專利名稱：用于集成電路封裝的焊柱焊接方法
技術領域：
本發明涉及集成電路封裝引腳的焊接工藝，具體地說是一種用于集成電路封裝 的焊柱焊接方法，屬于集成電路制造技術領域。
背景技術：
隨著半導體集成電路器件引出端I/O數的提高，封裝密度提高，封裝引出端均采 用面陣陣列排布，如球柵陣列(BGA)、柱柵陣列(CGA)，并且節距越來越小(2. 54mm— 1. 27mm —1. OOmm — 0. 80mm —......)。采用焊柱來組裝焊接出所需柱柵陣列(CGA)封裝的工藝方法主要采用絲網或不銹 鋼板等印刷焊膏或用精密點膠工藝分配焊膏，再將焊柱放入模具中或者將整體焊柱對位后 放在有焊膏的基板焊盤上，經過回流焊等加熱處理，使焊柱與焊盤連接起來。上述組裝方法 常常存在焊接面有微細包裹性氣泡，影響封裝產品焊柱焊接的強度，并且因溫度變化容易 導致焊接層裂紋擴展對器件互連質量產生影響甚至導致開路。
發明內容
本發明針對上述現有技術的不足，提供一種用于集成電路封裝的焊柱焊接方法， 該方法可避免焊接面的氣泡缺陷，提高焊柱焊接的強度和可靠性。按照本發明提供的技術方案，一種用于集成電路封裝的焊柱焊接方法，特征是包 括以下步驟
(1)、將焊柱整齊排列于模具中；
(2)、在焊柱的頂端形成外凸形焊料；
(3)、將頂端形成外凸形焊料的焊柱連同模具一起倒置在待植柱基板的CLGA560電路 相應的焊盤上，然后進入回流焊爐，在溫度為200 220°C條件下完成焊接，即可獲得無微 細氣泡的焊接面；
(4)、焊接結束，對焊柱進行清洗，烘干為成品，烘干溫度110 120°C。所述焊柱采用高溫焊料柱，所述步驟(2)包括以下工序
(1 )、根據高溫焊料柱的直徑，選用帶有助焊劑的第一焊料球，將焊料球放置在高溫焊 料柱的頂端；
(2)、通過回流焊爐將第一焊料球熔化，熔化溫度為200 220°C，然后冷卻至60°C以 下，第一焊料球在每個高溫焊料柱的頂端形成外凸形焊料； 所述焊柱采用高溫焊料柱，所述步驟(2)包括以下工序
(1)、在高溫焊料柱的頂端涂上助焊劑；
(2)、根據高溫焊料柱的直徑，選用第一焊料球，將第一焊料球放置在高溫焊料柱頂端 的助焊劑上；
(3)、第一焊料球通過加熱臺熔化，熔化溫度為200 220°C，然后冷卻至60°C以下，然 后冷卻，形成外凸形焊料。
所述焊柱采用金屬柱，所述步驟(2)包括以下工序
(1)、根據金屬柱的直徑，選用帶有助焊劑的第二焊料球，將第二焊料球放置在金屬柱 的頂端；
(2)、將模具連同金屬柱、第二焊料球一起通過加熱臺熔化，熔化溫度為200 220°C， 通過將第二焊料球熔化，然后冷卻至60°C以下，第二焊料球在每個金屬柱的頂端形成外凸 形焊料；
所述焊柱采用金屬柱，所述步驟(2)包括以下工序
(1)、在金屬柱的頂端涂上助焊劑；
(2)、根據金屬柱的直徑，選用第二焊料球，將第二焊料球放置在金屬柱頂端的助焊劑
上；
(3)、第二焊料球通過加熱臺或紅外回流焊爐熔化，熔化溫度為200 220°C，然后冷 卻至60°C以下，形成外凸形焊料。本發明與已有技術相比具有以下優點1、本發明在不改變現有焊接設備情況下， 解決了焊柱焊接面常常存在微細包裹性氣泡的問題；2、省去了常規焊接工藝需要對器件進 行X射線或超聲檢查才能保證焊接質量的步驟；3、提高了焊接的質量，提高了焊接的成品率。
