CN104157605A - 凸点互连焊接方法 - Google Patents

凸点互连焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104157605A
CN104157605A CN201410419700.4A CN201410419700A CN104157605A CN 104157605 A CN104157605 A CN 104157605A CN 201410419700 A CN201410419700 A CN 201410419700A CN 104157605 A CN104157605 A CN 104157605A
Authority
CN
China
Prior art keywords
salient point
welding
welding method
substrate
pad
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410419700.4A
Other languages
English (en)
Inventor
丁荣峥
明雪飞
李欣燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 58 Research Institute
Original Assignee
CETC 58 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 58 Research Institute filed Critical CETC 58 Research Institute
Priority to CN201410419700.4A priority Critical patent/CN104157605A/zh
Publication of CN104157605A publication Critical patent/CN104157605A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • 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
    • H01L24/81—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 using a bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—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
    • H01L2224/81—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 using a bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—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
    • H01L2224/81—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 using a bump connector
    • H01L2224/818—Bonding techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/1517—Multilayer substrate
    • H01L2924/15172—Fan-out arrangement of the internal vias
    • H01L2924/15174—Fan-out arrangement of the internal vias in different layers of the multilayer substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

本发明涉及集成电路芯片的凸点焊接技术领域，尤其是一种凸点互连焊接方法。包括如下步骤：步骤一，将芯片上的凸点与基板上的焊盘位置对准后，利用频率为18KHz～130KHz压力为50g～200g，功率为的1W～500W超声波将凸点粘附在焊盘上；步骤二，将基板送入焊接炉，在还原性气氛下对凸点和焊盘的焊接表面进行活化；步骤三，活化后，对焊接炉抽真空并升温到回流峰值温度，并进行保温1～8min；步骤四，降温冷却，冷却阶段温度降至凸点焊料熔点下20℃停止抽真空，并通入氮气辅助冷却；步骤五，冷却到常温后完成凸点互连焊接。本发明可用于各类芯片和基板等凸点的互联焊接，提供生产效率，减少生产成本，提高产品的可靠性。

