CN113851384A - 一种焊球焊接方法及其应用 - Google Patents
一种焊球焊接方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113851384A CN113851384A CN202111078673.5A CN202111078673A CN113851384A CN 113851384 A CN113851384 A CN 113851384A CN 202111078673 A CN202111078673 A CN 202111078673A CN 113851384 A CN113851384 A CN 113851384A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ball
- heating
- solder ball
- solder
- substrate
- 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
Links
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 261
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 215
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 35
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 28
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 12
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 9
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 7
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 7
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000002079 cooperative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000003631 expected effect Effects 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L24/14—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors
-
- 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
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/14—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors
- H01L2224/145—Material
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
本发明公开了一种焊球焊接方法及其应用，该方法包括：将焊球设置在基板植球球垫上，通过加热焊球的预设部分，使焊球熔化并实现与基板植球球垫的焊接；其中，控制预设部分位于焊球的与基板植球球垫相接触部分以外的区域；以及上述焊球焊接方法在球栅阵列封装方法和集成电路封装方法中的应用，可以实现：在实现焊球（例如锡球）与封装体基板的优异焊接基础上，能够避免现有回流焊方式可能引起的产品变形、使用寿命下降的问题，而且还可以进一步缩小焊球球间距且几乎甚至完全不会出现焊球之间桥接的现象。
Description
技术领域
本发明涉及球栅阵列封装（BGA封装）技术领域，具体涉及一种焊球焊接方法及其应用。
背景技术
BGA(Ball Grid Array)封装，即球栅阵列封装，它是在封装体基板的底部制作阵列焊球（常用的焊球可以为例如锡球）作为电路的I/O端与印刷线路板(PCB)互接，目前，该阵列焊球的焊接方法通常使用回流焊，然而，实际操作中，所获得的BGA产品较难以避免地存在变形现象，而随着对产品需求例如需要更多I/O端的情况下，难以缩小焊球球间距，如强制缩小球间距则容易导致焊球之间出现桥接现象，此外产品的使用寿命也受到了一定的影响，甚至可能出现部分产品的使用寿命下降明显的现象。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种新的焊球焊接方法，该方法能够用于球栅阵列封装操作中，在实现焊球（例如锡球）与封装体基板的优异焊接基础上，能够避免现有回流焊方式可能引起的产品变形、使用寿命下降的问题，而且还可以进一步缩小焊球球间距且几乎甚至完全不会出现焊球之间桥接的现象。
