CN104134614B - 一种芯片焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芯片焊接方法，该方法包括：根据芯片的焊接位置，在衬板的相应位置处设置键合引线，以在衬板上确定出焊片和芯片的定位区域；将焊片放入定位区域中；将芯片放入定位区域中，使得芯片覆盖在相应的焊片上；采用预设焊接工艺进行焊接处理，使得芯片与衬板之间通过焊片形成的焊层实现电路互连。本发明通过键合引线来实现对焊片和芯片的定位，不再需要使用焊接工装，简化了芯片焊接流程，降低了芯片焊接的成本。

Description

一种芯片焊接方法

技术领域

本发明涉及芯片焊接技术领域，具体地说，涉及一种芯片焊接方法。

背景技术

目前，功率半导体模块(例如高压IGBT模块等)通常采用膏状焊料或者压制成形的片状焊料将元件焊接到衬板上。膏状焊料可以通过粘附力将需要焊接的元件直接粘附在衬板上，这样可以减少焊接工装，因而目前被广泛采用。但是，膏状焊料也因为焊层均匀性不良、助焊剂残留等缺点而限制了其自身的发展。

片状焊料则能够很好地解决以上问题。然而不足的是，片状焊料不具有粘附性，片状焊料与元件及衬板容易发生相对移动，必须要借助特定工装才能保证焊接定位准确性。

图1示出了现有的芯片焊接方法的流程图。从图1中可以看出，目前芯片焊接过程主要分为三步：首先在衬板上放置焊接工装，通过焊接工装的加入，可以在一块衬板上实现6个元件的定位焊接；随后在焊接工装中放入焊片和元件；最后进行高温焊接后取下工装。

这种焊接方法可以让芯片准确焊接于衬板的指定区域，但是同时也存在明显的缺点，例如焊接组装过程复杂，工装容易变形。此外，如果工装与衬板表面接触不良还会造成焊片滑动，从而造成定位失效。

基于上述情况，亟需一种能够准确、可靠地进行芯片焊接的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种芯片焊接方法，所述方法包括：

根据芯片的焊接位置，在衬板的相应位置处设置键合引线，以在所述衬板上确定焊片和所述芯片的定位区域；

将焊片放入所述定位区域中；

将所述芯片放入所述定位区域中，使得所述芯片覆盖在相应的焊片上；

采用预设焊接工艺进行焊接处理，使得所述芯片与衬板之间通过焊片形成的焊层实现电路互连。

根据本发明的一个实施例，所述键合引线通过四角固定的方式确定出所述芯片的定位区域。

根据本发明的一个实施例，所述键合引线的厚度大于所述焊片的厚度。

根据本发明的一个实施例，所述键合引线的厚度为所述芯片与焊片的厚度之和的一半。

根据本发明的一个实施例，所述键合引线与衬板之间的接触方式为原子接触。

根据本发明的一个实施例，所述预设焊接工艺根据所述焊片的工艺要求确定。

根据本发明的一个实施例，所述键合引线包括铝线。

本发明带来了以下有益效果：

1)本发明所使用的键合引线的厚度比现有芯片焊接方法所使用的焊接工装的厚度小得多，同时键合引线所形成的定位区域的边缘处空出，这样能够有效降低焊片与键合引线发生接触的概率，从而也就能够有效避免因接触而产生的焊片弯曲甚至变形的现象，保证了芯片焊接的可靠性。

2)本发明所采用的引线键合工艺能够在键合引线与衬板之间实现原子接触，从而使得键合引线与衬板粘接紧密，二者之间不会出现缝隙，从而从根本上避免了焊片和芯片与衬板之间发生相对滑动的现象。

3)现有芯片焊接方法中，每一种焊接工装都只适用于一种元件焊接模型，单一不变通。而本发明的引线键合方法可以通过精确地衬板表面识别从而在衬板的焊接区域的任意位置设置键合引线，灵活适用于几乎所有的焊接模型，其还可以通过调节键合线的形状和厚度满足不同焊片和不同元件的定位需要。

