CN113363182B - 热压工艺、bga产品的制作方法及bga产品 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种热压工艺、BGA产品的制作方法及BGA产品，所述热压工艺适用于脆性产品加工，使用的热压热备包括：控制系统、驱动件、挤压件、加热模块和电磁感应件，脆性产品上设置有铁磁性件；当加热模块的温度到达第一预设温度时，控制系统控制驱动件带动挤压件向待热压产品移动；当挤压件与待热压产品接触时，控制系统控制电磁感应件上电，带动挤压件挤压待热压产品；当加热模块的温度到达第二预设温度且挤压件的移动距离达到预设阈值时，控制系统控制加热模块保温，并控制电磁感应件断电以及控制驱动件带动挤压件向远离待热压产品的方向移动。本申请解决了传统热压方式直接作用在产品，导致产品结构损伤，工艺简单，能够保护产品结构不被破坏。
Description
技术领域
本发明一般涉及半导体测试技术领域，具体涉及一种热压工艺、BGA产品的制作方法及BGA产品。
背景技术
传统的焊球阵列封装(Ball GridArray，BGA)产品使用锡球传导信号，具有良好的信号传输性能，但是散热性能不佳。传统的插针网格阵列封装(Pin GridArray Package，PGA)产品使用铟散热层散热，散热效果佳但使用pin引脚，其信号传输性能不如BGA产品。
目前芯片封装尺寸越来越趋近于微型化，将BGA与PGA产品的优势相结合，用于进行高端处理器芯片的封装。但是，目前为使半导体封装产品兼具良好的信号传输性能和散热性能，BGA产品在后续锡球在回流焊过程中需要达到250℃左右的高温，而铟作为散热材料，其在160℃时就会融化，同时贴铟片的助焊剂在250℃的高温下会迅速沸腾并气化，带出周围的金属铟，使铟散热层融化飞溅，导致周围的电容、芯片短路报废。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种热压工艺、BGA产品的制作方法及BGA产品，该热压工艺通过控制热压设备的挤压部和芯片散热罩之间的磁吸附力，通过磁吸附力进行热压，避免了挤压的压力直接压在散热罩上，损坏锡球的问题。
第一方面，本发明提供一种热压工艺，适用于脆性产品加工，热压工艺使用的热压热备包括：控制系统、与控制系统连接的驱动件，以及驱动件连接的挤压件，挤压件上设置有加热模块和电磁感应件，电磁感应件与控制系统电连接，脆性产品上设置有铁磁性件，热压工艺包括：
当加热模块的温度到达第一预设温度时，控制系统控制驱动件带动挤压件向待热压产品移动；
当挤压件与待热压产品接触时，控制系统控制电磁感应件上电，带动挤压件继续朝向待热压产品移动；
当加热模块的温度到达第二预设温度且挤压件的移动距离达到预设阈值时，控制系统控制加热模块在第二预设温度保持一段时间，并控制电磁感应件断电以及控制驱动件带动挤压件向远离待热压产品的方向移动。
第二方面，本发明提供一种BGA产品的制作方法，包括：
基板上表面划分为第一区域和包围第一区域的第二区域，在第一区域设置芯片，基板下表面设置锡球层；
PCB板设置于锡球层的下方，通过回流焊实现PCB板与锡球层连接；
将铟片设置于芯片表面；
将散热罩盖设在基板上方，通过权利要求1的热压工艺对散热罩进行热压，以使散热罩与基板和铟片紧密贴合。
作为可选的方案，还包括：在第二区域的表面四周设置平衡件，用于维持基板的表面平衡。
作为可选的方案，在第二区域表面四周设置平衡件，包括：
制作平衡件，平衡件包括铁芯和防护层，将防护层镀设于铁芯的外部；
将平衡件通过密封胶粘接在第二区域。
作为可选的方案，制作平衡件，还包括：在平衡件的外周设置限位销。
作为可选的方案，在对散热罩进行热压之前，还包括：
在平衡件的表面喷涂密封胶，同时在铟片表面喷涂助焊剂；
将散热罩与平衡件上的密封胶粘合，同时将散热罩与铟片贴合。
作为可选的方案，对散热罩进行热压的过程中，第二预设温度为150℃，预设阈值等于平衡件表面的密封胶的厚度。
第三方面，本发明提供一种BGA产品，包括基板和芯片，基板的上表面包括第一区域和第二区域，第二区域环绕第一区域，基板下表面设置有锡球层，锡球层焊接在PCB板上；芯片设置于第一区域，且芯片的表面上设置有铟片，第二区域上盖设有散热罩，散热罩与铟片紧密贴合。