本发明同时还提供了一种采用上述焊球焊接方法的球栅阵列封装方法。
本发明同时还提供了一种采用上述焊球焊接方法的集成电路封装方法。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：
一种焊球焊接方法，其包括：将焊球设置在基板植球球垫上，通过加热所述焊球的预设部分，使所述焊球熔化并实现与所述基板植球球垫的焊接；其中，控制所述预设部分位于所述焊球的与所述基板植球球垫相接触部分以外的区域。
根据本发明的一些优选方面，加热的方式为热传导。
进一步地，热传导的方式为通过加热部件与所述焊球的所述预设部分相接触而实现热量的传递。
根据本发明的一些优选方面，控制加热且直至所述焊球熔化的时间为5-100s，更优选为15-80s。在本发明的一些具体实施方式中，控制加热直至所述焊球熔化的时间为5-10s，或11-20s，或21-30s，或31-40s，或41-50s，或51-60s，或61-70s，或71-80s，或81-90s，或91-100s。
根据本发明的一些优选方面，在加热的过程中，控制所述焊球与所述基板植球球垫由上而下依次设置。
进一步地，所述预设部分位于所述焊球的顶部。
根据本发明的一些优选方面，在加热的过程中，加热的步骤包括：
先采用底部具有第一横截面面积的第一加热部件与所述预设部分的表面进行接触以实现对所述焊球的加热，直至所述焊球熔化；
然后在所述焊球熔化之后或者在所述焊球熔化的过程中使具有第二横截面面积的第二加热部件插入所述焊球内部；
移走所述第一加热部件和所述第二加热部件；
其中，所述第一横截面面积大于所述第二横截面面积。
进一步地，所述第二横截面面积小于所述预设部分的表面面积。
进一步地，所述第二加热部件的插入所述焊球内部的长度大于等于0.25倍的所述焊球的直径且小于等于0.75倍的所述焊球的直径。
进一步地，控制所述第一加热部件加热所述焊球且直至所述焊球熔化的加热时间为5-100s，且在所述第二加热部件插入所述焊球内部1-20s之后移走所述第一加热部件和所述第二加热部件。
进一步地，在加热的过程中，采用如下加热机构进行加热：
所述加热机构包括热源，分别与所述热源通过热传导方式进行热量传递的所述第一加热部件、所述第二加热部件。
根据本发明的一些优选方面，所述第二加热部件通过所述第一加热部件与所述热源进行热传导。
根据本发明的一些优选方面，所述第一加热部件内部形成有容置槽，所述第二加热部件位于所述容置槽内且与所述容置槽能够相对滑动地设置。
根据本发明的一些优选方面，所述加热机构还包括倾向于使所述第二加热部件相对所述容置槽滑动的弹性件。
根据本发明的一些优选方面，所述弹性件的伸缩方向与所述容置腔的延伸方向相平行。
根据本发明的一些优选方面，所述弹性件设置在所述容置槽内。
根据本发明的一些优选方面，所述第一加热部件、所述第二加热部件分别具有多个且数量相同，一个所述第一加热部件与一个所述第二加热部件相对应。
根据本发明的一些优选方面，所述预设部分与所述基板植球球垫的表面的最短距离大于焊球的半径。
根据本发明的一些优选方面，所述预设部分、所述焊球的与所述基板植球球垫相接触的部分沿上下方向相对设置。
根据本发明的一些优选方面，所述预设部分的表面面积为所述焊球球面面积的1/100-1/10；更优选地，所述预设部分的表面面积为所述焊球球面面积的1/50-1/20。
根据本发明的一些具体方面，所述焊球为锡球。
根据本发明的一些优选方面，所述焊球具有多个且呈阵列分布，所述基板植球球垫的数量与所述焊球的数量一一对应，通过分别独立地加热每个所述焊球的所述预设部分，使每个所述焊球分别熔化并实现与对应的所述基板植球球垫的焊接。
本发明提供的又一技术方案：一种球栅阵列封装方法，该球栅阵列封装方法包括上述所述的焊球焊接方法。
本发明提供的又一技术方案：一种集成电路封装方法，该集成电路封装方法包括上述所述的焊球焊接方法或上述所述的球栅阵列封装方法。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明焊球焊接方法创新地采用针对性单点加热方式，进一步是选定焊球的特定区域（即预设部分）进行加热，且控制预设部分处于所述焊球的与所述基板植球球垫相接触部分以外的部位，如此操作极大地避免了在对焊球进行加热熔化并实现与基板植球球垫的焊接过程中基板遭受过多热量而可能发生变形的问题，减少基板被动地温升温降的幅度与次数，可以进一步缩短BGA产品焊球间距，降低甚至避免焊点偏移与焊球之间的桥接现象，实现产品更小的尺寸，更高的质量，可增设更多的I/O端，而且本发明方法还能够减少焊球焊接站点治具，操作简单，节约费用，可提高产能，提高产品的合格率，提升产品的使用寿命。
