CN109967872B - 一种半导体激光焊接方法及其焊接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种半导体激光焊接方法及其焊接结构,本发明使用激光活化金属络合物或者激光熔融可焊金属颗粒,实现焊料的保护,防止焊料的氧化,且能够保证焊料的润湿性;其既可以解决焊接层的焊接强度弱的问题,也可以解决焊球易塌陷、润湿性差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工技术,属于H01L23/00分类号下,具体涉及一种半导体激光焊接方法及其焊接结构。
背景技术
目前在半导体集成电路的制造中,激光焊接是需要常常用到的的工序。激光焊接技术是一种无接触、无切削力、热影响小的加工方法,它具有加工质量优、效率高、加工范围广、清洁、经济效益好、易于实施自动化控制、能实现柔性加工和智能加工等特点,解决了传统加工工艺无法解决的难题。现有的激光焊接,往往是通过焊球将两电极进行垂直性互联,然后利用激光进行熔融回流,或者是通过键合层对两部件进行激光的热键合,前者的焊球润湿性差容易使得焊球塌陷、短路,且焊球极易氧化,后者则焊接需要很大的能量,且键合强度较小,不利于可靠性。
发明内容
基于解决上述问题,本发明提供了一种半导体激光焊接方法,包括以下步骤;
1)提供一金属板,其具有正面和背面;
2)蚀刻所述金属板以形成基岛部和引脚部,并在所述引脚部的正面上形成凹槽;
3)在所述引脚部的正面和背面形成镀镍层,所述镀镍层覆盖所述凹槽的侧壁和底面;
4)在所述凹槽内填充固化焊料;
5)用树脂包裹所述基岛部和引脚部,所述树脂完全覆盖所述焊料,并且所述树脂内混合有金属络合物;
6)使用激光使得所述树脂开口且使得所述焊料熔融,所述开口露出所述焊料,并且同时使得金属络合物中的金属活化,以实现该金属对焊料的保护;
7)将芯片的引脚对准所述开口,所述引脚具有对应于所述开口的突出部,所述突出部插入所述凹槽内,并使得所述引脚与所述引脚部通过所述焊料键合。
本发明还提供了另一种半导体激光焊接方法,包括以下步骤;
1)提供一金属板,其具有正面和背面;
2)蚀刻所述金属板以形成基岛部和引脚部,并在所述引脚部的正面上形成凹槽;
3)在所述引脚部的正面和背面形成镀镍层,所述镀镍层覆盖所述凹槽的侧壁和底面;
4)在所述凹槽内填充固化焊料;
5)用树脂包裹所述基岛部和引脚部,所述树脂完全覆盖所述焊料,并且所述树脂内混合有金属可焊颗粒;
6)使用激光使得所述树脂开口且使得所述焊料熔融,所述开口露出所述焊料,并且同时使得金属可焊颗粒熔融为可焊金属包覆所述焊料的表面,以实现该可焊金属对焊料的保护;
7)将芯片的引脚对准所述开口,所述引脚具有对应于所述开口的突出部,所述突出部插入所述凹槽内,并使得所述引脚与所述引脚部通过所述焊料键合。
由上述的半导体激光焊接方法制作的激光焊接结构,其包括:
金属板,所述金属板包括基岛部和引脚部,所述引脚部的正面上设置有凹槽,所述引脚部的正面和背面均形成有镀镍层,所述镀镍层覆盖所述凹槽的侧壁和底面;
树脂,包裹所述基岛部和引脚部,所述树脂具有开口,所述开口露出所述焊料;
芯片,具有至少一引脚,所述引脚具有对应于所述开口的突出部,所述突出部插入所述凹槽;
焊料,填充在所述凹槽内,且将所述引脚与所述引脚部焊接,其中,所述焊料的露出表面具有一金属保护层。
其中,所述金属保护层由所述树脂内的金属络合物通过激光活化而得到或者由所述树脂内的金属可焊颗粒通过激光烧蚀熔融而得到。
