一种核壳结构凸点制备方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种核壳结构凸点制备装置，包括液滴喷射装置和凸点形成装置，所述液滴喷射装置包括并排设置在腔体上部的核心液滴喷射装置和外层液滴喷射装置，核心液滴喷射装置和外层液滴喷射装置的坩埚分别通过各自的三维运动控制器与腔体上部相连，再通过压电陶瓷、传动杆和加热带等的配合喷射液滴；凸点形成装置包括用于承接液滴喷射装置喷射出的液滴的基板和基板承载部。本发明还公开了应用上述装置制备核壳结构凸点的方法。本发明可制备均一液滴且频率可控，实现焊球制备和凸点制备一次完成，尺寸精度高，具有结构简单实用性强，制备工艺温度低，可自动化生产等优点。
【专利说明】
一种核壳结构凸点制备方法及装置
技术领域
[0001 ] 本发明涉及电子制造领域，具体地说是一种球栅阵列(Ball Grid Array，BGA)封装和芯片堆叠封装技术中的核壳结构凸点制备方法及装置。
【背景技术】
[0002]目前，在摩尔定律的驱动下，电子器件持续向高性能和小体积方向发展，要求电子封装技术提供更高的互连密度和更短的互连路径。目前，球栅阵列封装和芯片堆叠封装已成为最重要的两种技术解决方案。在上述两种技术中，芯片与基板之间以及芯片与芯片之间的互连主要采用凸点来实现，互连凸点通常由Sn基钎料(如Sn、Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-1n、Sn-Ag-Cu等)、纯金属(Cu、Ag、Au等)或上述材料组成的多层结构所构成，并为芯片提供电气连接、机械支撑和导热通道等功能。因此，互连凸点的制备成为封装互连的关键技术，互连凸点的质量决定着电子器件的服役性能及可靠性。
[0003]随着微互连结构尺寸的不断减小，由于锡基钎料凸点电阻较大、热导率较低、强度较低，服役时芯片和基板之间产生的热应力易造成凸点断裂失效，不能满足高可靠性的要求;纯金属凸点虽然具有较低的电阻和较高的热导率，但其塑性较差，在热冲击或机械振动条件下易发生脆性断裂，且键合时对这种凸点的表面平整度及高度一致性要求较高，增加了凸点制备的工艺难度。因此，外层包覆钎料镀层、内部为铜球的核壳结构凸点兼备良好的力学性能、导热性能和导电性能，成为技术解决方案。
[0004]新日铁材料株式会社，申请号为JP20050220128和日立金属株式会社，申请号为JP20110168436的日本专利提出在金属球表面制作钎料包覆层形成核壳结构BGA焊球的方法，再经过植球和回流工艺，形成核壳结构凸点。这种技术中，焊球制备和凸点制备是分步进行的，工艺繁琐、复杂，植球工艺工作效率不高，易形成漏植或多植，回流时较高的回流温度(250 °C)产生较大的热应力并造成基板损伤。
【发明内容】
[0005]根据上述提出的技术问题，而提供一种核壳结构凸点制备方法及装置。本发明主要利用可以形成均一液滴、频率可控的喷射装置，包括核心液滴喷射装置和外层液滴喷射装置，实现焊球制备和凸点制备一次完成，尺寸精度高、工艺温度低、可自动化生产。
[0006]本发明采用的技术手段如下:
[0007]—种核壳结构凸点制备装置，包括液滴喷射装置和凸点形成装置，所述液滴喷射装置包括用于液滴喷射的腔体、并排设置在所述腔体上部的核心液滴喷射装置和外层液滴喷射装置，所述腔体一侧开有腔体进气口和腔体排气口，机械栗与扩散栗安装在所述腔体侧部且与所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置及所述腔体相连;其特征在于:
[0008]所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置结构相同；所述核心液滴喷射装置包括坩祸和与设置在所述坩祸顶部的压电陶瓷相连的且深入所述坩祸及其中熔体内部的传动杆，所述坩祸的底部设有中心孔，所述坩祸底部还连有与所述中心孔相通的薄片，所述薄片上设有喷射孔，所述坩祸外侧设有加热带所述坩祸顶部开有坩祸进气口和坩祸排气P；
[0009]所述传动杆底部的直径小于所述中心孔的直径，所述喷射孔全部位于所述传动杆底部的正下方；
[0010]所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置的坩祸分别通过各自的三维运动控制器与所述腔体上部相连，所述腔体中部两侧还设有维持腔体温度的腔体温度控制器；
[0011]所述凸点形成装置包括用于承接所述液滴喷射装置喷射出的液滴的基板和用于放置所述基板且对所述基板施加超声振动的基板承载部，所述基板承载部的水平长度大于等于所述核心液滴喷射装置的喷射孔和所述外层液滴喷射装置的喷射孔之间的距离；
[0012]所述喷射孔与所述基板之间的垂直距离D与所述基板的温度T之间满足以下关系，T> 100+(D-5) Χ5ο
[0013]上述的压电陶瓷振动频率在0.1Hz?200Hz范围内，上述的三维运动控制器与计算机相连，在装置工作前，设定好预先的程序，通过三维运动控制器控制所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置各自坩祸在腔体上部的移动与凸点形成装置的基板配合完成喷射液滴和核壳结构凸点形成。
[0014]进一步地，当所述基板承载部为基板放置平台时，所述凸点形成装置置于所述腔体底部，所述基板放置平台上具有传送装置，工作时，所述机械栗与所述扩散栗对所述腔体、所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸抽真空；