附图说明
图1为目前球栅阵列封装中焊球采用回流焊焊接的工作示意图；
图2为目前球栅阵列封装中焊球采用回流焊焊接后基板发生的变形方式与变形过程示意图；
图3为本发明实施例中加热机构对焊球进行加热的状态示意图；
图4为图3中A处的放大示意图；
图5为本发明实施例中焊球熔化之后或者在焊球熔化的过程中第二加热部件插入焊球内部的示意图；
图6为图5中B处的放大示意图；
图7为本发明实施例中加热机构脱离焊球的示意图；
图8为图7中C处的放大示意图；
图9为本发明实施例中焊球完成焊接之后加热机构远离焊球的示意图；
图10为图9中D处的放大示意图；
其中，1、基板；2、焊球；31、加热源；32、第一加热部件；33、第二加热部件；34、弹性件。
具体实施方式
目前，通常情况下，使用回流焊焊接方法进行球栅阵列封装中焊球与封装体基板植球球垫之间的焊接（植球球垫设置在基板上），然而，实际操作中，所获得的BGA产品较难以避免地存在变形现象（例如基板变形），而随着对产品需求例如需要更多I/O端的情况下，难以缩小焊球球间距，如强制缩小球间距则容易导致焊球之间出现桥接现象，此外产品的使用寿命也受到了一定的影响，甚至可能出现部分产品的使用寿命下降明显的现象。
本发明发明人在长期的实践过程中发现，之所以出现上述问题，应是由于回流焊的方法使得产品的环境温度过高，使得整个产品都会经历高温变化，而较高的环境温度容易引发例如产品中基板的变形，而且在回流焊焊接的工作过程中，基板甚至会在变化的温度中出现多次地形变的情况（图1示例性地给出了目前球栅阵列封装中焊球采用回流焊焊接的工作示意图，图2为目前球栅阵列封装中焊球采用回流焊焊接后基板可能发生的变形方式与变形过程示意图），尤其是对于有瑕疵并需要返工的产品而言，更会经历多次高低温变化，进而导致了基板发生翘曲现象，可能导致出现虚焊现象，而且还可能会引起已经呈阵列排列的相邻两个甚至更多个的焊球发生位移并可能靠拢，造成熔化的焊球之间出现桥接现象，尤其是当需要更多I/O端的情况下，难以缩小焊球球间距，因为球间距的缩小意味着在回流焊过程中基板发生翘曲时焊球更易靠拢出现桥接；同时，由于回流焊的特性是将空气或氮气等加热到足够高的温度后吹向已经放置好焊球的基板上，进而导致基板会直接遭受过多的热，产生例如发生老化或其他不利变化，在一定程度上降低了产品的使用寿命。因此，基于上述发现，在不断地尝试与总结经验过程中，本发明发明人创新地提出了采用针对性的单点加热方式，具体是直接独立地对焊球的特定区域进行加热，而非通过环境温度或高温气流对焊球进行加热，该针对性加热方式在于只加热焊球的与基板植球球垫相接触以外的预设部分，也即在此种加热方式下，基板基本只能通过焊球传热的方式受热，换而言之，基板所接受的大部分热量均来自于焊球的传热，当焊球吸热熔化完成焊接之时，基板受热有限，从而有效地避免了基板的温度发生明显且频繁地变化，而且该种方式针对焊球的加热效率更高，可以在更短地时间内实现焊接，进一步避免了基板被动地温升温降而可能引起的翘曲变形现象，从而有效解决了回流焊焊接焊球时可能出现的不利影响。
根据一个实施例，加热焊球的预设部分采用的加热方式可以为热传导，利用物体之间直接接触，由物质中大量的分子热运动互相撞击，而使能量从物体的高温部分传至低温部分，或由高温物体传给低温物体，进一步地，通过加热部件与焊球的预设部分相接触而实现热量的传递，该方式进一步减少了加热焊球的热量向外溢出而致使环境温度变化太大而影响基板的可能。
根据一个实施例，控制加热且直至焊球熔化的时间优选为可以快速使焊球熔化，但是又不会显著改变环境温度（也即减少影响基板的温度），一般地，控制加热且直至焊球熔化的时间为5-100s，更优选为15-80s；具体地，例如可以控制加热且直至焊球熔化的时间为5-10s，或11-20s，或21-30s，或31-40s，或41-50s，或51-60s，或61-70s，或71-80s，或81-90s，或91-100s。
根据一个实施例，预设部分、焊球的与基板植球球垫相接触的部分沿上下方向相对设置；优选地，在加热的过程中，优选控制焊球与基板植球球垫由上而下依次设置，也即可以使得焊球能够在较少地甚至不借助于外力的情况下较稳定地支撑在基板植球球垫上，同时还便于对其进行加热，且还能降低加热操作而使焊球发生偏移的可能。进一步地，优选控制预设部分位于焊球的顶部，如此可采用从上面对焊球进行接触加热，当加热部件撤离时，焊球能够在自身重力的作用下较少地受到加热部件的影响。在一些具体实施方式中，预设部分的表面面积为焊球球面面积的1/100-1/10；更优选地，预设部分的表面面积为焊球球面面积的1/50-1/20，减少热传导方式加热后物体之间的接触对焊球熔化后的形态的影响。
