CN1317751C - 双电热丝熔切直接制作钎料凸点的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开集成电路芯片面阵列封装的凸点制作方法。双电热丝熔切直接制作钎料凸点的方法通过下述步骤实现：一、通过载物台在水平面上的位置调整，使固定在载物台上的基板焊盘移动到所需要制作凸点的位置对准设置在基板焊盘上方的钎料丝及导向定位漏斗；二、钎料丝垂直向下进给使钎料丝的下端部穿过水平方向平行设置的两条电热丝之间；三、两条电热丝并拢后再分开，钎料丝的下端部熔化为熔滴后经导向定位漏斗的导向滴落在基板焊盘上，形成凸点连接；重复以上步骤完成整个基板焊盘上的凸点制作，以上步骤都是在惰性气体或氮气保护的环境下进行的。由于本方法的步骤很少，改变了原来繁多的凸点制作工艺方法，减少了原来生产环节所带来的诸多不良因素。

Description

双电热丝熔切直接制作钎料凸点的方法
技术领域：
本发明涉及一种集成电路芯片面阵列封装的凸点制作方法。
背景技术：
由于集成电路向低成本、高速度、多功能发展，推动了电子封装形式由传统的封装形式向新型的面阵列封装转化。面阵列封装主要包括球栅阵列封装(BGA)与芯片级封装(CSP)。面阵列封装技术凭借其优异的工艺性能和技术特点现已广泛的应用于微电子封装的各个方面。面阵列封装的特点是在基板的整个面上按阵列方式制出球形凸点作为引脚。如何寻找能够提供可靠连接，而又具有成本优势的凸点制作方法成为封装工艺研究中的关键。现有的凸点制作技术主要有蒸发、电镀、模板印刷、金属喷射(MJT)等。这些方法都有广泛的应用，但都存在不足，有一定的应用限制：蒸发过程成本高，而且由于锡与铅的气态压力不同，因此无法蒸发制作共晶锡铅凸点。电镀过程中由于要有光致抗蚀剂，增加了成本，由于锡、铅的电化学性能不同，因此电镀凸点的成分控制比较困难。模板印刷现在得到广泛的使用，主要在于其效率高、钎料膏成分选择范围宽。但模板印刷无法用于细间距凸点制作，不能满足封装技术发展提出的要求。金属喷射技术的优点在于液滴的形成通过数字控制，不需要模板或掩膜，只在需要处形成钎料凸点，减少后序工序，降低成本，灵活性高。但金属喷射技术设备过于复杂和笨重，同时在液滴稳定性方面有待改进。
发明内容：
为了克服现有的凸点制作方法工序多、所需设备复杂笨重、生产成本高的缺陷，提供一种工序较少、所需设备简单、生产成本低的双电热丝熔切直接制作钎料凸点的方法。本发明的技术方案通过下述步骤实现：一、通过载物台在水平面上的位置调整，使固定在载物台上的基板焊盘移动到所需要制作凸点的位置对准设置在基板焊盘上方的钎料丝及导向定位漏斗；二、钎料丝垂直向下进给，使钎料丝的下端部穿过水平方向平行设置的两条电热丝之间，两条电热丝是并联连接在电源上的；三、两条电热丝并拢后再分开，钎料丝的下端部被熔断并熔化为熔滴后经过导向定位漏斗的导向滴落在基板焊盘上，熔滴加热基板焊盘并与之形成凸点连接；重复以上三个步骤以完成整个基板焊盘上的凸点制作，以上三个步骤都是在惰性气体或氮气保护的环境下进行的。将两电热丝并联接通在电源上，电热丝由于内阻的原因就会产生焦耳热。当电热丝温度达到钎料熔点以上时，通过机械装置带动其作周期性的相对剪切钎料丝运动。钎料丝垂直送下特定的长度，电热丝接触到钎料丝时，其热量会传导给钎料丝，在熔切点上方，由于热量会顺着钎料丝向上传导散失，因此只有贴近熔切点附近的钎料丝才会熔化，而熔切点下方的钎料丝端头，热容量小，无传导路径，会迅速熔化。