作为可选的方案，第二区域上设置有平衡件，且平衡件具有铁磁性，散热罩的四周与平衡件表面紧密贴合。
作为可选的方案，平衡件包括铁芯和防护层，防护层镀设于铁芯的外部。
作为可选的方案，防护层为镍层。
本发明的有益效果如下：
本发明的热压工艺通过可控的磁力，不需要对产品施加垂直压力，通过磁力能够调整作用在芯片的散热罩上的挤压力，保护了芯片结构不被损坏，工艺操作简单。同时，本发明公开的BGA产品的制作方法，将不能铟片的贴装放在锡球回流焊之后，有效避免了高温对铟片的影响，有效提高了产品的成品率。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的使用的热压设备；
图2为本发明的一个实施例的热压工艺的流程示意图；
图3为本发明的一个实施例的BGA产品的制作流程示意图；
图4为本发明的一个实施例的BGA产品的俯视图(未示出散热罩)；
图5为本发明的一个实施例的BGA产品的结构示意图；
图6为本发明的一个实施例的BGA产品中平衡件的结构示意图。
图中：
1.基板，11.第一区域，12.第二区域，2.芯片，3.锡球层，4.PCB板，5.铟片，6.散热罩，7.平衡件，71.铁芯，72.防护层，8.密封胶；
100.控制系统，200.驱动件，300.挤压件，301.加热模块，302.电磁感应件，400.电子测力计，500.缓冲件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1所示，本申请的实施例提供一种热压设备，包括控制系统100、与控制系统100连接的驱动件200，以及驱动件200连接的挤压件300，挤压件300上设置有加热模块301和电磁感应件302，电磁感应件302与控制系统100电连接。
需要说明的是，控制系统100可以是一般的控制系统，例如PLC控制系统，DCS控制系统等，本申请的实施例对此不做具体限定。
驱动件200可以是各种类型的电机，例如伺服电机。挤压件300可以是各种类型的压盘，为了保证挤压效果，压盘的形状应当和待热压部位的形状相匹配，驱动件200和挤压件300连接，控制系统100控制驱动件200工作，驱动件200带动挤压件300运动，实现对待热压产品的挤压。其中，驱动件200和挤压件300之间可以通过任意一种连接方式连接，例如，挤压件300通过连杆与驱动件200连接，或者挤压件300还可以直接连接在驱动件200的输出轴上，本申请实施例对此不做具体限定。
示例地，驱动件200为伺服电机，伺服电机的输出轴通过传动齿轮连接有丝杆，丝杆上设置有滑块，滑块可沿着丝杆的轴向移动，滑块与压盘连接，并且滑块和压盘之间上设置有电子测力计400，电子测力计400的下方设置有缓冲件500，缓冲件500与压盘连接。
电磁感应件302设置于压盘的四周与待热压产品相对的区域，电磁感应件可以是电磁铁，电磁阀等，电磁感应件的数量应当与待热压产品的铁磁性件的数量一一对应。需要注意的是，位于压盘上的电磁感应件的规格和类型应当一致，并且在控制电路中每个电磁感应件应当采用并联的方式，以保证每个电磁感应件产生的磁场强度相同。
第一方面，本申请的实施例提供的一种热压工艺，适用于脆性产品加工或易碎产品的热压，例如芯片的封装。本申请实施例的热压工艺使用上述热压热备，具体的热压工艺如图2所示，包括：
S1、当加热模块的温度到达第一预设温度时，控制系统控制驱动件带动挤压件向待热压产品移动；
需要注意的是，保证电磁感应件的周围除待热压产品上的铁磁性材料以外的其他铁磁性材料；
在实际使用过程中，对加热模块先进行预热，保证加热模块的温度达到第一预设温度，其中第一预设温度是指加热模块预热需要达到的温度，例如可以是60℃，将挤压件对准待热压产品，电子测力计先测出挤压件、加热模块和电磁感应件的重量F1，控制系统控制驱动件，带动挤压件向待热压产品移动。
S2、当挤压件与待热压产品接触时，控制系统控制电磁感应件上电，带动挤压件继续朝向待热压产品移动；