根据一个实施例，在加热的过程中，加热的步骤包括：
先采用底部具有第一横截面面积的第一加热部件与预设部分的表面进行接触以实现对焊球的加热，直至焊球熔化；
然后在焊球熔化之后或者在焊球熔化的过程中使具有第二横截面面积的第二加热部件插入焊球内部；
移走第一加热部件和第二加热部件；
其中，第一横截面面积大于第二横截面面积，底部具有较大横截面面积的第一加热部件能够与焊球的预设部分较多的接触，以实现快速传热，加速焊球的熔化；而第二加热部件需要插入焊球内部，其目的在于：当第一加热部件的底部与焊球的预设部分相脱离接触时，由于两者之间存在的相互作用力，熔化的焊球可能会在第一加热部件移走的过程中发生形变甚至是脱离原先位置，而此时插入焊球内部的第二加热部件可以起到稳定焊球的作用。
一般地，第二加热部件可以在移走第一加热部件的同时进行抽离出焊球内部的动作，也即与第一加热部件同时进行移走操作，但第二加热部件会相对第一加热部件滞后脱离焊球；也可以先移走第一加热部件，然后再进行移走第二加热部件的动作。同时，由于第二加热部件需要插入焊球内部，因此，优选使第二横截面面积小于预设部分的表面面积，也即尽可能地减少第二加热部件与焊球之间的接触面积，降低其本身对焊球的影响；此外，控制第二加热部件的插入焊球内部的长度大于等于0.25倍的焊球的直径且小于等于0.75倍的焊球的直径。
进一步地，第二加热部件插入焊球内部的动作可以是第二加热部件在重力的作用下依靠自身重力而插入熔化后或熔化过程中的焊球内部，也可以在其他外力的独立或协同作用下插入熔化后或熔化过程中的焊球内部。
根据一个实施例，在加热的过程中，采用如下加热机构进行加热：
加热机构包括热源，分别与热源通过热传导方式进行热量传递的第一加热部件、第二加热部件，第二加热部件通过第一加热部件与热源进行热传导。进一步地，可以按照如下方式设置，使第一加热部件内部形成有容置槽，第二加热部件位于容置槽内且与容置槽能够相对滑动地设置，如此设置，一方面，可以实现第二加热部件通过第一加热部件与热源进行热传导，另一方面，则可以在第一加热部件加热焊球并使焊球熔化后或在熔化过程中，第二加热部件能够相对第一加热部件滑动并伸出容置槽然后插入焊球内部，实现加热之后当撤离第一加热部件时，第二加热部件插在焊球内部并起到稳定熔化状态焊球形态的作用。而且实际上，该种设置方式在前期，第二加热部件同样可以对焊球进行热传导，增加热传递的速度与效率，加快焊球的熔化速度，同时热量向外溢出量少；当然，优选地，可以在第一加热部件外设置保护层，仅保留下部与焊球接触的部位裸露在外，并且能够使第二加热部件从容置槽内向外滑动伸出，进一步确保了加热焊球的效果，且减少热量向外溢出影响环境温度甚至是基板的温度。
进一步地，加热机构还包括倾向于使第二加热部件相对容置槽滑动的弹性件，弹性件设置在容置槽内，弹性件的伸缩方向与容置腔的延伸方向相平行，如此即可以在第一加热部件加热熔化焊球时，第二加热部件在弹性件的作用下快速插入焊球内部，可以减少缓慢插入带来的可能影响焊球形态的不利情况。
实际上，由于球栅阵列封装过程中，焊球具有多个且呈阵列分布，基板植球球垫的数量与焊球的数量一一对应，可以通过分别独立地加热每个焊球的预设部分，使每个焊球分别熔化并实现与对应的基板植球球垫的焊接，因此，第一加热部件、第二加热部件分别具有多个且数量相同，一个第一加热部件与一个第二加热部件相对应，即可以同时且分别独立地对每个焊球进行单点加热。
一般地，在球栅阵列封装过程中，焊球常用锡球，锡球的成分例如可以为：Sn63/Pb37（表示锡含量63%、铅含量37%的合金焊锡条，下述中各成分后所列数字的含义相同）、Sn62/Pb36/Ag2、Sn99.3/Cu0.7、Sn96.5/Ag3.5、Sn96/Ag4、Sn96.5/Ag3/Cu0.5等等。
如图3-图10所示，示例性地给出了本发明焊球焊接方法的一种过程示意图。