由于表面张力的作用，熔化的钎料会形成球形。由于所选用的电热丝材料与钎料材料不润湿，钎料熔滴会在重力作用下自然滴落。在钎料熔滴下方正对着基板焊盘，利用液态钎料熔滴所携带的热量加热焊盘并与之形成凸点连接。本工艺过程使钎料熔滴与基板焊盘之间的合金分配与加热过程同步进行，同时不需模板与加热工具的接触，避免了对集成电路芯片表面的损伤。而且加热是局部的，对芯片或封装整体没有加热影响。由于本方法的步骤很少，不仅彻底改变了原来繁多的凸点制作工艺方法，更重要的是减少了原来生产环节所带来的诸多不良因素。保障了凸点形成的可靠性。本方法应用灵活，控制简便，所需设备简单。通过控制钎料丝每次进给量的不同，可在一定范围内熔切形成不同尺寸的钎料球。改变电热丝上电流的大小，即可控制电热丝的温度。同时调整电热丝熔切、复位动作的快慢，可在一定范围内控制钎料熔滴的温度。这对形成可靠的凸点很关键。本发明的方法工作可靠、成本低、适合于推广实施。
附图说明：
图1是本发明具体实施方式所使用的装置的结构示意图，图2是实施方式中剪切吊架和电热丝的连接结构示意图。
具体实施方式：
本实施方式由下述步骤实现：一、通过载物台8在水平面上的位置调整，使固定在载物台8上的基板焊盘10移动到所需要制作凸点的位置对准设置在基板焊盘10上方的钎料丝2及导向定位漏斗13；二、钎料丝2垂直向下进给，使钎料丝2的下端部穿过水平方向平行设置的两条电热丝11之间，两条电热丝11是并联连接在电源上的；三、两条电热丝11并拢后再分开，钎料丝2的下端部被熔断并熔化为熔滴后经过导向定位漏斗13的导向滴落在基板焊盘10上，熔滴加热基板焊盘10并与之形成凸点连接；重复以上三个步骤以完成整个基板焊盘10上的凸点制作，以上三个步骤都是在惰性气体或氮气保护的环境下进行的。如图1所示，在本实施方式装置的最上端为一精密送丝机1，钎料丝2在精密送丝机1的驱动下，垂直送下。送丝的长度和间隔的时间能通过控制电路设定和调整。在上平台4上装有一对驱动电磁铁3，在上平台4下方通过耳轴架5悬挂一对剪切吊架6。两个剪切吊架6上端分别与一对驱动电磁铁3的衔铁部分连接。当驱动电磁铁3的电磁线圈通电时，它产生电磁吸力，拉动剪切吊架6作相对剪切运动，两条电热丝11分别固定在两个剪切吊架6的下端上。当电磁线圈断电时，无电磁吸力，剪切吊架6在复位弹簧12的作用下，张开复位。整个装置被置于密闭的透明保护罩7内，工作时充入惰性气体或氮气保护。在装置的下方平台上装有一精密X-Y载物台8，可带动集成电路芯片的基板焊盘10对准熔滴作X-Y平面运动定位。在装置的最下方的控制箱9内装有电源及控制部分，包括电热丝加热电源、送丝机电源、电磁铁驱动电源、载物台驱动电源及可编程控制器。

Claims (1)

1、双电热丝熔切直接制作钎料凸点的方法，其特征在于它通过下述步骤实现：一、通过载物台在水平面上的位置调整，使固定在载物台上的基板焊盘移动到所需要制作凸点的位置对准设置在基板焊盘上方的钎料丝及导向定位漏斗；二、钎料丝垂直向下进给，使钎料丝的下端部穿过水平方向平行设置的两条电热丝之间，两条电热丝是并联连接在电源上的；三、两条电热丝并拢后再分开，钎料丝的下端部被熔断并熔化为熔滴后经过导向定位漏斗的导向滴落在基板焊盘上，熔滴加热基板焊盘并与之形成凸点连接；重复以上三个步骤以完成整个基板焊盘上的凸点制作，以上三个步骤都是在惰性气体或氮气保护的环境下进行的。
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