圖1是本發明第一種實施例的結構示意圖。圖2是圖1的左視圖。圖3 圖6是本發明第一種實施例的制作過程示意圖。圖7是本發明第二種實施例的結構示意圖。圖8是圖7的左視圖。圖9 圖12是本發明第二種實施例的制作過程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖中的實施例對本發明作進一步的說明。圖1 圖12中，包括模具1、焊料柱21、金屬柱22、助焊劑3、第一焊料球41、第二 焊料球42、外凸形焊料5、基板6、基板焊盤7等。臺式氮氣無鉛回流焊爐由北京七星天禹科技有限公司生產。設備型號TYR108N。模具由具有良好的熱傳導性能、可焊性較差、與基板材料熱膨脹系數相近的材料 制作而成，模具主要由基板定位底座、焊料柱(金屬柱)定位塊、印刷模板、植球夾具等組成。本發明中的焊柱可采用焊料柱，也可采用金屬柱。實施例1
如圖1、圖2所示，用Φ0. 89mm直徑的Snl(^b90高溫焊料柱21組裝1. 27mm節距的 CCGA560封裝產品。該產品的焊柱焊接方法，包括以下步驟
(1)將Φ0.89mm直徑的Snl(^b90高溫焊料柱21整齊排列于特制模具1中；
(2)用模板在高溫焊料柱21的頂端印刷上助焊劑3，助焊劑3牌號=INDIUM的WS-366
等；(3)根據高溫焊料柱21的直徑，選用Φ0.40mm直徑的第一焊料球41，用放球模板將第 一焊料球41放置在高溫焊料柱21頂端的助焊劑3上，見圖3 ；
(4)將模具1連同高溫焊料柱21、助焊劑3及第一焊料球41一起放入回流焊爐(室溫)， 溫度-時間工藝曲線由第一焊料球41決定，通過回流焊爐將第一焊料球41熔化，第一焊料 球41在每個高溫焊料柱21的頂端形成半月形球冠，即為外凸形焊料5，見圖4 ；所述熔化由 室溫4分鐘升至210°C，恒溫30秒，然后冷卻至60°C以下。在此過程中充氮氣，防氧化，氮 氣純度大于99. 5%。(5)將頂端帶有外凸形焊料5的高溫焊料柱21連同模具1 一起倒置在待植柱基板 6的CLGA560電路相應的焊盤7上，見圖5，然后進入回流焊爐，由室溫4分鐘升至210°C，恒 溫30秒，然后冷卻至60°C以下，完成焊接，即可獲得無微細氣泡的焊接面。在此過程中充氮 氣，防氧化，氮氣純度大于99. 5%。(6)焊接結束，對器件進行清洗，用水溶性的專用助焊劑清洗劑清洗，烘干，烘干溫 度120°C，即可交出高質量的CCGA560封裝器件，見圖6。本實施例中，高溫焊料柱21及第一焊料球41是指焊料柱21的熔點要高于第一焊 料球41的熔點，高溫與低溫是相比較而言。第一焊料球41也可采用加熱臺熔化。助焊劑3也可以采用噴涂的方式。如果第一焊料球41已經帶有助焊劑3，則不需 要在焊料柱21的頂端涂助焊劑3，可取消涂助焊劑3的步驟。本發明的工作原理是在將焊料柱21焊接在基板6上之前，在焊料柱21的頂端先 形成外凸形焊料5，借助于外凸形焊料5首先是點接觸、焊料熔化表面張力等因素，焊料與 端面的融合不存在微細氣泡，從而獲得高質量的焊接面無微細氣泡的焊柱封裝器件。實施例2
如圖7、圖8所示，用Φ 0. 50mm直徑的無氧銅金屬柱22組裝1. OOmm節距的CCGAl 144 封裝產品。該產品的焊柱焊接方法，包括以下步驟
(1)將Φ0.50mm直徑的無氧銅金屬柱22整齊排列于特制模具1中；
(2)根據金屬柱22的直徑，選用Φ0.40mm直徑的帶有助焊劑的第二焊料球42，用置球 設備將第二焊料球42放置在金屬柱22的頂端，見圖9 ；