其中，当挤压件与待热压产品刚好接触时，电子测力计的示数减小，此时控制系统控制驱动件带动挤压件向远离待热压产品的方向移动，使得电子测力计的示数恢复到F1，此时挤压件刚好与待热压产品接触，控制系统控制电磁感应件上电，缓慢增加电流，产生电磁吸附力，带动挤压件向待热压产品移动，对其进行热压。
S3、当加热模块的温度到达第二预设温度且挤压件的移动距离达到预设阈值时，控制系统控制加热模块在第二预设温度保持一段时间，并控制电磁感应件断电以及控制驱动件带动挤压件向远离待热压产品的方向移动，期间电子测力计的示数减小。
其中，第二预设温度是指需要热压的最高温度，例如芯片上助焊剂的熔点150℃。随着加热模块的温度升高和电磁感应件的磁力增大，当电子测力计的示数不变时，挤压件移动达到最大位移，控制系统控制电磁感应件的磁力不变，加热模块在第二预设温度保温一段时间后(例如2min)，此时产品热压完成，控制系统控制电磁感应件断电，同时控制驱动件带动挤压件向远离产品的方向移动，热压完成。
综上，本实施例的热压工艺，通过可控的磁力，无需对产品施加垂直压力，通过磁力能够调整作用在芯片的散热罩上的挤压力，保护了待热压产品不被损坏，工艺操作简单。并且，本实施例的热压工艺可以适用于任何脆性不耐压产品的加工，尤其适用于半导体制作。
第二方面，本申请的实施例提供一种BGA产品的制作方法，如图3和图4所示，包括：
S11、基板上表面划分为第一区域和包围第一区域的第二区域，在第一区域设置芯片，基板下表面设置锡球层；
S12、PCB板设置于锡球层的下方，通过回流焊实现PCB板与锡球层连接；
S13、将铟片设置于芯片表面，芯片与铟片接触的表面镀设金层；
S14、将散热罩盖设在基板上方，通过第一方面的热压工艺对散热罩进行热压，以使散热罩与基板和铟片紧密贴合。
其中，基板的第二区域可以设置有铁磁性件，为了进一步保证可靠制作BGA产品，控制系统控制驱动进带动挤压与散热罩的外表面接触，以对散热罩进行热压，使得散热罩与基板和铟片表面紧密贴合。
本申请实施例的制作方法，先在基板上植焊球，再在芯片上设置铟片，铟片有利于改善芯片的散热性能，然后设置散热罩包覆基板和铟片，有利于进一步改善了BGA产品的散热性能，同时有效解决了倒装芯片和植焊球的过程中回流焊工艺的温度对铟片的影响。
并且，通过可控的磁力，无需对产品施加垂直压力，通过磁力能够调整作用在芯片的散热罩上的挤压力，保护了待热压产品不被损坏，工艺操作简单。
作为可实现的方式，为了保证基板的平面稳定处于水平面，在第二区域的表面四周设置平衡件，用于维持基板的表面平衡。
作为可实现的方式，在第二区域表面四周设置平衡件，包括：
制作平衡件，如图5所示，平衡件包括铁芯和防护层，将防护层镀设于铁芯的外部；
将平衡件通过密封胶粘接在第二区域。
本实施方式中平衡件包括铁芯，铁芯具有铁磁性，有利于在磁吸附力的作用下热压，无需额外设置其他的铁磁性件；在铁芯的外部镀设防护层，有利于防止铁芯生锈，保证铁芯具有良好的铁磁性。本实施方式中的平衡件相比于现有合金材质的平衡件，具有良好的铁磁性，有利于BGA产品的热压过程。
作为可实现的方式，还包括：在平衡件的外周设置限位销。本实施方式中的限位销有利于限位散热罩，避免散热罩位置贴偏。
作为可实现的方式，如图6所示，在对散热罩进行热压之前，还包括：
在平衡件的表面喷涂密封胶8，同时在铟片表面喷涂助焊剂；
将散热罩与平衡件上的密封胶8粘合，同时将散热罩与铟片贴合。
在平衡件的表面喷涂密封胶8，主要是用于实现散热罩与平衡件的连接，在铟片表面喷涂助焊剂，主要是用于在热压过程中高温使得助焊剂熔化，将铟片和散热罩紧密贴合。
作为可实现的方式，对散热罩进行热压的过程中，第二预设温度为150℃，预设阈值等于平衡件表面的密封胶的厚度。
在热压过程中，当加热模块的温度达到150℃时，助焊剂和铟片熔化，散热罩更好的贴合，为了在保证良好的贴合效果的同时避免对芯片的破坏，挤压件的移动位移应当等于喷涂在平衡件上的密封胶的高度，保证散热罩和平衡件以及铟片紧密贴合。
本实施方式中，在对散热罩热压的过程中，平衡件与挤压件上的电磁感应件进行磁力吸引，对散热罩进行挤压，其中铟片和密封胶最受力最先变形，逐步稳定，从而电子测力计的示数稳定不变，控制磁力不变，由于挤压件的重力和磁力的部分抵消，基板下方的锡球受到的挤压力较小，得到很好的保护，避免被损坏，并且克服了上一代工艺需特殊设计散热罩的要求，本实施例的BGA产品不需要设计结构复杂的散热罩，只需要使用铁芯的平衡件，普通的散热罩即可满足要求，工艺要求简单。