具体地，如图3-4所示，当在基板1上的各基板植球球垫（未示出）上均放置好焊球2（优选地，可在放置焊球2之前喷涂可以去除表面氧化物的助焊剂，助焊剂包括但不限于：松香，有机酸，无机盐，有机卤化物等）之后，使焊球2在上，基板植球球垫在下，通过移动加热机构，使第一加热部件32和第二加热部件33均直接接触焊球2球面的顶部预设部分，进而实现传热加热，其中，图3为加热机构对加热基板上的各个焊球同时加热的示意图，图4为图3中A处放大示意图，第一加热部件32的底部的长度和宽度可以分别为焊球半径的4/3-2/3；如图5-6所示，待第一加热部件32的底部与焊球2的预设部分接触传热约5-100s后，第二加热部件33在重力和弹性件34的共同作用下向下插入焊球2内部，其中，图5为加热机构此时各部件与焊球2的作用关系示意图，图6为图5中B处的放大示意图；如图7-8所示，在第二加热部件33插入焊球2内部约1-20s之后，使加热机构向上运动以脱离焊球2，焊接完成，在此过程中，第一加热部件32最先脱离加热的预设部分，第二加热部件33逐渐向上退出焊球2内部，其中，图7为加热机构此时各部件与焊球2的作用关系示意图，图8为图7中C处的放大示意图；如图9-10所示，该些图示例了一种焊球2完成焊接之后加热机构远离焊球2的示意图（其中，图9为加热机构此时各部件与焊球2的作用关系示意图，图10为图9中D处的放大示意图），而且，第二加热部件33可以完全收进第一加热部件31的容置槽（未示出）中，收进去的方式可以在外力作用下逐渐克服重力与弹性件34弹力而滑动进入容置槽内，优选保持最终呈现第一加热部件32的底部与第二加热部件33的底部齐平，也即可以设置一个锁定组件使其保持这个状态，在下次使用之前，当与焊球2接触之后进行解锁即可。
本领域中，焊球基于其自身与植球球垫之间的浸润性等原因，如图3-10所示，焊球在加热前后以及与植球球垫之间焊接之后，仍然呈现大致的球型或类球型状态。
上述焊球焊接方法可以应用于球栅阵列封装方法与集成电路封装方法中并获得预期的效果，克服现有采用回流焊焊接所存在的一些缺陷。
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整。
实施例1
本例提供一种焊球焊接方法，该焊球为锡球，该方法包括：
（1）将待焊接锡球作为电路的I/O端的产品翻转，使封装体基板上的基板植球球垫朝上，使用喷涂方式向基板植球球垫植球面上喷涂助焊剂，然后在每个基板植球球垫上一一对应放置锡球，锡球成分：Sn63/Pb37（表示锡含量63%、铅含量37%的合金焊锡条）；
（2）选定锡球的顶部部分区域为待加热的预设部分，采用上述加热机构对选定的预设部分进行加热，将加热机构设置在锡球的上部，并使第一加热部件的底部能够基本覆盖预设部分的表面，需要加热时，向下移动加热机构，本例中通过控制预设部分的表面面积与加热源的温度使锡球在30s左右大致熔化完全，第二加热部件在锡球的熔化过程中在重力和弹性件的作用下向下伸入锡球内部，第二加热部件的插入焊球内部的长度约为焊球的半径；
（3）待第二加热部件插入锡球内部的动作完成约5s之后，向上移动机构，分别使第一加热部件和第二加热部件先后脱离锡球，焊接完成。
实施例2
本例提供一种焊球焊接方法，该焊球为锡球，该方法包括：
（1）将待焊接锡球作为电路的I/O端的产品翻转，使封装体基板上的基板植球球垫朝上，使用喷涂方式向基板植球球垫植球面上喷涂助焊剂，然后在每个基板植球球垫上一一对应放置锡球，锡球成分：Sn63/Pb37（表示锡含量63%、铅含量37%的合金焊锡条）；
（2）选定锡球的顶部部分区域为待加热的预设部分，采用上述加热机构对选定的预设部分进行加热，将加热机构设置在锡球的上部，并使第一加热部件的底部能够基本覆盖预设部分的表面，需要加热时，向下移动加热机构，本例中通过控制预设部分的表面面积与加热源的温度使锡球在35s左右大致熔化完全，第二加热部件在锡球的熔化过程中在重力和弹性件的作用下向下伸入锡球内部，第二加热部件的插入焊球内部的长度约为焊球的半径；
（3）待第二加热部件插入锡球内部的动作完成约8s之后，向上移动机构，分别使第一加热部件和第二加热部件先后脱离锡球，焊接完成。
实施例3
本例提供一种焊球焊接方法，该焊球为锡球，该方法包括：
（1）将待焊接锡球作为电路的I/O端的产品翻转，使封装体基板上的基板植球球垫朝上，使用喷涂方式向基板植球球垫植球面上喷涂助焊剂，然后在每个基板植球球垫上一一对应放置锡球，锡球成分：Sn63/Pb37（表示锡含量63%、铅含量37%的合金焊锡条）；
（2）选定锡球的顶部部分区域为待加热的预设部分，采用上述加热机构对选定的预设部分进行加热，将加热机构设置在锡球的上部，并使第一加热部件的底部能够基本覆盖预设部分的表面，需要加热时，向下移动加热机构，本例中通过控制预设部分的表面面积与加热源的温度使锡球在40s左右大致熔化完全，第二加热部件在锡球的熔化过程中在重力和弹性件的作用下向下伸入锡球内部，第二加热部件的插入焊球内部的长度约为焊球的半径；
（3）待第二加热部件插入锡球内部的动作完成约10s之后，向上移动机构，分别使第一加热部件和第二加热部件先后脱离锡球，焊接完成。
实施例4
本例提供一种焊球焊接方法，该焊球为锡球，该方法包括：
（1）将待焊接锡球作为电路的I/O端的产品翻转，使封装体基板上的基板植球球垫朝上，使用喷涂方式向基板植球球垫植球面上喷涂助焊剂，然后在每个基板植球球垫上一一对应放置锡球，锡球成分：Sn63/Pb37（表示锡含量63%、铅含量37%的合金焊锡条）；
