CN115206817A - 改善倒装结构焊接质量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种改善倒装结构焊接质量的方法，包括步骤：提供一倒装结构，包括承载部和焊接于承载部上方的倒装部，承载部与倒装部之间还填充有第一助焊剂；将倒装结构进行第一次回流焊；在经过第一次回流焊之后的承载部和倒装部之间填充第二助焊剂，第二助焊剂呈流动性；提供一压力装置，用于对所述倒装部施加压力；将具有压力装置的倒装结构进行第二次回流焊。经过两次回流焊工艺，且在第二次回流焊之前在封装结构焊接区域内部填充具有流动性的助焊剂，同时在二次回流时提供压力装置对封装结构进行施压，既能够有效减小封装结构在回流之后的翘曲，又能提高封装结构的焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种改善倒装结构焊接质量的方法。
背景技术
倒装焊技术是通过在集成电路芯片的两端用平面工艺制成金属焊球，将裸芯片面向下贴装在基板上，利用回流焊工艺使芯片焊球和基板焊盘之间形成焊点，实现芯片与基板之间的电、热和机械连接。
现有的半导体封装倒装焊产品在经过回流焊工艺后，由于在高温下基板和芯片都会发生一定程度的翘曲，从而导致虚焊的不良情况。一般情况下，会在封装结构上方加一压力装置，以解决高温下基板和芯片翘曲的问题，但是因对位精度要求，无法直接在回流焊工艺之前将压力装置放置于封装结构上方，所以需要在使用压力装置之前将封装结构先进行一次常规回流工艺，将封装结构内的部分焊点焊接，以确保压力装置压下后封装结构内部件不会产生水平位移。将装有压力装置的封装结构再进行一次回流焊工艺，封装结构翘曲的问题有所改善，但是由于经历了两次回流焊，封装结构内助焊剂无法再起到润湿焊点的作用，虚焊的问题还是无法解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善倒装结构焊接质量的方法。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种改善倒装结构焊接质量的方法，所述方法包括步骤：
提供一倒装结构，所述倒装结构包括承载部和焊接于所述承载部上方的倒装部，所述承载部与所述倒装部之间还填充有第一助焊剂；
将所述倒装结构进行第一次回流焊；
在经过第一次回流焊之后的所述承载部和所述倒装部之间填充第二助焊剂，所述第二助焊剂呈流动性；
提供一压力装置，所述压力装置用于对所述倒装部施加压力；
将具有所述压力装置的倒装结构进行第二次回流焊。
作为本发明一实施方式中的进一步改进，所述提供一倒装结构，所述倒装结构包括承载部和焊接于所述承载部上方的倒装部，具体包括：
提供一下部基板和至少一上部基板；
在所述下部基板上表面的焊盘区域印刷锡膏，在所述上部基板下表面的焊盘区域制作金属焊球；
将所述上部基板焊接于所述下部基板上方，所述金属焊球与所述锡膏连接。
作为本发明一实施方式中的进一步改进，所述在所述上部基板下表面的焊盘区域制作金属焊球，具体包括：
在所述上部基板下表面周侧至少两个相对的金属焊球内制作一支撑结构件，所述支撑结构件为塑核球、铜核球和/或塑核球/铜核球与锡球的混合焊球。
作为本发明一实施方式中的进一步改进，所述在所述上部基板下表面周侧至少两个相对的金属焊球内制作一支撑结构件，所述支撑结构件为塑核球、铜核球和/或塑核球/铜核球与锡球的混合焊球，具体包括：
在所述上部基板下表面相对两侧的金属焊球以及中间位置的金属焊球内制作一支撑结构件，所述支撑结构件为塑核球、铜核球和/或塑核球/铜核球与锡球的混合焊球。
作为本发明一实施方式中的进一步改进，所述所述承载部与所述倒装部之间还填充有第一助焊剂，具体包括：
吸附所述上部基板上表面，使所述上部基板下表面的金属焊球蘸取第一助焊剂，控制所述金属焊球的1/3~1/2表面包覆有所述第一助焊剂。
作为本发明一实施方式中的进一步改进，所述第一助焊剂为粘性胶状助焊剂。
