CN108109948A - 一种表面贴装集成电路真空共晶焊接芯片定位的方法 - Google Patents

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Abstract

一种适用于金属表面贴装集成电路真空共晶焊芯片定位方法，该方法是根据产品外壳和芯片尺寸以及产品工艺，设计和制造专用定位夹具及压块；再根据表面贴装器件外壳内腔和芯片尺寸设计定位框，将焊片和芯片放入定位框中确保焊片和芯片位置固定和重合；接着将压块平稳放置在芯片表面，通过压块给芯片施压来确保芯片能够平稳放置于焊片上，确保焊片和芯片充分接触，同时通过压块施压避免在共晶焊过程中焊片融化时产生的表面张力导致芯片偏移，从而提高器件共晶焊的质量。本发明方法通过低成本夹具和压块的使用实现芯片位置一致，同时确保芯片真空共晶焊过程中芯片与焊片充分接触，不发生偏移。适用于不同金属外壳类封装产品真空共晶焊的组装过程。

Description

一种表面贴装集成电路真空共晶焊接芯片定位的方法
技术领域
本发明涉及制造半导体器件的方法，具体来说，涉及制造过程中贴装集成电路真空共晶焊芯片的定位方法。
背景技术
在某些金属外壳封装集成电路器件生产流程里，使用的装结工序为真空共晶焊，该工序包括设备开启、准备材料、组装、放入加热炉、合上炉盖、抽真空、充入惰性气体、加热、保温、升温、抽真空、快速退火的过程。其中组装方法为放置产品外壳置于石墨板上、将焊片按照装配图放入产品内腔中、将芯片按照装配图平稳放置于焊片上、用镊子调整芯片位置使芯片与焊片完全重合，完成组装。
使用该方法进行共晶焊存在的问题是：①在共晶焊的焊接过程中，由于焊片融化时表面张力作用导致芯片会发生偏移；②为避免在共晶焊过程中焊片以及芯片氧化，通常需要在共晶焊前抽真空和充氮气，但在这个过程中也会发生芯片偏移。因此，芯片的定位问题是组装过程的关键问题。
近年来涉及芯片定位的专利申请件大量增加，例如ZL2004100936624号《用于IC芯片封装的精密定位装置》、2010106102462号《研磨头的芯片定位器》、2011102429658号《一种SMDLED贴片分光机的芯片定位装置》、2012103781757号《一种霍尔芯片定位装置》、2014106100003号《一种芯片焊点的定位方法》、2014105415858号《全压接式IGBT芯片定位装置体》、2015103481474号《真空共晶焊的芯片定位夹具、制造方法及芯片转运方法》、2016203873682号《一种半导体激光器芯片的自对准烧结夹具》等，但涉及真空共晶焊的申请件仅有2015103481474号，该定位夹具包括衬底、支撑台阶及限位台阶，衬底上设置有吸附孔，支撑台阶用于支撑芯片，限位台阶用于对芯片进行限位。尚不能解决金属表面贴装集成电路真空共晶焊芯片的定位问题。
发明内容
本发明旨在提供一种适用于金属表面贴装集成电路真空共晶焊芯片定位方法，以克服现有技术的缺陷，解决金属表面贴装集成电路真空共晶焊芯片的定位问题。
发明人提供的适用于金属表面贴装集成电路真空共晶焊芯片定位方法，是根据产品外壳和芯片尺寸以及产品的工艺，设计和制造一种专用定位夹具及压块；再根据表面贴装器件外壳内腔和芯片尺寸设计定位框，将焊片和芯片依次放入定位夹具中确保焊片和芯片位置固定和保证焊片与芯片的重合；接着将压块平稳放置在芯片表面，通过压块给芯片表面施压来确保芯片能够平稳放置于焊片上，并确保焊片和芯片的充分接触，同时通过压块施加的压力避免在共晶焊过程中焊片融化时产生的表面张力导致芯片偏移，从而提高器件共晶焊的质量。
使用该方法后真空共晶焊组装的工艺流程如下：准备完毕、将产品外壳置于石墨板上，又将定位夹具平稳地放置于产品外壳的内腔中，之后将焊片平稳地放置于夹具内，接着将芯片按照装配图平稳放置于焊片上，再将压块平稳地放置于芯片上，即完成组装。
上述定位夹具形状整体呈“凸”型，在使用过程中可夹住较细的一头，便于定位夹具的取放，其大的一头中部开有定位框；定位夹具采用石墨材料制成，石墨材料耐高温、热膨胀系数小，在共晶焊过程中石墨材料表面温度均匀，可保证芯片与定位框接触面的温度均匀性。
上述压块形状为端面与芯片形状一致的柱形，端面尺寸与芯片尺寸一致，可保证在共晶焊中芯片表面受力均匀；压块材料采用铝制成，因为采用密度较小的铝已能够满足共晶焊时芯片需要施加的压力，且芯片表面键合焊盘通常为铝，使用铝压块不会影响焊盘特性。
本发明的方法主要优点是通过较低成本夹具和压块使用实现芯片位置的一致性，避免因人员技能和其他不确定因素带来的问题，同时可确保芯片真空共晶焊过程中芯片与焊片充分接触，不发生偏移。该方法可以根据不同外壳和芯片的尺寸制作定位夹具，适用于不同金属外壳类封装产品真空共晶焊的组装过程。
附图说明
图1为原来金属表面贴装产品生产流程框图，图2为原来金属表面贴装产品真空共晶焊流程框图，图3为原来金属表面贴装产品真空共晶焊组装流程框图，图4为使用本发明方法的金属表面贴装产品真空共晶焊组装流程框图，图5为原表面贴装器件型封装真空共晶焊组装示意图，图6为使用本发明定位夹具的组装示意图。图7为定位夹具，图8为压块。
图中：1是表面贴装器件型封装外壳，2是定位夹具，3是合金焊片，4是芯片，5是压块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明内容作进一步说明，但不是对本发明的限定。
实施例：
以SMD-0.5 （SMD是Surface Mounted Devices的缩写，意为表面贴装器件）型外壳、2.0㎜×2.0㎜芯片为例，原来的工艺如图5所示，合金焊片3和芯片4依次放入产品内腔中，用镊子调整芯片位置使芯片与焊片完全重合，完成组装。
使用本发明方法的组装工艺如图6：根据SMD-0.5型产品外壳和芯片2.0㎜×2.0㎜的尺寸设计和制造一种形状整体呈“凸”型的、石墨制作的专用定位夹具，如图7；制造端面与芯片形状的压块，如图8；再根据表面贴装器件外壳内腔和芯片尺寸设计定位框，将焊片和芯片依次放入定位夹具中确保焊片和芯片位置固定和保证焊片与芯片的重合；接着将压块平稳放置在芯片表面，通过压块给芯片表面施压来确保芯片能够平稳放置于焊片上，并确保焊片和芯片的充分接触，同时通过压块施加的压力避免在共晶焊过程中焊片融化时产生的表面张力导致芯片偏移。
定位夹具外壳内腔尺寸为5.10㎜×4.20㎜，为消除外壳尺寸误差和在共晶焊过程中外壳热膨胀对定位框取放造成的影响，定位框整体长宽比外壳内腔小0.1㎜，定位框尺寸为5.00㎜×4.10㎜。夹具中部按照芯片尺寸2.0㎜×2.0㎜进行镂空，为便于芯片取放和保证芯片顺利放入定位框中，定位框中间镂空长宽比芯片尺寸大0.2㎜，即2.2㎜×2.2㎜。
压块尺寸为2㎜×2㎜×3㎜，端面尺寸2.0㎜×2.0㎜，与芯片尺寸一致。