（2）选定锡球的顶部部分区域为待加热的预设部分，采用上述加热机构对选定的预设部分进行加热，将加热机构设置在锡球的上部，并使第一加热部件的底部能够基本覆盖预设部分的表面，需要加热时，向下移动加热机构，本例中通过控制预设部分的表面面积与加热源的温度使锡球在50s左右大致熔化完全，第二加热部件在锡球的熔化过程中在重力和弹性件的作用下向下伸入锡球内部，第二加热部件的插入焊球内部的长度约为焊球的半径；
（3）待第二加热部件插入锡球内部的动作完成约10s之后，向上移动机构，分别使第一加热部件和第二加热部件先后脱离锡球，焊接完成。
将上述完成锡球焊接的产品进行测试，结果表明，焊接完成的锡球之间没有桥接现象，锡球焊点几乎没有偏移，说明可以进一步缩小焊球间距或缩小产品的尺寸，可增设更多的I/O端，整个过程几乎没有使用焊球焊接站点治具，操作简单，节约费用，同时锡球大小、球高、锡球质量符合预期。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种焊球焊接方法，包括：将焊球设置在基板植球球垫上，其特征在于，所述焊球焊接方法还包括：通过加热所述焊球的预设部分，使所述焊球熔化并实现与所述基板植球球垫的焊接；其中，控制所述预设部分位于所述焊球的与所述基板植球球垫相接触部分以外的区域。
2.根据权利要求1所述的焊球焊接方法，其特征在于，加热的方式为热传导，热传导的方式为通过加热部件与所述焊球的所述预设部分相接触而实现热量的传递。
3.根据权利要求1所述的焊球焊接方法，其特征在于，控制加热且直至所述焊球熔化的时间为5-100s，优选为15-80s。
4.根据权利要求1所述的焊球焊接方法，其特征在于，在加热的过程中，控制所述焊球与所述基板植球球垫由上而下依次设置，所述预设部分位于所述焊球的顶部；和/或，所述预设部分与所述基板植球球垫的表面的最短距离大于焊球的半径；和/或，所述预设部分的表面面积为所述焊球球面面积的1/100-1/10；更优选地，所述预设部分的表面面积为所述焊球球面面积的1/50-1/20。
5.根据权利要求1或4所述的焊球焊接方法，其特征在于，在加热的过程中，加热的步骤包括：
先采用底部具有第一横截面面积的第一加热部件与所述预设部分的表面进行接触以实现对所述焊球的加热，直至所述焊球熔化；
然后在所述焊球熔化之后或者在所述焊球熔化的过程中使具有第二横截面面积的第二加热部件插入所述焊球内部；
移走所述第一加热部件和所述第二加热部件；
其中，所述第一横截面面积大于所述第二横截面面积。
6.根据权利要求5所述的焊球焊接方法，其特征在于，所述第二横截面面积小于所述预设部分的表面面积；和/或，所述第二加热部件的插入所述焊球内部的长度大于等于0.25倍的所述焊球的直径且小于等于0.75倍的所述焊球的直径；和/或，控制所述第一加热部件加热所述焊球且直至所述焊球熔化的加热时间为5-100s，且在所述第二加热部件插入所述焊球内部1-20s之后移走所述第一加热部件和所述第二加热部件。
7.根据权利要求5所述的焊球焊接方法，其特征在于，在加热的过程中，采用如下加热机构进行加热：
所述加热机构包括热源，分别与所述热源通过热传导方式进行热量传递的所述第一加热部件、所述第二加热部件；
其中，所述第二加热部件通过所述第一加热部件与所述热源进行热传导；
所述第一加热部件内部形成有容置槽，所述第二加热部件位于所述容置槽内且与所述容置槽能够相对滑动地设置；
所述加热机构还包括倾向于使所述第二加热部件相对所述容置槽滑动的弹性件，所述弹性件设置在所述容置槽内，且所述弹性件的伸缩方向与所述容置腔的延伸方向相平行；
所述第一加热部件、所述第二加热部件分别具有多个且数量相同，一个所述第一加热部件与一个所述第二加热部件相对应。
8.根据权利要求1所述的焊球焊接方法，其特征在于，所述焊球为锡球；和/或，所述焊球具有多个且呈阵列分布，所述基板植球球垫的数量与所述焊球的数量一一对应，通过分别独立地加热每个所述焊球的所述预设部分，使每个所述焊球分别熔化并实现与对应的所述基板植球球垫的焊接。
9.一种球栅阵列封装方法，其特征在于，所述球栅阵列封装方法包括权利要求1-8中任一项所述的焊球焊接方法。
10.一种集成电路封装方法，其特征在于，所述集成电路封装方法包括权利要求1-8中任一项所述的焊球焊接方法或权利要求9所述的球栅阵列封装方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111078673.5A CN113851384A (zh) | 2021-09-15 | 2021-09-15 | 一种焊球焊接方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111078673.5A CN113851384A (zh) | 2021-09-15 | 2021-09-15 | 一种焊球焊接方法及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113851384A true CN113851384A (zh) | 2021-12-28 |
