专利名称：用于集成电路封装的焊柱焊接方法
技术领域：
本发明涉及集成电路封装引脚的焊接工艺，具体地说是一种用于集成电路封装 的焊柱焊接方法，属于集成电路制造技术领域。
背景技术：
随着半导体集成电路器件引出端I/O数的提高，封装密度提高，封装引出端均采 用面阵阵列排布，如球栅阵列(BGA)、柱栅阵列(CGA)，并且节距越来越小(2. 54mm— 1. 27mm —1. OOmm — 0. 80mm —......)。采用焊柱来组装焊接出所需柱栅阵列(CGA)封装的工艺方法主要采用丝网或不锈 钢板等印刷焊膏或用精密点胶工艺分配焊膏，再将焊柱放入模具中或者将整体焊柱对位后 放在有焊膏的基板焊盘上，经过回流焊等加热处理，使焊柱与焊盘连接起来。上述组装方法 常常存在焊接面有微细包裹性气泡，影响封装产品焊柱焊接的强度，并且因温度变化容易 导致焊接层裂纹扩展对器件互连质量产生影响甚至导致开路。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供一种用于集成电路封装的焊柱焊接方法， 该方法可避免焊接面的气泡缺陷，提高焊柱焊接的强度和可靠性。按照本发明提供的技术方案，一种用于集成电路封装的焊柱焊接方法，特征是包 括以下步骤
(1)、将焊柱整齐排列于模具中；
(2)、在焊柱的顶端形成外凸形焊料；
(3)、将顶端形成外凸形焊料的焊柱连同模具一起倒置在待植柱基板的CLGA560电路 相应的焊盘上，然后进入回流焊炉，在温度为200 220°C条件下完成焊接，即可获得无微 细气泡的焊接面；
(4)、焊接结束，对焊柱进行清洗，烘干为成品，烘干温度110 120°C。所述焊柱采用高温焊料柱，所述步骤(2)包括以下工序
(1 )、根据高温焊料柱的直径，选用带有助焊剂的第一焊料球，将焊料球放置在高温焊 料柱的顶端；
(2)、通过回流焊炉将第一焊料球熔化，熔化温度为200 220°C，然后冷却至60°C以 下，第一焊料球在每个高温焊料柱的顶端形成外凸形焊料； 所述焊柱采用高温焊料柱，所述步骤(2)包括以下工序
(1)、在高温焊料柱的顶端涂上助焊剂；
(2)、根据高温焊料柱的直径，选用第一焊料球，将第一焊料球放置在高温焊料柱顶端 的助焊剂上；
(3)、第一焊料球通过加热台熔化，熔化温度为200 220°C，然后冷却至60°C以下，然 后冷却，形成外凸形焊料。
所述焊柱采用金属柱，所述步骤(2)包括以下工序
(1)、根据金属柱的直径，选用带有助焊剂的第二焊料球，将第二焊料球放置在金属柱 的顶端；
(2)、将模具连同金属柱、第二焊料球一起通过加热台熔化，熔化温度为200 220°C， 通过将第二焊料球熔化，然后冷却至60°C以下，第二焊料球在每个金属柱的顶端形成外凸 形焊料；
所述焊柱采用金属柱，所述步骤(2)包括以下工序
(1)、在金属柱的顶端涂上助焊剂；
(2)、根据金属柱的直径，选用第二焊料球，将第二焊料球放置在金属柱顶端的助焊剂
上；
(3)、第二焊料球通过加热台或红外回流焊炉熔化，熔化温度为200 220°C，然后冷 却至60°C以下，形成外凸形焊料。本发明与已有技术相比具有以下优点1、本发明在不改变现有焊接设备情况下， 解决了焊柱焊接面常常存在微细包裹性气泡的问题；2、省去了常规焊接工艺需要对器件进 行X射线或超声检查才能保证焊接质量的步骤；3、提高了焊接的质量，提高了焊接的成品率。
图1是本发明第一种实施例的结构示意图。图2是图1的左视图。图3 图6是本发明第一种实施例的制作过程示意图。图7是本发明第二种实施例的结构示意图。图8是图7的左视图。图9 图12是本发明第二种实施例的制作过程示意图。