Description

凸点互连焊接方法
技术领域
本发明涉及集成电路芯片的凸点焊接技术领域，尤其是一种凸点互连焊接方法。
背景技术
各类电子产品朝小型化、薄型化、轻量化方向发展以便携带，为实现小型化、薄型化、轻量化设计目标需要高密度集成电子封装和装配技术，用凸点互连取代引线键合互连是必然选择。现有倒扣焊芯片与基板或芯片的凸点互连采用基板焊盘上先涂覆助焊剂，封装的倒扣焊芯片组装，再倒扣并依助焊剂临时固定，然后回流焊接，最后清洗、烘干。
现有倒扣焊芯片凸点焊接工艺中助焊剂保证了芯片在传递、回流等过程中保持相对位置的精度，临时定位效果好；助焊剂还保证有效地去除凸点氧化层，保护凸点焊接完整性，但随凸点数目增多、凸点节距缩小、凸点与凸点之间间隙变小，助焊剂易导致凸点流度不均而使间隙不均甚至短路，不能保证焊接成品率；助焊剂清洗也非常困难，即使采用当前最优的清洗化剂、增加清洗方法如浸泡、喷淋、超声波、汽相等等均面临清洗不净而在凸点四周有助焊剂残留，带来下填充界面分层或填充空隙，成为互连失效的最主要因素。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无需助焊剂的凸点互连焊接方法。
为了解决上述技术问题，本发明包括如下步骤：
步骤一，将芯片上的凸点与基板上的焊盘位置对准后，利用超声波装置施加超声波将凸点粘附在焊盘上；
步骤二，将基板送入焊接炉，在还原性气氛下对凸点和焊盘的焊接表面进行活化；
步骤三，活化后，对焊接炉抽真空并升温到回流峰值温度，并进行保温1～8min；
步骤四，降温冷却，冷却阶段温度降至凸点焊料熔点下20℃停止抽真空，并通入氮气辅助冷却；
步骤五，冷却到常温后完成凸点互连焊接。
优选地，所述超声波装置施加的超声波频率为18KHz～130KHz，压力为50g～200g压力，功率为1W～500W。
优选地，步骤一中，施加超声波之前，先给基板升温，并通入氮氢气体。
优选地，步骤二中所述还原性气体为甲酸气体或氮氢混合气体。
优选地，步骤三中所述回流峰值温度为高于凸点焊料熔点30℃～50℃。
本发明的技术效果是：
1、本发明省去了助焊剂、清洗剂等材料，工艺更友好，达到排放标准，实现了绿色制造；
2、本发明采用超声焊接实现临时固定，同样适用于不能清洗的带动构件的有焊料凸点MEMS芯片的组装；
3、本发明省去了助焊剂涂覆、助焊剂清洗和烘干工序，缩短了凸点互连焊接工艺流程，提高了生产效率；
4、本发明消除了高密度、多引出端、细节距、小间隙凸点互连焊接短路、底部填充分层等问题，提升了成品率、质量可靠性；
附图说明
图1为凸点与焊盘对准时的示意图；
图2为采用超声波焊接装置对凸点和焊盘进行焊接后的局部示意图。
具体实施方式
本发明所列举的实施例，只是用于帮助理解本发明，不应理解为对本发明保护范围的限定，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思想的前提下，还可以对本发明进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。
本发明包括如下步骤：
步骤一，如图1所示，为了实现芯片1上的凸点与基板3上焊盘4的临时固定，将凸点2与焊盘4位置对准后，利用频率为18KHz～130KHz的超声波装置，视凸点尺寸及个数对凸点2与焊盘4施加压力为50g～200g，功率为1W～500W的超声波，形成如图2所示的凸点2与焊盘4局部物理粘附，保证凸点2与焊盘4在加工传递、放置等过程中不发生相对移动，否则会造成焊接偏移甚至是互连关系错误；
如凸点2容易氧化或临时固定困难，可以先对基板3进行加热，和/或通入保护性气体从而提高凸点2与焊盘4的焊接粘附强度。所述保护性气体可以是N2-H2混合气体，其中H2浓度优选为5％，所述氮气也可以使用Ar和He气体代替。
步骤二，将基板3送入焊接炉，并通入甲酸气体或氮氢混合气体等还原性气体，在凸点焊料熔点下20℃～60℃温度中，还原性气体与金属氧化物产生化学反应，在达到焊接温度前实现金属氧化物的还原，实现凸点2和焊盘4的焊接表面活化；
步骤三，对焊接炉抽真空并升温到高于凸点2焊料熔点30℃～50℃的回流峰值温度，并进行保温1～8min。
步骤四，降温冷却，待温度降至凸点焊料熔点下20℃停止抽真空，并通入氮气辅助冷却；
步骤五，冷却到常温后完成凸点互连焊接。
本发明先通过超声波对凸点和焊盘进行临时固定后，在焊接炉中对凸点和焊盘的焊接表面进行活化，然后升温到凸点焊料熔点以上进一步固化，冷却后完成焊接，整个过程无需助焊剂，省去了助焊剂涂覆、助焊剂清洗和烘干等工序，缩短了凸点互连焊接工艺流程，提高了生产效率，减低了生产成本，并提供了产品的可靠性。

Claims (5)

1.凸点互连焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将芯片（1）上的凸点（2）与基板（3）上的焊盘（4）位置对准后，利用超声波装置施加超声波将凸点（2）粘附在焊盘（4）上； 
步骤二，将基板（3）送入焊接炉，在还原性气氛下对凸点（2）和焊盘（4）的焊接表面进行活化；
步骤三，活化后，对焊接炉抽真空并升温到回流峰值温度，并进行保温1～8min；
步骤四，降温冷却，冷却阶段温度降至凸点焊料熔点下20℃停止抽真空，并通入氮气辅助冷却；
步骤五，冷却到常温后完成凸点互连焊接。
2.根据权利要求1所述的芯片凸点互连焊接方法，其特征在于，所述超声波装置施加的超声波频率为18KHz～130KHz，压力为50g～200g压力，功率为1W～500W。
3.根据权利要求1或2所述的芯片凸点互连焊接方法，其特征在于，步骤一中，施加超声波之前，先给基板（3）升温，并通入氮氢气体。
4.根据权利要求1所述的芯片凸点互连焊接方法，其特征在于，步骤二中所述还原性气体为甲酸气体或氮氢混合气体。
5.根据权利要求1所述的芯片凸点互连焊接方法，其特征在于，步骤三中所述回流峰值温度为高于凸点焊料熔点30℃～50℃。
CN201410419700.4A 2014-08-23 2014-08-23 凸点互连焊接方法 Pending CN104157605A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410419700.4A CN104157605A (zh) 2014-08-23 2014-08-23 凸点互连焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410419700.4A CN104157605A (zh) 2014-08-23 2014-08-23 凸点互连焊接方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104157605A true CN104157605A (zh) 2014-11-19