(3)將模具1連同金屬柱22、第二焊料球42—起放入加熱臺，溫度-時間工藝曲線由 第二焊料球42決定，通過加熱臺將第二焊料球42熔化，然后冷卻至60°C以下，第二焊料球 42在每個金屬柱22的頂端形成半月形球冠，即為外凸形焊料5，見圖10 ；所述熔化由室溫4 分鐘升至210°C，恒溫30秒，然后冷卻至60°C以下。在此過程中充氮氣，防氧化，氮氣純度 大于99. 5%ο(4)將頂端帶有外凸形焊料5的金屬柱22連同模具1 一起倒置在待植柱基板6的 CLGAl 144電路相應的焊盤7上，見圖11，然后進入回流焊爐，由室溫4分鐘升至210°C，恒 溫30秒，然后冷卻至60°C以下，完成焊接，即可獲得無微細氣泡的焊接面。在此過程中充氮 氣，防氧化，氮氣純度大于99. 5%。(5)焊接結束，對器件進行清洗，用水溶性的專用助焊劑殘清洗劑清洗，烘干，烘干 溫度120°C，即可交出高質量的CLGAl 144封裝器件，見圖12。與實施例1不同的是，實施例2中的第二焊料球42的熔點沒有特殊要求。第二焊 料球42如果不帶有助焊劑，則需要在金屬柱22的頂端先涂上助焊劑。
權利要求
1.一種用于集成電路封裝的焊柱焊接方法，其特征是包括以下步驟(1)、將焊柱整齊排列于模具中；(2)、在焊柱的頂端形成外凸形焊料；(3)、將頂端形成外凸形焊料的焊柱連同模具一起倒置在待植柱基板的CLGA560電路 相應的焊盤上，然后進入回流焊爐，在溫度為200 220°C條件下完成焊接，即可獲得無微 細氣泡的焊接面；(4)、焊接結束，對焊柱進行清洗，烘干為成品，烘干溫度110 120°C。
2.按照權利要求1所述的用于集成電路封裝的焊柱焊接方法，其特征是，所述焊柱采 用焊料柱，所述步驟(2)包括以下工序(1 )、根據焊料柱的直徑，選用帶有助焊劑的第一焊料球，將第一焊料球放置在焊料柱 的頂端；(2)、通過回流焊爐將第一焊料球熔化，熔化溫度為200 220°C，然后冷卻至60°C以 下，第一焊料球在每個焊料柱的頂端形成外凸形焊料。
3.按照權利要求1所述的用于集成電路封裝的焊柱焊接方法，其特征是，所述焊柱采 用焊料柱，所述步驟(2)包括以下工序(1)、在焊料柱的頂端涂上助焊劑；(2)、根據焊料柱的直徑，選用第一焊料球，將第一焊料球放置在焊料柱頂端的助焊劑上；(3)、第一焊料球通過加熱臺熔化，熔化溫度為200 220°C，然后冷卻至60°C以下，然 后冷卻，形成外凸形焊料。
4.按照權利要求1所述的用于集成電路封裝的焊柱焊接方法，其特征是，所述焊柱采 用金屬柱，所述步驟(2)包括以下工序(1)、根據金屬柱的直徑，選用帶有助焊劑的第二焊料球，將第二焊料球放置在金屬柱 的頂端；(2)、將模具連同金屬柱、第二焊料球一起通過加熱臺熔化，熔化溫度為200 220°C， 通過將第二焊料球熔化，然后冷卻至60°C以下，第二焊料球在每個金屬柱的頂端形成外凸 形焊料。
5.按照權利要求1所述的用于集成電路封裝的焊柱焊接方法，其特征是，所述焊柱采 用金屬柱，所述步驟(2)包括以下工序(1)、在金屬柱的頂端涂上助焊劑；(2)、根據金屬柱的直徑，選用第二焊料球，將第二焊料球放置在金屬柱頂端的助焊劑上；(3)、第二焊料球通過加熱臺或紅外回流焊爐熔化，熔化溫度為200 220°C，然后冷 卻至60°C以下，形成外凸形焊料。
全文摘要
本發明涉及一種用于集成電路封裝的焊柱焊接方法，其改進之處是在將焊柱焊接在基板上之前，在焊柱的頂端先形成外凸形焊料，借助于外凸形焊料首先是點接觸、焊料熔化表面張力等因素，焊料與端面的融合不存在微細氣泡，從而獲得高質量的焊接面無微細氣泡的焊柱封裝器件。本發明在不改變現有焊接設備情況下，解決了焊柱焊接面常常存在微細包裹性氣泡的問題；省去了常規焊接工藝需要對器件進行X射線或超聲檢查才能保證焊接質量的步驟；提高了焊接的質量，提高了焊接的成品率。
文檔編號H01L21/60GK102136436SQ20101059228
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者丁榮崢, 張順亮, 楊兵 申請人:無錫中微高科電子有限公司