具体实施例方式下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的说明。图1 图12中，包括模具1、焊料柱21、金属柱22、助焊剂3、第一焊料球41、第二 焊料球42、外凸形焊料5、基板6、基板焊盘7等。台式氮气无铅回流焊炉由北京七星天禹科技有限公司生产。设备型号TYR108N。模具由具有良好的热传导性能、可焊性较差、与基板材料热膨胀系数相近的材料 制作而成，模具主要由基板定位底座、焊料柱(金属柱)定位块、印刷模板、植球夹具等组成。本发明中的焊柱可采用焊料柱，也可采用金属柱。实施例1
如图1、图2所示，用Φ0. 89mm直径的Snl(^b90高温焊料柱21组装1. 27mm节距的 CCGA560封装产品。该产品的焊柱焊接方法，包括以下步骤
(1)将Φ0.89mm直径的Snl(^b90高温焊料柱21整齐排列于特制模具1中；
(2)用模板在高温焊料柱21的顶端印刷上助焊剂3，助焊剂3牌号=INDIUM的WS-366
等；(3)根据高温焊料柱21的直径，选用Φ0.40mm直径的第一焊料球41，用放球模板将第 一焊料球41放置在高温焊料柱21顶端的助焊剂3上，见图3 ；
(4)将模具1连同高温焊料柱21、助焊剂3及第一焊料球41一起放入回流焊炉(室温)， 温度-时间工艺曲线由第一焊料球41决定，通过回流焊炉将第一焊料球41熔化，第一焊料 球41在每个高温焊料柱21的顶端形成半月形球冠，即为外凸形焊料5，见图4 ；所述熔化由 室温4分钟升至210°C，恒温30秒，然后冷却至60°C以下。在此过程中充氮气，防氧化，氮 气纯度大于99. 5%。(5)将顶端带有外凸形焊料5的高温焊料柱21连同模具1 一起倒置在待植柱基板 6的CLGA560电路相应的焊盘7上，见图5，然后进入回流焊炉，由室温4分钟升至210°C，恒 温30秒，然后冷却至60°C以下，完成焊接，即可获得无微细气泡的焊接面。在此过程中充氮 气，防氧化，氮气纯度大于99. 5%。(6)焊接结束，对器件进行清洗，用水溶性的专用助焊剂清洗剂清洗，烘干，烘干温 度120°C，即可交出高质量的CCGA560封装器件，见图6。本实施例中，高温焊料柱21及第一焊料球41是指焊料柱21的熔点要高于第一焊 料球41的熔点，高温与低温是相比较而言。第一焊料球41也可采用加热台熔化。助焊剂3也可以采用喷涂的方式。如果第一焊料球41已经带有助焊剂3，则不需 要在焊料柱21的顶端涂助焊剂3，可取消涂助焊剂3的步骤。本发明的工作原理是在将焊料柱21焊接在基板6上之前，在焊料柱21的顶端先 形成外凸形焊料5，借助于外凸形焊料5首先是点接触、焊料熔化表面张力等因素，焊料与 端面的融合不存在微细气泡，从而获得高质量的焊接面无微细气泡的焊柱封装器件。实施例2
如图7、图8所示，用Φ 0. 50mm直径的无氧铜金属柱22组装1. OOmm节距的CCGAl 144 封装产品。该产品的焊柱焊接方法，包括以下步骤
(1)将Φ0.50mm直径的无氧铜金属柱22整齐排列于特制模具1中；
(2)根据金属柱22的直径，选用Φ0.40mm直径的带有助焊剂的第二焊料球42，用置球 设备将第二焊料球42放置在金属柱22的顶端，见图9 ；