第三方面，本申请的实施例提供一种BGA产品，如图4和图5所示，包括基板1和芯片2，基板1的上表面包括第一区域11和第二区域12，第二区域12环绕第一区域11，基板1下表面设置有锡球层3，锡球层3焊接在PCB板4上；芯片2设置于第一区域11，且芯片2的表面上设置有铟片5，第二区域12上盖设有散热罩6，散热罩6与铟片5紧密贴合。
其中，为了保证产品在热压过程不被损坏，基板1可做加厚处理，散热罩6只需采用普通的结构即可，例如散热罩6设计为台阶状，能够很好的和热压设备的挤压件相匹配，更好的完成热压。。
作为可实现的方式，第二区域12上设置有平衡件7，且平衡件7具有铁磁性，散热罩6的四周与平衡件7表面紧密贴合。
作为可实现的方式，平衡件7包括铁芯71和防护层72，防护层72镀设于铁芯71的外部。其中，防护层72可以是铁磁性材料，也可以是非铁磁性材料，但不能影响铁芯的铁磁性。防护层72主要是用于防止铁芯71生锈，用于保护铁芯。
作为优选的实施的方式，防护层72为镍层。在铁芯71外部读镍层不仅有利于防止铁芯生锈，同时镍具有良好的铁磁性，有利于BGA产品的后续的热压工艺。
综上，本申请的BGA产品，具有良好的信号传输性能，同时散热效果好，制作工艺简单，成品率高。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (6)
1.一种热压工艺，适用于脆性产品的热压，所述热压工艺使用的热压热备包括：控制系统、与所述控制系统连接的驱动件，以及所述驱动件连接的挤压件，所述挤压件上设置有加热模块和电磁感应件，所述电磁感应件与所述控制系统电连接，其特征在于，所述脆性产品上设置有铁磁性件，所述热压工艺包括：
当所述加热模块的温度到达第一预设温度时，所述控制系统控制所述驱动件带动所述挤压件向待热压产品移动；
当所述挤压件与所述待热压产品接触时，所述控制系统控制电磁感应件上电，带动所述挤压件继续朝向所述待热压产品移动；
当所述加热模块的温度到达第二预设温度且所述挤压件的移动距离达到预设阈值时，所述控制系统控制所述加热模块在所述第二预设温度保持一段时间，并控制所述电磁感应件断电以及控制所述驱动件带动所述挤压件向远离所述待热压产品的方向移动。
2.一种BGA产品的制作方法，其特征在于，包括：
基板上表面划分为第一区域和包围所述第一区域的第二区域，在所述第一区域设置芯片，所述基板下表面设置锡球层；
PCB板设置于所述锡球层的下方，通过回流焊实现所述PCB板与所述锡球层连接；
将铟片设置于所述芯片表面；
将散热罩盖设在所述基板上方，通过权利要求1所述的热压工艺对所述散热罩进行热压，以使所述散热罩与所述基板和所述铟片紧密贴合。
3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，还包括：在所述第二区域的表面四周设置平衡件，包括：
制作所述平衡件，所述平衡件包括铁芯和防护层，将所述防护层镀设于所述铁芯的外部；
将所述平衡件通过密封胶粘接在所述第二区域。
4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，制作所述平衡件，还包括：在所述平衡件的外周设置限位销。
5.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，在对所述散热罩进行热压之前，还包括：
在所述平衡件的表面喷涂密封胶，同时在所述铟片表面喷涂助焊剂；
将所述散热罩与所述平衡件上的密封胶粘合，同时将所述散热罩与所述铟片贴合。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，对所述散热罩进行热压的过程中，所述第二预设温度为150℃，所述预设阈值等于所述平衡件表面的密封胶的厚度。
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