4)现有芯片焊接方法中，每次焊接都需要人工进行焊接工装的放置和拆卸，焊接过程复杂低效，无法满足自动化生产需要。本发明中键合引线的方法采用设备进行自动键合，连接贴片设备可以实现自动贴片组装，可以大大提高组装效率。

5)现有芯片焊接方法中所使用的工装，无论是由哪种材料制成，通过多次的高低温切换，都会存在焊接工装的使用寿命问题，增加了封装成本。本发明避免了工装的使用，键合引线一般为铝线，价格便宜，使用方便。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是现有的芯片焊接方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的衬板引线键合的俯视图；

图3是根据本发明一个实施例的衬板引线键合沿A-A方向的剖面图；

图4是根据本发明一个实施例的芯片焊接方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

现有的芯片焊接方法需要使用焊接工装，而焊接工装容易变形，同时也会使得焊接组装的过程变得复杂，同时焊接工装与衬板表面的接触不良还会造成焊片滑动而使得定位失效。针对上述问题，本发明提供了一种使用键合引线来固定焊片和待焊接的芯片的芯片焊接方法。

为了更清楚的阐述本发明的目的、原理以及优点，以下结合图2和图3来对本发明所提出的键合引线作进一步的说明，其中，图2示出了本实施例中衬板引线键合的俯视图，图3示出了该引线键合沿A-A方向的剖视图。

从图2中可以看出，本实施例中，键合引线设置在衬板的覆铜层上，通过若干键合引线将衬板的每个焊接区均分成了六个定位区域，每个区域的位置固定，可以实现焊片和待焊接芯片的固定。同时，为了减小焊片和芯片与键合引线边缘的接触，键合引线采用的是四角固定的方式，每个定位区域的边缘处空出。

需要说明的是，本实施例中键合引线所形成的定位区域为方形，其仅仅是为了更加清楚地描述本发明的原理，在本发明的其他实施例中，键合引线的长度和键合引线所形成的定位区域均可以根据实际待焊接的芯片形状和分布进行调整，本发明不限于此。

从图3中可以看出，为了实现焊片和芯片的位置固定，键合引线的厚度需要高于焊片的厚度。这样，键合引线所形成的定位区域才能够有效地实现对焊片和芯片的固定。当然，对于不同厚度的焊片和芯片，键合引线的厚度也需要随之调整。具体地，键合引线的厚度可以设置为焊片与芯片厚度之和一半，但本发明不限于此。

现有的芯片焊接方法中，为了保证焊片的准确定位，焊接工装的定位孔与焊片面积一般相差不大，而且焊接工装的厚度相对于焊片和芯片来说较厚。焊片是一种软质材料，一旦操作不当，焊片很容易与焊接工装的内壁发生接触甚至碰撞，从而导致焊片弯曲变形，最终影响芯片的焊接效果。

本发明所使用的键合引线的厚度比焊接工装的厚度要大大减小，这也就有效降低了焊片与键合引线的接触概率。同时键合引线所形成的引线键合(即由多个键合引线所形成的用于定位焊片和芯片的定位结构)的边缘处空出，这进一步减小了焊片与键合引线的接触概率。所以相较于现有的芯片焊接方法，本方法能够有效减小焊片发生弯曲和变形的概率，从而保证了芯片焊接效果的可靠性。

本实施例利用键合引线采用上述原理来对焊片和待焊接的芯片进行定位，图4示出了本实施例中芯片焊接方法的流程图。

如图4所示，首先根据芯片的焊接位置，在衬板的相应位置处设置键合引线，通过键合引线的键合作用来在衬板上确定出芯片的定位区域。从图4中可以看出，本实施例中，键合引线在衬板上共形成了六个定位区域。