(3)将模具1连同金属柱22、第二焊料球42—起放入加热台，温度-时间工艺曲线由 第二焊料球42决定，通过加热台将第二焊料球42熔化，然后冷却至60°C以下，第二焊料球 42在每个金属柱22的顶端形成半月形球冠，即为外凸形焊料5，见图10 ；所述熔化由室温4 分钟升至210°C，恒温30秒，然后冷却至60°C以下。在此过程中充氮气，防氧化，氮气纯度 大于99. 5%ο(4)将顶端带有外凸形焊料5的金属柱22连同模具1 一起倒置在待植柱基板6的 CLGAl 144电路相应的焊盘7上，见图11，然后进入回流焊炉，由室温4分钟升至210°C，恒 温30秒，然后冷却至60°C以下，完成焊接，即可获得无微细气泡的焊接面。在此过程中充氮 气，防氧化，氮气纯度大于99. 5%。(5)焊接结束，对器件进行清洗，用水溶性的专用助焊剂残清洗剂清洗，烘干，烘干 温度120°C，即可交出高质量的CLGAl 144封装器件，见图12。与实施例1不同的是，实施例2中的第二焊料球42的熔点没有特殊要求。第二焊 料球42如果不带有助焊剂，则需要在金属柱22的顶端先涂上助焊剂。
权利要求
1.一种用于集成电路封装的焊柱焊接方法，其特征是包括以下步骤(1)、将焊柱整齐排列于模具中；(2)、在焊柱的顶端形成外凸形焊料；(3)、将顶端形成外凸形焊料的焊柱连同模具一起倒置在待植柱基板的CLGA560电路 相应的焊盘上，然后进入回流焊炉，在温度为200 220°C条件下完成焊接，即可获得无微 细气泡的焊接面；(4)、焊接结束，对焊柱进行清洗，烘干为成品，烘干温度110 120°C。
2.按照权利要求1所述的用于集成电路封装的焊柱焊接方法，其特征是，所述焊柱采 用焊料柱，所述步骤(2)包括以下工序(1 )、根据焊料柱的直径，选用带有助焊剂的第一焊料球，将第一焊料球放置在焊料柱 的顶端；(2)、通过回流焊炉将第一焊料球熔化，熔化温度为200 220°C，然后冷却至60°C以 下，第一焊料球在每个焊料柱的顶端形成外凸形焊料。
3.按照权利要求1所述的用于集成电路封装的焊柱焊接方法，其特征是，所述焊柱采 用焊料柱，所述步骤(2)包括以下工序(1)、在焊料柱的顶端涂上助焊剂；(2)、根据焊料柱的直径，选用第一焊料球，将第一焊料球放置在焊料柱顶端的助焊剂上；(3)、第一焊料球通过加热台熔化，熔化温度为200 220°C，然后冷却至60°C以下，然 后冷却，形成外凸形焊料。
4.按照权利要求1所述的用于集成电路封装的焊柱焊接方法，其特征是，所述焊柱采 用金属柱，所述步骤(2)包括以下工序(1)、根据金属柱的直径，选用带有助焊剂的第二焊料球，将第二焊料球放置在金属柱 的顶端；(2)、将模具连同金属柱、第二焊料球一起通过加热台熔化，熔化温度为200 220°C， 通过将第二焊料球熔化，然后冷却至60°C以下，第二焊料球在每个金属柱的顶端形成外凸 形焊料。
5.按照权利要求1所述的用于集成电路封装的焊柱焊接方法，其特征是，所述焊柱采 用金属柱，所述步骤(2)包括以下工序(1)、在金属柱的顶端涂上助焊剂；(2)、根据金属柱的直径，选用第二焊料球，将第二焊料球放置在金属柱顶端的助焊剂上；(3)、第二焊料球通过加热台或红外回流焊炉熔化，熔化温度为200 220°C，然后冷 却至60°C以下，形成外凸形焊料。
全文摘要
本发明涉及一种用于集成电路封装的焊柱焊接方法，其改进之处是在将焊柱焊接在基板上之前，在焊柱的顶端先形成外凸形焊料，借助于外凸形焊料首先是点接触、焊料熔化表面张力等因素，焊料与端面的融合不存在微细气泡，从而获得高质量的焊接面无微细气泡的焊柱封装器件。本发明在不改变现有焊接设备情况下，解决了焊柱焊接面常常存在微细包裹性气泡的问题；省去了常规焊接工艺需要对器件进行X射线或超声检查才能保证焊接质量的步骤；提高了焊接的质量，提高了焊接的成品率。
文档编号H01L21/60GK102136436SQ20101059228
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者丁荣峥, 张顺亮, 杨兵 申请人:无锡中微高科电子有限公司