作为本发明一实施方式中的进一步改进，所述在经过第一次回流焊之后的所述承载部和所述倒装部之间填充第二助焊剂，所述第二助焊剂呈流动性，具体包括：
利用点胶的方式，在所述承载部和所述倒装部之间填充第二助焊剂。
作为本发明一实施方式中的进一步改进，所述利用点胶的方式，在所述承载部和所述倒装部之间填充第二助焊剂，具体包括：
将所述承载部和所述倒装部之间填满所述第二助焊剂。
作为本发明一实施方式中的进一步改进，所述提供一压力装置，具体包括：
提供一压力盖板，将所述压力盖板盖设于所述倒装部上表面。
作为本发明一实施方式中的进一步改进，所述方法还包括步骤：
去除所述倒装结构内残留的所述第一助焊剂和所述第二助焊剂。
本发明的有益效果在于：经过两次回流焊工艺，且在第二次回流焊之前在封装结构焊接区域内部填充具有流动性的助焊剂，同时在二次回流时提供压力装置对封装结构进行施压，既能够有效减小封装结构在回流之后的翘曲，又能提高封装结构的焊接质量。
附图说明
图1为本发明一实施方式中的改善倒装结构焊接质量的方法流程示意图。
图2a~图2f为本发明一实施方式中的对应于改善倒装结构焊接质量方法的制作步骤图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
为方便说明，本文使用表示空间相对位置的术语来进行描述，例如“上”、“下”、“后”、“前”等，用来描述附图中所示的一个单元或者特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“上方”的单元将位于其他单元或特征“下方”或“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括下方和上方这两种空间方位。
本发明一实施方式提供一种改善倒装结构焊接质量的方法，如图1所示，包括步骤：
S1：提供一倒装结构，倒装结构包括承载部和焊接于承载部上方的倒装部，承载部与倒装部之间还填充有第一助焊剂。
S2：将倒装结构进行第一次回流焊。
S3：在经过第一次回流焊之后的承载部和倒装部之间填充第二助焊剂，第二助焊剂呈流动性。
S4：提供一压力装置，压力装置用于对倒装部施加压力。
S5：将具有压力装置的倒装结构进行第二次回流焊。
在步骤S1中，提供一倒装结构，倒装结构包括承载部1和焊接于承载部1上方的倒装部2，具体包括：
如图2a所示，示例性的，提供一下部基板和至少一上部基板，将下部基板作为本实施方式中倒装结构的承载部1，将上部基板作为本实施方式中的倒装部2。具体的，下部基板上表面设置有多个焊盘区域，上部基板的上表面和下表面均设置有多个焊盘区域，本实施方式中，在上部基板下表面的焊盘区域制作焊点与下部基板实现电性连接，而上部基板上表面的焊盘区域可制作焊点与芯片或是其他电气元件等实现电性连接，以及焊接于下部基板上方的上部基板的具体数量，本发明在此不作限制，可根据实际封装产品的具体性能进行制作、调整。
具体的，在下部基板上表面的焊盘区域印刷锡膏3，在上部基板下表面的焊盘区域制作金属焊球4，金属焊球4优选为锡球，当然在其他实施方式中，金属焊球4也可以为铜球或是其他焊接材料制作形成的焊球。
当然，在本发明其他实施方式中，倒装部2也可以为芯片，在芯片的功能面上制作金属焊球，将芯片的功能面朝向下部基板方向焊接于下部基板上方。
进一步的，由于在步骤S4~S5中，需要用到一压力装置对倒装结构进行施压，为保持上部基板和下部基板在相对水平的状态下实现焊接，防止出现在回流焊之后的上部基板表面倾斜、不处于同一高度的问题，所以本实施方式中，在上部基板下表面周侧至少两个相对的金属焊球4内制作一支撑结构件5，支撑结构件5为塑核球、铜核球和/或塑核球/铜核球与锡球的混合焊球。当然，在其他实施方式中，支撑结构件5也可制作形成长方体、圆柱体等其他形状。
具体的，在上部基板下表面相对两侧的金属焊球4以及中间位置的金属焊球4内均制作一支撑结构件5，同样的，支撑结构件5为塑核球、铜核球和/或塑核球/铜核球与锡球的混合焊球。