本实施例采用的引线键合方法能够使得键合引线与衬板的覆铜层之间实现原子接触。在现有的芯片焊接方法中，焊接工装与衬板表面之间的连接属于物理接触。如果衬板表面和焊接工装设计不匹配或者焊接工装发生变形，焊接工装与衬板表面可能出现接触不紧密的问题。而焊片很薄，所以也就可以能导致焊片在焊接工装和衬板表面之间的缝隙内滑动，从而使得对焊片的定位失败。本实施例所采用的引线键合方法可以在键合引线与衬板表面间实现原子接触，使得二者之间的粘结紧密，中间不会出现缝隙，从而从根本上遏制了焊片和元件的相对滑动，保证了焊接的可靠性。

同时，现有的芯片焊接方法中所使用的每一种焊接工装都只适用于一种元件焊接模型，单一不变通。而本发明的引线键合方法可以通过精确地衬板表面识别在衬板焊接区域的任意位置设置键合引线，其能够灵活适用于几乎所有的焊接模型。最重要的是，本方法还可以通过调节键合线的形状和厚度来满足不同焊片和不同元件的定位需要。

此外，现有的芯片焊接方法所使用的焊接工装无论是由哪种材料制成，通过多次的高低温切换，都会存在工装的使用寿命问题，这也就增加了芯片的焊接成本。本方法不再需要使用焊接工装，从而解决了上述问题。同时，键合引线一般为铝线，而铝线的价格便宜，使用方便，这有助于进一步降低芯片的焊接成本。

如图4所示，当通过键合引线确定出焊片和待焊接芯片的定位区域后，将焊片放入相应的定位区域中。本实施例中，分别将六个焊片相应的放入六个定位区域中，因为形成定位区域的键合引线的厚度大于焊片的厚度，所以焊片能够被很好地固定在定位区域中。

在放入焊片后，将待焊接的芯片放入相应的焊接区域中，使得待焊接芯片覆盖在焊片的上方。最后在焊片所规定的焊接工艺中进行高温焊接处理，使得芯片与衬板通过焊层实现电路互通，从而完成芯片的焊接过程。

从上述描述中可以看出，本方法在进行芯片焊接的过程中不再需要使用焊接工装。在现有衬板焊接方法中，每次焊接都需要人工进行工装放置和拆卸步骤，焊接方法复杂低效，无法满足自动化生产需要。本方法所使用的键合引线可以采用设备进行自动键合，连接贴片设备可以实现自动贴片组装，所以能够大大提高组装效率。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

为了方便，在此使用的多个项目、结构单元、组成单元和/或材料可出现在共同列表中。然而，这些列表应解释为该列表中的每个元素分别识别为单独唯一的成员。因此，在没有反面说明的情况下，该列表中没有一个成员可仅基于它们出现在共同列表中便被解释为相同列表的任何其它成员的实际等同物。另外，在此还可以连同针对各元件的替代一起来参照本发明的各种实施例和示例。应当理解的是，这些实施例、示例和替代并不解释为彼此的等同物，而被认为是本发明的单独自主的代表。

此外，所描述的特征、结构或特性可以任何其他合适的方式结合到一个或多个实施例中。在其它示例中，周知的结构、材料或操作并未详细示出或描述以免模糊本发明的各个方面。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (7)

1.一种芯片焊接方法，其特征在于，所述方法包括：

根据芯片的焊接位置，在衬板的相应位置处设置键合引线，以在所述衬板上确定出焊片和所述芯片的定位区域；

将焊片放入所述定位区域中；

将所述芯片放入所述定位区域中，使得所述芯片覆盖在相应的焊片上；

采用预设焊接工艺进行焊接处理，使得所述芯片与衬板之间通过焊片形成的焊层实现电路互连；

其中，所述键合引线与衬板之间的接触方式为原子接触。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述键合引线通过四角固定的方式确定所述芯片的定位区域。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述键合引线的厚度大于所述焊片的厚度。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述键合引线的厚度为所述芯片与焊片的厚度之和的一半。

5.如权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，所述预设焊接工艺根据所述焊片的工艺要求确定。

6.如权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，所述键合引线包括铝线。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述键合引线包括铝线。