Family

ID=51883078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410419700.4A Pending CN104157605A (zh) 2014-08-23 2014-08-23 凸点互连焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104157605A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106513890A (zh) * 2016-11-17 2017-03-22 大连理工大学 一种电子封装微焊点的制备方法
CN106847772A (zh) * 2016-12-20 2017-06-13 中国电子科技集团公司第五十八研究所 用于陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊方法
CN110560826A (zh) * 2019-08-02 2019-12-13 广州汉源新材料股份有限公司 一种表面预覆软焊料层的被焊件及其制备方法
CN111584377A (zh) * 2019-02-19 2020-08-25 中科院微电子研究所昆山分所 一种超声波焊接方法
CN111599693A (zh) * 2019-02-20 2020-08-28 中科院微电子研究所昆山分所 一种键合方法
CN113380636A (zh) * 2021-04-29 2021-09-10 苏州通富超威半导体有限公司 一种焊接方法及芯片封装方法
CN116994962A (zh) * 2023-09-25 2023-11-03 四川遂宁市利普芯微电子有限公司 一种芯片封装方法和封装结构

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106513890B (zh) * 2016-11-17 2019-01-01 大连理工大学 一种电子封装微焊点的制备方法
CN106513890A (zh) * 2016-11-17 2017-03-22 大连理工大学 一种电子封装微焊点的制备方法
CN106847772A (zh) * 2016-12-20 2017-06-13 中国电子科技集团公司第五十八研究所 用于陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊方法
CN106847772B (zh) * 2016-12-20 2019-12-20 中国电子科技集团公司第五十八研究所 用于陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊方法
CN111584377B (zh) * 2019-02-19 2021-11-30 昆山微电子技术研究院 一种超声波焊接方法
CN111584377A (zh) * 2019-02-19 2020-08-25 中科院微电子研究所昆山分所 一种超声波焊接方法
CN111599693B (zh) * 2019-02-20 2022-07-12 昆山微电子技术研究院 一种键合方法
CN111599693A (zh) * 2019-02-20 2020-08-28 中科院微电子研究所昆山分所 一种键合方法
CN110560826A (zh) * 2019-08-02 2019-12-13 广州汉源新材料股份有限公司 一种表面预覆软焊料层的被焊件及其制备方法
CN113380636A (zh) * 2021-04-29 2021-09-10 苏州通富超威半导体有限公司 一种焊接方法及芯片封装方法
CN113380636B (zh) * 2021-04-29 2024-03-26 苏州通富超威半导体有限公司 一种焊接方法及芯片封装方法
CN116994962A (zh) * 2023-09-25 2023-11-03 四川遂宁市利普芯微电子有限公司 一种芯片封装方法和封装结构
CN116994962B (zh) * 2023-09-25 2023-11-28 四川遂宁市利普芯微电子有限公司 一种芯片封装方法和封装结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104157605A (zh) 凸点互连焊接方法
JP5565315B2 (ja) 半導体装置の製造方法
TWI564979B (zh) 用於多重回流應用之低空洞焊接
TWI523121B (zh) 鍵合方法及裝置
CN102543763B (zh) 高功率密度芯片的金属热接合
JP5690652B2 (ja) ２個の接合素子の低温加圧焼結接合方法およびそれによって製造される構成体
CN101745736A (zh) 铜合金与不锈钢的扩散焊方法
JP2011077193A (ja) 半導体装置の製造方法
CN103035541B (zh) 半导体元件的安装方法
JP2010070842A (ja) 円筒形スパッタリングターゲットの製造方法
CN103934534A (zh) 一种厚膜基板与功率外壳的真空焊接方法
CN102738023A (zh) 用于将半导体器件固定到印刷线路板的系统和方法
CN109759742B (zh) 一种无钎焊剂用的焊料及焊接方法
JP2002170919A (ja) 半導体チップの積層実装方法
CN107112248A (zh) 芯片接合装置以及芯片接合方法
CN109836166B (zh) 一种用于SiC陶瓷的电磁超声钎焊方法
CN104470262A (zh) 一种基于焊锡熔接技术的三维电路层间连接方法
JP2003234370A (ja) 電子部品の接続方法及びそれにより得られた接続構造体
CN103779247B (zh) 一种将功率半导体模块端子焊接到基板的方法
CN104319242B (zh) 厚膜基板无焊料共晶贴装方法
CN113199103B (zh) 适用于高功率电子器件或组件的电磁感应快速连接方法
TWI733536B (zh) 電子零部件的燒結裝置
CN104112707A (zh) 一种基于镍和铜微针锥异种结构的固态超声键合方法
JP4599929B2 (ja) 電力用半導体装置の製造方法
CN209785891U (zh) 一种功率半导体用自动固晶机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20141119

RJ01 Rejection of invention patent application after publication