在步骤S1中，承载部1与倒装部2之间还填充有第一助焊剂，具体包括：
本实施方式采用浸蘸法，将第一助焊剂倒入一刮胶板内，借助外界吸具，如吸嘴，吸附上部基板上表面，使上部基板下表面的金属焊球4蘸取刮胶板内的第一助焊剂。一般的，刮胶板内容器的深度为金属焊球4高度的1/3~1/2，以控制金属焊球4的1/3~1/2表面包覆有第一助焊剂。
当然，在其他实施方式中，也可选择在下部基板印刷锡膏3的时候，在锡膏3表面侧涂覆第一助焊剂。
优选的，第一助焊剂为粘性胶状助焊剂，可以选用WF6317、WF6450等常规助焊剂。
进一步的，如图2b所示，将上部基板焊接于下部基板上方，即将上部基板下表面的金属焊球4与下部基板上表面的锡膏3连接。将图2b中的倒装结构进行步骤S2中第一次回流焊工艺，得到如图2c中的倒装结构，由于在高温下，上部基板和下部基板都会存在一定的翘曲，尤其是尺寸较小的上部基板，其在高温下产生的翘曲更为明显，由于翘曲不匹配导致上部基板和下部基板之间的虚焊问题，如图2c中A区域。
为解决这一问题，本实施方式提供一压力装置以解决翘曲的问题，再进行二次回流解决虚焊的问题，但是由于在第一次回流焊之后倒装结构内的第一助焊剂基板已经消耗，无法在二次回流时再次起到润湿焊点的作用，所以，如图2d所示，在步骤S3中，在经过第一次回流焊之后，在承载部1和倒装部2之间填充第二助焊剂6，第二助焊剂6呈流动性。
具体的，利用点胶的方式，在承载部1和倒装部2之间填充第二助焊剂6，进一步的，在承载部1和倒装部2之间的焊接区域内填充满第二助焊剂6，以保证二次回流时的焊接质量。
更具体的，在本实施方式中，利用点胶的方式，在上部基板和下部基板之间填充第二助焊剂6，将第二助焊剂6填充至上部基板和下部基板之间焊接区域的各个空闲区域。
优选的，第二助焊剂6为jetting专用助焊剂。当然，在其他实施方式中，第二助焊剂6也可选用其他具有高活性、且流动性较强的助焊剂。
在步骤S4中，提供一压力装置，具体包括：
如图2e所示，提供一压力盖板7，将压力盖板7盖设于倒装部2上表面，即在本实施方式中，将压力盖板7盖设于上部基板上表面，利用压力盖板7自身的重量对上部基板进行施压，以解决在二次回流时上部基板产生的翘曲问题。具体的，压力盖板7的表面面积大于上部基板的表面面积，对于选用压力盖板7的具体重量，可根据实际选用的上部基板和下部基板的具体尺寸、性能来具体调整。另外，本发明对压力盖板7的制作材料不作限制，可以选用硅片、玻璃片、或是其他耐高温的材料，只需保证压力盖板7能够平躺盖设于上部基板上表面，对上部基板各个区域施加的压力平均即可。
当然，在本发明其他实施方式中，也可选用其他结构的压力装置，只需能够在不影响倒装结构回流焊工艺的情况下，对上部基板施压，达到减小翘曲的目的即可。
将图2e中的在上部基板上表面盖设有压力盖板7的倒装结构进行第二次回流焊后，取下压力盖板7，得到如图2f所示的倒装结构，由于压力盖板7的作用，上部基板的翘曲得到明显改善，且由于在上部基板和下部基板之间填充第二助焊剂6，在二次回流时，A区域的焊接质量也得到明显改善。同时，由于在金属焊球4内制作有支撑结构件5，当倒装结构在高温回流时，锡膏3和金属焊球4融化结合，支撑结构件5的设置能够防止在回流之后上部基板表面不处于同一水平高度的问题。
进一步的，第一助焊剂和第二助焊剂6在回流焊工艺中，一部分挥发掉，另一部分与氧化物发生反应，由于助焊剂材料对基板有一定的腐蚀性，对产品使用可靠性存在一定影响，所以在本实施方式中提供的改善倒装结构焊接质量的方法，具体还包括步骤：
S6：去除倒装结构内残留的第一助焊剂和第二助焊剂。
本发明对去除残留的第一助焊剂和第二助焊剂的具体工艺不作限制，可以手工进行清洗或是选用超声波清洗。