Family
ID=78973964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111078673.5A Pending CN113851384A (zh) | 2021-09-15 | 2021-09-15 | 一种焊球焊接方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113851384A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09307227A (ja) * | 1996-05-17 | 1997-11-28 | Oki Electric Ind Co Ltd | 配線板に実装された半導体パッケージの取り外し方法及びそれに使用する取り外し用治具 |
| JP2000243526A (ja) * | 1999-02-23 | 2000-09-08 | Advantest Corp | Ｉｃソケット |
| KR20030059957A (ko) * | 2002-01-04 | 2003-07-12 | 삼성전자주식회사 | 볼 그리드 어레이 패키지의 솔더 볼 및 이를 실장하기위한 피씨비 패드 제조방법 |
| US20030214047A1 (en) * | 2002-05-20 | 2003-11-20 | Takashi Noguchi | Semiconductor device, method for mounting the same, and method for repairing the same |
| JP2004134813A (ja) * | 2004-01-21 | 2004-04-30 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の実装方法及び半導体装置のリペア方法 |
| 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 |
| CN108966525A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-12-07 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种bga植球装置及方法 |
| CN109285785A (zh) * | 2018-08-17 | 2019-01-29 | 国营芜湖机械厂 | 一种基于红外与热风混合加热技术的bga植球方法 |
-
2021
- 2021-09-15 CN CN202111078673.5A patent/CN113851384A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09307227A (ja) * | 1996-05-17 | 1997-11-28 | Oki Electric Ind Co Ltd | 配線板に実装された半導体パッケージの取り外し方法及びそれに使用する取り外し用治具 |
| JP2000243526A (ja) * | 1999-02-23 | 2000-09-08 | Advantest Corp | Ｉｃソケット |
| KR20030059957A (ko) * | 2002-01-04 | 2003-07-12 | 삼성전자주식회사 | 볼 그리드 어레이 패키지의 솔더 볼 및 이를 실장하기위한 피씨비 패드 제조방법 |
| US20030214047A1 (en) * | 2002-05-20 | 2003-11-20 | Takashi Noguchi | Semiconductor device, method for mounting the same, and method for repairing the same |
| JP2003338588A (ja) * | 2002-05-20 | 2003-11-28 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置、半導体装置の実装方法、及び半導体装置のリペア方法 |
