CN112133639B - 一种在基板上选择性压覆合金焊片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微电子封装领域，公开了一种在基板上选择性压覆合金焊片的方法，本方法流程如下：将基板表面进行清洗和镀涂处理；将模板表面进行激光减材，使规定图形转移到模板上；将基板、焊片、模板和层压模具按照指定顺序叠层和预固定；将叠层结构送入层压机中，真空环境下加热加压，使焊片与基板贴合；激光切割基板上的焊片，选择性保留在基板表面上与规定图形对应的焊片。本方法将合金焊片选择性地压覆在基板表面，可实现芯片、模块、围框等与基板之间的高质量、高可靠的集成和封装，具有焊片尺寸调节范围大，线条精度高，焊片与基板之间无需对位，焊片与基板之间无扰动位移等优点。

Description

一种在基板上选择性压覆合金焊片的方法
技术领域
本发明涉及微电子封装领域，具体涉及一种在基板上选择性压覆合金焊片的方法。
背景技术
微电子封装中，为实现芯片、模块、围框等与基板之间的高质量、高可靠的集成和封装，经常需要将合金焊片置于芯片、模块、围框等与基板之间，进行焊接，实现互连、固定、散热或气密封装等功能。
为精确控制焊料用量，减少焊料溢流。减少不必要的焊料浪费，降低成本。通常将合金焊片根据需求冲裁成规定的形状使用，即预成型焊片。但是合金焊片的厚度极薄，柔软或硬脆，使用过程中极易发生形变或碎裂，大尺寸或带有精细线条的预成型焊片的加工和使用困难。并且预成型焊片的安装定位的准确性差，焊接过程中极易因为扰动而发生位置偏移，降低焊接质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种简单的工艺方法，将合金焊片选择性地压覆在基板表面，实现芯片、模块、围框等与基板之间的高质量、高可靠的集成和封装。
本发明采用的技术方案如下：一种在基板上选择性压覆合金焊片的方法，包括：
步骤1：将基板表面进行清洗和镀涂处理；
步骤2：对模板表面进行激光减材，得到具有规定图形的模板；
步骤3：将基板、焊片、模板和层压模具按照指定顺序叠层和预固定；
步骤4：将叠层好的结构送入层压机中，在真空环境下加热加压，通过层压模具施加压力，使焊片根据模板上的规定图形的形状贴合在基板表面；
步骤5：按照规定图形的形状激光切割基板上的焊片，去除规定图形反向位置的焊片。
进一步的，所述镀涂处理为在基板表面镀涂金属。
进一步的，所述金属选用金或者镍/金。
进一步的，所述基板选用金属基板、覆铜箔层压板、多功能复合基板、陶瓷基板中的任意一种。
进一步的，所述模板选用不锈钢模板或者聚四氟乙烯模板。
进一步的，所述焊片选用金锡焊片、锡铅焊片、锡银铜焊片中的任意一种。
进一步的，所述步骤3中，模板在叠层时，其具有规定图形的一面朝向焊片。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明采用电镀、激光减材、层压、激光切割等工艺方法，成功地在基板上选择性地压覆了合金焊片；解决了合金焊片使用过程中溢流量多、尺寸受限、线条精度不高、对位固定困难等难题，可以实现微波产品的高质量、高可靠的集成和封装。
且本发明中所述的在基板上选择性压覆合金焊片的工艺方法操作简便，满足工业化生产的要求，实现批量化生产的可行性高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种在基板上选择性压覆合金焊片的方法的流程示意图。
图2是聚四氟乙烯模板示意图。
图3是层压模具-钼铜基板-金锡焊片-聚四氟乙烯模板-层压模具叠层结构示意图。
图4是钼铜基板上选择性压附金锡焊片示意图。
附图标记：1-层压模具，2-钼铜基板，3-金锡焊片，4-聚四氟乙烯模板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
中国专利CN103028804A“一种芯片密封盖板覆预成型焊片的方法”公布了一种通过在金锡焊片表面镀锡，以低于金锡合金熔点回流焊，将金锡预成型焊片通过融化的锡预覆在镀金盖板上的方法。该方法存在以下问题：(1)镀锡会改变金锡预成型焊片的成分比例，影响焊接可靠性；(2)金锡焊片的脆性大，无法进行带有复杂精细图形的预成型焊片的电镀和预覆，应用范围受限。
中国专利CN1556544A“集成电路用气密性封装盖板制备方法”和中国专利CN104952808A“一种预置金锡盖板及其制造方法”公布了通过点焊的方式将金锡预成型焊片固定在合金盖板上的方法。该方法存在以下问题：(1)点焊固定的稳定性不够，焊片容易发生翘曲、断裂或脱落；(2)焊点尺寸为300～500um，无法进行精细线条的打点固定；(3)对于大面积预成型焊片，需较多固定点，生产效率低。
中国专利CN202172064U“一种预覆焊料层的气密性封装盖板”公布了通过在可伐合金盖板上制作阻焊层，通过回流焊使金锡预成型焊片熔融覆盖在盖板表面，盖板与壳体封装时再次升温，进行二次钎焊。这种方法存在以下问题：(1)阻焊层的增加，降低了气密封装的可靠性；(2)焊片回流熔融，性质完全改变，二次焊接会严重降低焊接的可靠性；(3)两次钎焊，时间长，生产效率低。
本发明实施例提供一种在基板上选择性压覆合金焊片的方法，本方法的核心思想是采用电镀、激光减材、层压、激光切割等工艺路线将合金焊片选择性地压覆在基板上，实现微波集成电路高质量的集成和封装。参阅图1，具体流程如下：
S1：将基板表面进行清洗和镀涂处理，获得洁净的、具有镀层保护的表面；
S2：将模板表面进行激光减材，在模板表面上制造一个规定图形；
S3：将基板、焊片、模板和层压模具按照指定顺序叠层和预固定；
具体的，叠层的顺序是层压模具、基板、焊片、模板、层压模具，其中，模板上具有规定图形的一面朝向焊片。
S4：将叠层结构送入层压机中，真空环境下加热加压，通过层压模具施加压力，使焊片与模板上的凸出部分接触受力，从而导致焊片根据模板上的规定图形的形状贴合在基板表面上；
S5：按照规定图形的形状激光切割基板上的焊片，去除规定图形反向位置的焊片。
具体的，镀涂处理是指在基板表面镀涂金属，金属选用金或者镍/金。
在基板表面镀涂镍/金时，先镀涂一层镍，再镀涂一层金，可提高渡涂层的耐磨性。
具体的，激光切割基板上的焊片，模板表面规定图形的凹陷部分对应的焊片未受力，不与基板结合，切割后掉落，基板上选择性保留规定图形的焊片。
其中，所述基板，是指在电子封装中，用作支撑各种元器件，并能实现它们之间的电气互连或电绝缘的材料。
优选的，所述基板可选用金属基板、覆铜箔层压板、多功能复合基板、陶瓷基板等。
其中，所述模板是指使物体成固定形状的模具。
优选的，所述模板可选用不锈钢模板、聚四氟乙烯模板等。
其中，所述焊片，是指将合金原料按照一定配比混合，通过各种工艺轧制而成的、极薄的箔材。
优选地，所述焊片可选用金锡焊片、锡铅焊片、锡银铜焊片等。
其中，所述激光减材，是指使用激光作为加工方法，使制造过程中的材料逐渐减少。
所述激光切割，是指使用激光束照射被切割材料，使材料分子结构发生断裂或熔融，形成孔洞，随着光束移动，孔洞连续形成切缝，完成对材料的切割。
所述层压，是指用或不用粘接剂，借助温度、压力将相同或不同的多层材料结合为整体的方法。
在一个具体的实施例中，所述基板选用钼铜基板，所述模板选用聚四氟乙烯模板，所述焊片选用金锡焊片，具体流程如下：
(1).将钼铜基板表面清洗干净并镀镍/金保护。
(2).将厚度为0.5mm的聚四氟乙烯板进行激光减材，获得中心区域凹陷的模板，如图2所示。凹陷区域深度为0.1mm左右。
(3).将钼铜基板、金锡焊片、聚四氟乙烯模板、层压模具等按照图3所示顺序叠层固定。
(4).将叠层结构放入层压机中，真空条件下，200～280℃，200～400Psi，加压20～60min。
(5).切割焊片。调整激光功率，焊片切穿，与模板凹陷部分对应的焊片脱落，所需要的焊片保留，参阅图4。
本发明实施例提供的方法，将合金焊片选择性地压覆在基板表面，可实现芯片、模块、围框等与基板之间的高质量、高可靠的集成和封装，解决了前述现有技术中在合金焊片使用过程中溢流量多、尺寸受限、线条精度不高、对位固定困难等难题，且本方法操作简便，满足工业化生产的要求，实现批量化生产的可行性高。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种在基板上选择性压覆合金焊片的方法，其特征在于，包括：
步骤1：将基板表面进行清洗和镀涂处理；
步骤2：对模板表面进行激光减材，得到具有规定图形的模板；
步骤3：将基板、焊片、模板和层压模具按照指定顺序叠层和预固定，模板在叠层时，其具有规定图形的一面朝向焊片；
步骤4：将叠层好的结构送入层压机中，在真空环境下加热加压，通过层压模具施加压力，使焊片与模板上的凸出部分接触受力，从而导致焊片根据模板上的规定图形的形状贴合在基板表面上；
步骤5：按照规定图形的形状激光切割基板上的焊片，去除规定图形反向位置的焊片。
2.根据权利要求1所述的一种在基板上选择性压覆合金焊片的方法，其特征在于，所述镀涂处理为在基板表面镀涂金属。
3.根据权利要求2所述的一种在基板上选择性压覆合金焊片的方法，其特征在于，所述金属选用金或者镍/金。
4.根据权利要求1所述的一种在基板上选择性压覆合金焊片的方法，其特征在于，所述基板选用金属基板、覆铜箔层压板、多功能复合基板、陶瓷基板中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种在基板上选择性压覆合金焊片的方法，其特征在于，所述模板选用不锈钢模板或者聚四氟乙烯模板。
6.根据权利要求1所述的一种在基板上选择性压覆合金焊片的方法，其特征在于，所述焊片选用金锡焊片、锡铅焊片、锡银铜焊片中的任意一种。
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