本发明的优点如下:
(1)激光活化金属络合物或者激光熔融可焊金属颗粒,实现焊料的保护,防止焊料的氧化,且能够保证焊料的润湿性;
(2)其既可以解决焊接层的焊接强度弱的问题,也可以解决焊球易塌陷、润湿性差的问题。
附图说明
图1-7为本发明的半导体激光焊接方法的示意图。
具体实施方式
第一实施例
参见图1-7,本发明的半导体激光焊接方法,包括以下步骤;
1)参见图1,提供一金属板1,其具有正面和背面;所述金属板为铜板或铝板,其厚度为0.1-1mm;
2)参见图2,蚀刻所述金属板1以形成基岛部2和引脚部3,并在所述引脚部的正面上形成凹槽4;
3)在所述引脚部3的正面和背面形成镀镍层5/6,所述镀镍层5覆盖所述凹槽4的侧壁和底面;
4)参见图3,在所述凹槽4内填充固化焊料7;
5)参见图4,用树脂8包裹所述基岛部2和引脚部3,所述树脂8完全覆盖所述焊料7,并且所述树脂8内混合有金属可焊颗粒;
6)使用激光9使得所述树脂形成开口10且使得所述焊料7熔融,所述开口10露出所述焊料7,并且同时使得金属络合物中的金属活化,以实现该金属对焊料7的保护;
7)将芯片11的引脚12对准所述开口10,所述引脚11具有对应于所述开口10的突出部13,所述突出部13插入所述凹槽4内,并使得所述引脚12与所述引脚部3通过所述焊料7键合;
8)在所述引脚12的背面利用激光14对所述树脂8形成开口15,以露出所述引脚部3背面的镀镍层6,并在所述开口15内形成外部引出端子16。
其中,所述金属络合物为铜、锌、镍或钴的络合物。所述焊料7包括Cu、Ni、Pd、Sn、Au中的至少两种。
第二实施例
本发明的第二实施例的半导体激光焊接方法,包括以下步骤;
1)参见图1,提供一金属板1,其具有正面和背面;所述金属板为铜板或铝板,其厚度为0.1-1mm;
2)参见图2,蚀刻所述金属板1以形成基岛部2和引脚部3,并在所述引脚部的正面上形成凹槽4;
3)在所述引脚部3的正面和背面形成镀镍层5/6,所述镀镍层5覆盖所述凹槽4的侧壁和底面;
4)参见图3,在所述凹槽4内填充固化焊料7;
5)参见图4,用树脂8包裹所述基岛部2和引脚部3,所述树脂8完全覆盖所述焊料7,并且所述树脂8内混合有金属络合物;
6)使用激光9使得所述树脂形成开口10且使得所述焊料7熔融,所述开口10露出所述焊料7,并且同时使得金属可焊颗粒熔融为可焊金属包覆所述焊料7的表面,以实现该可焊金属对焊料7的保护;
7)将芯片11的引脚12对准所述开口10,所述引脚11具有对应于所述开口10的突出部13,所述突出部13插入所述凹槽4内,并使得所述引脚12与所述引脚部3通过所述焊料7键合;
8)在所述引脚12的背面利用激光14对所述树脂8形成开口15,以露出所述引脚部3背面的镀镍层6,并在所述开口15内形成外部引出端子16。
根据上述的焊接方法所述得到的激光焊接结构,包括:
金属板,所述金属板包括基岛部和引脚部,所述引脚部的正面上设置有凹槽,所述引脚部的正面和背面均形成有镀镍层,所述镀镍层覆盖所述凹槽的侧壁和底面;
树脂,包裹所述基岛部和引脚部,所述树脂具有开口,所述开口露出所述焊料;
芯片,具有至少一引脚,所述引脚具有对应于所述开口的突出部,所述突出部插入所述凹槽;
焊料,填充在所述凹槽内,且将所述引脚与所述引脚部焊接,其中,所述焊料的露出表面具有一金属保护层。