| JP2004134813A (ja) * | 2004-01-21 | 2004-04-30 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の実装方法及び半導体装置のリペア方法 |
| 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 |
| CN108966525A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-12-07 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种bga植球装置及方法 |
| CN109285785A (zh) * | 2018-08-17 | 2019-01-29 | 国营芜湖机械厂 | 一种基于红外与热风混合加热技术的bga植球方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6585149B2 (en) | Packaging method using lead-free solder | |
| US4979664A (en) | Method for manufacturing a soldered article | |
| CN110449683B (zh) | 一种高可靠应用印制电路板组件qfn装焊预处理方法 | |
| JPH0992682A (ja) | ハンダ付け方法、ハンダ付け装置 | |
| CN102169809B (zh) | Bga元件返修方法、返修夹具 | |
| US20120018498A1 (en) | Pre-solder method and rework method for multi-row qfn chip | |
| US9426898B2 (en) | Thermocompression bonders, methods of operating thermocompression bonders, and interconnect methods for fine pitch flip chip assembly | |
| US12028987B2 (en) | Method for soldering an electronic component to a circuit board by jetting liquefied solder into a through hole | |
| JP6832675B2 (ja) | 予備半田成形システムおよび方法 | |
| KR101180481B1 (ko) | 레이저 모듈을 이용한 인라인 리플로우 장치 및 리플로우 방법 | |
| CN113851384A (zh) | 一种焊球焊接方法及其应用 | |
| US20060054657A1 (en) | Method and apparatus for de-soldering integrated circuit devices | |
| JP4331069B2 (ja) | 電子部品のリペア装置 | |
| CN1985551B (zh) | 低耐热性表面安装部件以及与其进行凸点连接的安装基板 | |
| CN201940720U (zh) | Bga元件返修夹具 | |
| CN112820652A (zh) | 一种用于qfn封装器件l形焊接端子除金搪锡的方法 | |
| JP2000151093A (ja) | 半導体パッケージの取り外し方法 | |
| JP3709036B2 (ja) | 弱耐熱性電子部品の実装方法 | |
| Vasan et al. | Flip chip rework process | |
| JP3433548B2 (ja) | はんだ付け方法、はんだ修正方法およびこれらの装置 | |
| KR101296372B1 (ko) | 프리 리플로우 방식의 이종재질 솔더간 솔더링 장치 및 솔더링 방법 | |
| JP2006100492A (ja) | 支持板上への電子部品の固着法 | |
| Chung et al. | Rework of BGA components | |
| CN117226210A (zh) | 一种高密度引脚的焊接方法 | |
| Diepstraten et al. | Selective Soldering Defects and How to Prevent Them |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |