CN115255538A - 真空式回焊方法及装置 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明涉及一种真空式回焊方法及装置，步骤包含：准备具有焊垫的载板，在焊垫上设置焊料块；将载板放入一真空式回焊装置的容置空间；进行抽真空程序，在维持容置空间的真空状态的情形下对焊料块进行激光加温程序，以对焊料块进行回焊；真空式回焊装置的壳体具有容置空间及一容置平台，壳体上还具有连通容置空间且以一透光封板封闭的第一开口及密合设置真空吸嘴的第二开口，真空吸嘴供连接抽真空设备；在真空中进行焊料回焊，排除焊料中的气泡、避免气体流动造成焊料偏移，且激光加温效率高，避免载板因反复加温影响稳定性及连接品质。

Description

真空式回焊方法及装置
技术领域
一种回焊方法及装置，尤指一种在真空环境下进行真空式回焊的方法及用于该方法的装置。
背景技术
一封装完成的芯片成品主要包含有封装外壳、芯片本体(裸晶)与载板。该芯片本体设置于该载板的其中一表面上，芯片的接脚通过锡球连接于该载板的该表面上的焊垫，并通过内埋于该载板中的线路电性连接设置于该载板相对的另一表面的另一焊垫。其中，该载板的所述焊垫上需先设置锡球，再通过该锡球连接芯片的接脚或将该芯片成品连接至电路板。
而为了确保芯片本体、载板与电路板之间的固定及电性连接效果，如何有效率且高品质的在用于电性连接外部接点的焊垫上设置锡球是一关键制程。现有的锡球设置制程中，可先在载板的焊垫上通过印刷方式设置锡膏(Solder Print)或者进行锡球植球(BallMount)；接着，将暂时粘合有该锡膏或锡球的该载板置入回焊炉进行回焊程序(Reflow)，以对在该载板及其上的锡膏或锡球进行加温，将锡膏或锡球熔化；最后，冷却(Cooling)该载板，使焊垫上的锡膏或锡球固定成型。
然而，请参阅图4A所示，以锡球63为例，在焊垫62上进行锡球植球时，锡球63内通常会有微小气泡63A存在；请进一步参阅图4B所示，当进行回焊程序使得固态的锡球63熔化为液态时，所述微小气泡63A在液化锡球内会流动并聚集成较大的气泡，并在冷却后，如图4B所示，该回焊后锡球63’保留了较大气泡63B
所述较大气泡63B在后续制程或者完成品使用中容易造成焊接结构不稳定的问题，例如在反复温度变化中因热胀冷缩导致焊锡产生裂隙。因此，现有的载板锡球设置制程有待进一步改进。
发明内容
有鉴于现有的锡球设置方法容易造成锡球内残留气泡的问题，本发明提供一种真空式回焊方法及，该方法包含以下步骤：
准备一载板，该载板上具有一焊垫；
在该载板的焊垫上设置一焊料块；
准备一真空式回焊装置，该真空式回焊装置具有一容置空间，且该容置空间内有一容置平台；
将该载板置入该真空式回焊装置中的该容置平台上，并使该焊垫外露于该容置空间；
对该容置空间进行一抽真空程序，使该真空式回焊装置的容置空间内维持一真空状态；
对该焊垫上的焊料块进行一激光加温程序以对该焊料块进行回焊。
此外，本发明提供用于该真空式回焊方法的真空式回焊装置，包含有：
一壳体，具有一容置空间与一容置平台，该壳体上具有分别连通该容置空间的一第一开口及一第二开口(应可附属)；
一透光封板，设置于该壳体的该第一开口并封闭该第一开口；以及
一真空吸嘴，密合设置于该壳体的该第二开口。
真空式回焊装置用于容置进行回焊程序的载板。该容置平台用于放置该载板，并使得该载板设置焊料块的一面外露于该容置空间中并朝向该第一开口。该第一开口由该透光封板封闭，以供激光光源通过该第一开口照射于该载板上的焊料块以进行加温。该真空吸嘴设置于该第二开口中，用于连接一外部的抽真空设备。当载板放置于该容置空间中的容置平台上后，该抽真空机台连接至该真空吸嘴，以对该容置空间进行抽真空，并维持其真空状态。
本发明的真空式回焊方法是将要进行回焊程序的载板连同预先设置于焊垫上的焊料块一并置入该真空式回焊装置的容置空间内，进行一抽真空程序，并在维持该容置空间的真空状态的情形下，以激光加温程序直接对焊垫上的焊料块进行加温。在真空的容置空间中，当该焊料块熔化为液态时，由于容置空间中为真空而具有较低气压，焊料块中的气泡会向焊料块表面移动并逸散至容置空间中。如此一来，当完成激光加温程序时，由于液态焊料中的气泡被排出，焊料块温度降低而凝固后，焊料块中的气泡比例会大幅降低，使得完成回焊程序的焊料块结构稳定，降低在后续制程或使用中因温度变化，焊料块及气泡膨胀系数不同而导致焊料块出现裂隙的风险。此外，由于是使用激光直接对焊垫上的焊料块进行加温，而非传统回焊程序对整块载板进行烘烤，激光热能主要集中于焊料块上，载板本身不会受到大范围或整体加热，减少载板本身被加温及降温的次数，并降低载板因温度变化而导致翘曲或线路受损的风险。
附图说明
图1A至1H是本发明的真空式回焊方法的流程示意图。
图2A至2C是本发明的真空式回焊方法中载板及焊料块的局部剖面示意图。
图3是本发明的真空式回焊装置的一较佳实施例的剖面示意图
图4A及4B是现有技术的回焊制程中载板及锡球的局部剖面示意图。
具体实施方式
请参阅图1A至1F所示，本发明的真空式回焊方法包含以下步骤:：
如图1A所示，准备一载板11，该载板11的一表面上设置有至少一焊垫12，图1A是以多个焊垫12为例；
如图1B所示，在该载板11的焊垫12上设置一焊料块20；较佳的，该焊料块20是以一印刷成型制程或一植球制程设置于该载板11的焊垫12上，该焊料块20例如为锡块或锡球；
如图1C所示，准备一真空式回焊装置30，该真空式回焊装置30具有一容置空间300，且该容置空间300内有一容置平台311；
如图1D所示，将该载板11置入该真空式回焊装置30中的该容置平台311上，使该焊垫12外露于该容置空间300；
如图1E所示，对该容置空间300进行一抽真空程序，使该真空式回焊装置30的容置空间300内维持一真空状态；
如图1F所示，对该焊垫12上的焊料块20进行一激光加温程序，以对该焊料块20进行回焊，使该焊料块20熔化为液态并能附着于该焊垫12上；此一步骤较佳是使用一激光设备50产生一激光光束，通过该真空式回焊装置30的一透光封板32对该容置空间300中的载板10的焊垫12上的焊料块20进行加温。
回焊后，如图1G所示，解除该容置空间300的真空状态；再如图1H所示，将该载板11由该容置空间300中取出。
请参阅图1C所示，本发明的真空式回焊装置30可包含有一壳体31、一透光封板32及一真空吸嘴33。该壳体31内有一容置空间300，且该壳体31内有一容置平台311。该壳体31上具有分别连通该容置空间300的一第一开口312及一第二开口313，且该容置平台311的一设置面可面向该第一开口312，该设置面用于放置该载板11，使得该载板11设置有焊料块20的表面朝向该第一开口312。该透光封板32设置在第一开口312以用于封闭该第一开口312，并供激光通过以照射于容置平台311上的载板1。较佳的，该透光封板32与该第一开口312之间设置有一密封环或一密封胶条等，以达到紧密封闭该第一开口321并维持容置空间300中的真空状态的目的。该真空吸嘴33密合地设置于该壳体31的第二开口313，用于连接一真空设备40。
在一实施例中，该透光封板32是开阖式的设置于该第一开口321，以供开启时置入或取出该载板11，闭合时封闭该第一开口321以保证该容置空间300的真空状态。在另一实施例中，该透光封板32是固接式的设置于该第一开口321以封闭该第一开口312，该壳体31上另设有一取放开口(图未示)以供置入及取出该载板11。该取放开口可根据治具或制程机台需求设置，本发明对此不加以限制。
须注意的是，本发明所述的“真空状态”是指该容置空间300中的气压小于大气压力的状态，只要能够达到使得熔解状态的焊料块12中的气泡因压力差而向表面移动即可，本发明对此不加以限制。较佳的，本发明的真空状态是真空度为0.3atm(标准大气压)～0.5atm。
请参阅图2A所示，当焊料块20设置于该焊垫12上时，其中会包含多个微小气泡20A。如图2B所示，当该载板11置于真空状态的容置空间300中，并以激光加温进行熔化时，由于该容置空间300中的低压真空状态，所述微小气泡20A根据压力差向焊料块20表面移动，并逸入该容置空间300中。当完成激光加温程序的液态焊料块20’冷却后，如图2C所示，焊料块20中将仅有比例非常低的气泡或没有明显气泡，使得该焊料块20在后续进行焊接及使用中具有稳定的品质。
请参阅图3所示，较佳的，该真空式回焊装置30还包含有一隔热垫34，设置于该容置平台311上，而该载板11设置于该隔热垫34上。当进行激光加温程序时，该隔热垫34隔绝载板11与该壳体31的容置平台311，避免热能由焊料块20通过焊垫12及载板11本体传导至壳体31，进一步提高激光加温程序的效能。
本发明的真空式回焊方法及其装置除了具有排除焊料块中的气泡、降低载板受热的优点外，更具有以下效益：激光光束仅对需要熔化的焊料块部分加热，温度控制容易，且由于非烘烤加温整块载板，减少能源浪费提高能源使用效益；真空环境下进行回焊，而非传统回焊技术中在氮气环境下进行回焊，因此无须耗用氮气，降低回焊制程成本；且由于是在真空环境下回焊，避免了环境气体流动导致焊料块偏移的风险。
综上所述，本发明的真空式回焊方法解决了焊料块在焊垫上进行回焊后残留气泡的问题，更进一步降低了载板本身反复受热的风险，同时减少了回焊制程中所需的耗能，以及提高完成回焊制程的焊料块的稳定度。
上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种真空式回焊方法，包含以下步骤：
准备一载板，该载板上具有一焊垫；
在该载板的焊垫上设置一焊料块；
准备一真空式回焊装置，该真空式回焊装置具有一容置空间，且该容置空间内有一容置平台；
将该载板置入该真空式回焊装置中的该容置平台上，并使该焊垫外露于该容置空间；
对该容置空间进行一抽真空程序，使该真空式回焊装置的容置空间内维持一真空状态；
对该焊垫上的焊料块进行一激光加温程序，以对该焊料块进行回焊。
2.根据权利要求1所述的真空式回焊方法，其中，在该载板的焊垫上设置一焊料块的步骤中，该焊料块是以一印刷成型制程或一植球制程设置于该载板的焊垫上。
3.根据权利要求1所述的真空式回焊方法，其中，对该焊垫上的焊料块进行一激光加温程序的步骤中，使一激光光束通过该真空式回焊装置的一透光封板对该容置空间中的载板的焊垫上的焊料块进行加温。
4.一种真空式回焊装置，包含：
一壳体，具有一容置空间与一容置平台，该壳体上具有分别连通该容置空间的一第一开口及一第二开口，且该容置平台是朝向该第一开口设置；
一透光封板，设置于该壳体的第一开口并封闭该第一开口；以及
一真空吸嘴，密合设置于该壳体的该第二开口。
5.根据权利要求4所述的真空式回焊装置，其中，该容置平台的一设置面是朝向该第一开口。
6.根据权利要求4或5所述的真空式回焊装置，进一步包含：一隔热垫，设置于该容置空间内的该容置平台上。
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