其中,所述金属保护层由所述树脂内的金属络合物通过激光活化而得到或者由所述树脂内的金属可焊颗粒通过激光烧蚀熔融而得到。
最后应说明的是:显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种半导体激光焊接方法,包括以下步骤;
1)提供一金属板,其具有正面和背面;
2)蚀刻所述金属板以形成基岛部和引脚部,并在所述引脚部的正面上形成凹槽;
3)在所述引脚部的正面和背面形成镀镍层,所述镀镍层覆盖所述凹槽的侧壁和底面;
4)在所述凹槽内填充固化焊料;
5)用树脂包裹所述基岛部和引脚部,所述树脂完全覆盖所述焊料,并且所述树脂内混合有金属络合物;
6)使用激光使得所述树脂开口且使得所述焊料熔融,所述开口露出所述焊料,并且同时使得金属络合物中的金属活化,以实现该金属对焊料的保护;
7)将芯片的引脚对准所述开口,所述引脚具有对应于所述开口的突出部,所述突出部插入所述凹槽内,并使得所述引脚与所述引脚部通过所述焊料键合;
8)在所述引脚部的背面利用激光对所述树脂进行开口,以露出所述引脚部背面的镀镍层,并在所述引脚部背面的所述开口内形成外部引出端子。
2.根据权利要求1所述的半导体激光焊接方法,其特征在于:所述金属络合物为铜、锌、镍或钴的络合物。
3.根据权利要求2所述的半导体激光焊接方法,其特征在于:所述焊料包括Cu、Ni、Pd、Sn、Au中的至少两种。
4.一种半导体激光焊接方法,包括以下步骤;
1)提供一金属板,其具有正面和背面;
2)蚀刻所述金属板以形成基岛部和引脚部,并在所述引脚部的正面上形成凹槽;
3)在所述引脚部的正面和背面形成镀镍层,所述镀镍层覆盖所述凹槽的侧壁和底面;
4)在所述凹槽内填充固化焊料;
5)用树脂包裹所述基岛部和引脚部,所述树脂完全覆盖所述焊料,并且所述树脂内混合有金属可焊颗粒;
6)使用激光使得所述树脂开口且使得所述焊料熔融,所述开口露出所述焊料,并且同时使得金属可焊颗粒熔融为可焊金属包覆所述焊料的表面,以实现该可焊金属对焊料的保护;
7)将芯片的引脚对准所述开口,所述引脚具有对应于所述开口的突出部,所述突出部插入所述凹槽内,并使得所述引脚与所述引脚部通过所述焊料键合;
8)在所述引脚部的背面利用激光对所述树脂进行开口,以露出所述引脚部背面的镀镍层,并在所述引脚部背面的所述开口内形成外部引出端子。
5.根据权利要求4所述的半导体激光焊接方法,其特征在于:所述金属可焊颗粒为铜、锌、镍或铂的金属颗粒。
6.根据权利要求5所述的半导体激光焊接方法,其特征在于:所述焊料包括Cu、Ni、Pd、Sn、Au中的至少两种。
7.一种半导体激光焊接结构,其利用权利要求1-6中任一项所述的半导体激光焊接方法制作而成,其特征在于,包括:
金属板,所述金属板包括基岛部和引脚部,所述引脚部的正面上设置有凹槽,所述引脚部的正面和背面均形成有镀镍层,所述镀镍层覆盖所述凹槽的侧壁和底面;
树脂,包裹所述基岛部和引脚部,所述树脂具有开口,所述开口露出所述焊料;
芯片,具有至少一引脚,所述引脚具有对应于所述开口的突出部,所述突出部插入所述凹槽;
焊料,填充在所述凹槽内,且将所述引脚与所述引脚部焊接,其中,所述焊料的露出表面具有一金属保护层。
8.根据权利要求7所述的半导体激光焊接结构,其特征在于:所述金属保护层由所述树脂内的金属络合物通过激光活化而得到或者由所述树脂内的金属可焊颗粒通过激光烧蚀熔融而得到。
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