1微米，也可为每层0.9微米、0.8微米或0.5微米。
优选的，所述步骤B中，所述金层和锡层共计电镀9层或11层。
优选的，所述步骤B中，所述第8层或第10层为锡层电镀0.9微米，或者说最后一层锡层为小于每层设定1微米为佳，如设定每层为0.9微米时，最后一层锡层设定0.8微米，如设定每层为0.8微米时，最后一层锡层设定0.7微米，如设定每层0.5微米时，设定最后一层锡层为0.4微米。
优选的，所述步骤B中，所述第9层或第11层为金层电镀2.1微米，或者说，最后一层金层为每层设定值的2.1倍。如设定每层为0.9微米时，最后一层金层设定1.89微米，如设定每层为0.8微米时，最后一层金层设定1.68微米，如设定每层0.5微米时，设定最后一层金层为1.05微米。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种钎焊层预淀积方法，其特征在于，在电路焊接面上淀积焊料层，焊接时直接将电路放置在焊接位置上，经过加热实现焊接，外形与混合集成电路外形严格一致，焊接时仅考虑混合集成电路与焊接位置两者间的对准，包含以下步骤：
A：采用磁控溅射的方法，在混合集成电路介质基片上依次淀积粘附层TiW层和电镀种子层Au层；
B：以金层和锡层依次交替电镀的方式沉积各层；金的密度为19.3g/cm3，锡的密度为7.31g/cm3；金和锡的重量比是80.4∶19.6；所述金层与锡层总厚度比为1.55∶1；所述金层和锡层间隔电镀，每层1微米；所述金层和锡层共计电镀9层。
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