Claims (3)

1.一种适用于金属表面贴装集成电路真空共晶焊芯片定位方法，其特征在于该方法是根据产品外壳和芯片尺寸以及产品的工艺，设计和制造一种专用定位夹具及压块；再根据表面贴装器件外壳内腔和芯片尺寸设计定位框，将焊片和芯片依次放入定位框中确保焊片和芯片位置固定和保证焊片与芯片的重合；接着将压块平稳放置在芯片表面，通过压块给芯片表面施压来确保芯片能够平稳放置于焊片上，并确保焊片和芯片的充分接触，同时通过压块施加的压力避免在共晶焊过程中焊片融化时产生的表面张力导致芯片偏移，从而提高器件共晶焊的质量。
2.按照权利要求1所述的定位方法，其特征在于所述定位夹具形状整体呈“凸”型，在使用过程中可夹住较细的一头，便于定位夹具的取放，其大的一头中部开有定位框；定位夹具采用石墨材料制成，石墨材料耐高温、热膨胀系数小，在共晶焊过程中石墨材料表面温度均匀，保证芯片与定位框接触面的温度均匀性。
3.按照权利要求1所述的定位方法，其特征在于所述压块形状为端面与芯片形状一致的柱形，端面尺寸与芯片尺寸一致，可保证在共晶焊中芯片表面受力均匀；压块材料采用铝制成。
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