综上所述，本发明经过两次回流焊工艺，且在第二次回流焊之前在封装结构焊接区域内部填充具有流动性的助焊剂，同时在二次回流时提供压力装置对封装结构进行施压，既能够有效减小封装结构在回流之后的翘曲，又能提高封装结构的焊接质量。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种改善倒装结构焊接质量的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
提供一倒装结构，所述倒装结构包括承载部和焊接于所述承载部上方的倒装部，所述承载部与所述倒装部之间还填充有第一助焊剂；
将所述倒装结构进行第一次回流焊；
在经过第一次回流焊之后的所述承载部和所述倒装部之间填充第二助焊剂，所述第二助焊剂呈流动性；
提供一压力装置，所述压力装置用于对所述倒装部施加压力；
将具有所述压力装置的倒装结构进行第二次回流焊。
2.根据权利要求1所述的改善倒装结构焊接质量的方法，其特征在于，所述提供一倒装结构，所述倒装结构包括承载部和焊接于所述承载部上方的倒装部，具体包括：
提供一下部基板和至少一上部基板；
在所述下部基板上表面的焊盘区域印刷锡膏，在所述上部基板下表面的焊盘区域制作金属焊球；
将所述上部基板焊接于所述下部基板上方，所述金属焊球与所述锡膏连接。
3.根据权利要求2所述的改善倒装结构焊接质量的方法，其特征在于，所述在所述上部基板下表面的焊盘区域制作金属焊球，具体包括：
在所述上部基板下表面周侧至少两个相对的金属焊球内制作一支撑结构件，所述支撑结构件为塑核球、铜核球和/或塑核球/铜核球与锡球的混合焊球。
4.根据权利要求3所述的改善倒装结构焊接质量的方法，其特征在于，所述在所述上部基板下表面周侧至少两个相对的金属焊球内制作一支撑结构件，所述支撑结构件为塑核球、铜核球和/或塑核球/铜核球与锡球的混合焊球，具体包括：
在所述上部基板下表面相对两侧的金属焊球以及中间位置的金属焊球内制作一支撑结构件，所述支撑结构件为塑核球、铜核球和/或塑核球/铜核球与锡球的混合焊球。
5.根据权利要求4所述的改善倒装结构焊接质量的方法，其特征在于，所述所述承载部与所述倒装部之间还填充有第一助焊剂，具体包括：
吸附所述上部基板上表面，使所述上部基板下表面的金属焊球蘸取第一助焊剂，控制所述金属焊球的1/3~1/2表面包覆有所述第一助焊剂。
6.根据权利要求5所述的改善倒装结构焊接质量的方法，其特征在于，所述第一助焊剂为粘性胶状助焊剂。
7.根据权利要求1所述的改善倒装结构焊接质量的方法，其特征在于，所述在经过第一次回流焊之后的所述承载部和所述倒装部之间填充第二助焊剂，所述第二助焊剂呈流动性，具体包括：
利用点胶的方式，在所述承载部和所述倒装部之间填充第二助焊剂。
8.根据权利要求7所述的改善倒装结构焊接质量的方法，其特征在于，所述利用点胶的方式，在所述承载部和所述倒装部之间填充第二助焊剂，具体包括：
将所述承载部和所述倒装部之间填满所述第二助焊剂。
9.根据权利要求1所述的改善倒装结构焊接质量的方法，其特征在于，所述提供一压力装置，具体包括：
提供一压力盖板，将所述压力盖板盖设于所述倒装部上表面。
10.根据权利要求1所述的改善倒装结构焊接质量的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
去除所述倒装结构内残留的所述第一助焊剂和所述第二助焊剂。
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| US20020014703A1 (en) * | 1997-07-21 | 2002-02-07 | Capote Miguel A. | Semiconductor flip-chip package and method for the fabrication thereof |
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Patent Citations (3)
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