[0015]当所述基板承载部为传送带时，所述传送带位于所述腔体下方，所述腔体下部无底;或者将所述腔体下部两侧侧壁开设对称的可供所述传送带穿过的开口，所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置与所述传送带之间还设有保护气体喷射装置，所述保护气体喷射装置可提供惰性气体，如He、Ar，工作时，所述机械栗与所述扩散栗仅对所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸抽真空。
[0016]进一步地，所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸内均置有热电偶，所述核心液滴喷射装置的坩祸用于盛放核心金属原料，所述外层液滴喷射装置的坩祸用于盛放钎料合金原料，所述喷射孔的直径范围为0.0lmm-0.5_。本发明中，所述坩祸及所述薄片与核心金属原料、钎料合金原料熔体的润湿角大于90°。
[0017]进一步地，所述传动杆底部的直径小于所述中心孔的直径，具体比值视工艺设计需要而定，所述喷射孔全部位于所述传动杆底部的正下方。
[0018]进一步地，所述基板上制作有金属焊盘阵列图形(包含有Sn或Sn基钎料表面处理层)，金属焊盘的直径小于所述喷射孔的直径。
[0019]进一步地，所述喷射孔为单孔、单列孔或与金属焊盘阵列图形相同的全阵列孔。
[0020]本发明还公开了一种应用上述的装置制备核壳结构凸点的制备方法，其特征在于包括如下步骤:
[0021]S1、基板放置及设置三维运动控制器参数:将基板放置在基板放置平台或传送带上，当放置在传送带上时，需将基板传送至核心液滴喷射装置的工作区域后再根据基板上金属焊盘的位置及液滴喷射距离设定三维运动控制器参数；
[0022]S2、装料:将核心金属原料装入所述核心液滴喷射装置的坩祸中，所述核心金属原料，如Cu、N1、Au、Ag等;将钎料合金原料装入外层液滴喷射装置的坩祸中，两种原料的放入量均为各自坩祸容量的1/4-3/4;
[0023]S3、抽真空:利用机械栗和扩散栗对所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸及腔体抽真空至10—3Pa，然后充入高纯度惰性气体，如Ar、He，使腔体内压力达到一个大气压；当腔体与大气连通的情况下，只对所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸内部进行抽真空及充入保护气体；
[0024]S4、加热:根据核心金属原料和钎料合金原料的熔点分别设定加热带的功率，待加热温度分别达到各原料预设温度后保温10min-30min，使核心金属原料和钎料合金原料完全熔化，分别调整所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置的传动杆与喷射孔的间距为2cm_5cm;
[0025]S5、形成压差与喷射液滴:所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置分别通过各自的坩祸进气口向坩祸中充入保护气体，如Ar、He，并使坩祸与腔体间形成差压0-50kPa，给压电陶瓷输入一定波型的脉冲信号，压电陶瓷带动传动杆往复运动，坩祸中熔体在传动杆的运动挤压下从喷射孔处喷出，形成液滴，三维运动控制器根据程序设置，进行XYZ方向移动坩祸，配合压电陶瓷振动，使喷出液滴可准确落于金属焊盘上；
[0026]S6、形成核壳结构凸点:调节腔体温度控制器，使基板温度维持在100°C_200°C ;首先利用核心液滴喷射装置进行核心金属液滴喷射，在所有金属焊盘上形成核心金属凸点，然后利用基板放置平台上的传送装置或传送带将基板传送至外层液滴喷射装置的工作区域，进行外层钎料合金液滴喷射，以上述方式在所有金属焊盘上形成核壳结构凸点；
[0027]S7、取出基板:当基板放置在基板放置平台上时，打开腔体，取出基板；当基板放置在传送带上时，利用传送带将加工完毕的基板传送至腔体外，同时将下一个待加工基板传送至液滴喷射工作区域;或者利用传送带将加工完毕的基板传送至腔体外，同时将下一个待加工基板传送至核心液滴喷射工作区域，然后利用保护气体喷射装置将保护气体喷向基板处，进而进行下一基板的加工。
[0028]进一步地，所述步骤S5中，所述压电陶瓷的振动频率在0.1Hz?200Hz，在喷射液滴时对所述基板进行超声振动。
[0029]进一步地，所述步骤S5中，在喷射液滴时对所述基板进行超声振动。
[0030]进一步地，所述步骤S5中，所述金属焊盘上涂覆有助焊剂。
[0031]进一步地，所述步骤S5中，在Z方向上调整喷射孔与基板之间的垂直距离D为5cm-25cm，，且所述喷射孔与所述基板之间的垂直距离D与所述基板的温度T之间满足以下关系，T 2 100+(D-5) X 5，以使所述液滴降落在所述金属焊盘上时尚未凝固。优选地，该距离为1cm-15cm，基板温度T为 125 °C-150 °C。
[0032]与现有技术相比，本发明可一次性完成焊球制备和互连凸点制备，主要是使用高纯惰性气体，如He、Ar，分别通入核心液滴喷射装置的坩祸和外层液滴喷射装置的坩祸与腔体内，并使坩祸与腔体间产生稳定压差，通过实际工作需要预先设定喷射孔与基板间的距离、坩祸和腔体内的压差及温度等，再将一定波形的脉冲信号输入压电陶瓷，继而压电陶瓷驱动传动杆振动，在传动杆振动与压差双重作用下，i甘祸中恪体从i甘祸底部薄片上的喷射孔中喷出，形成频率可控的均一液滴；同时，本发明将基板置于核心液滴喷射装置工作区域，并将其上金属焊盘位置参数输入计算机，通过计算机控制三维运动控制器控制腔体内坩祸的运动，与压电陶瓷振动配合，喷出液滴最终落在基板上的金属焊盘相应区域，在核心液滴滴落完毕后，将基板传送至外层液滴喷射装置工作区域进行液滴喷射；由于腔体内的温度视喷射孔与基板之间的垂直距离而设定，使得液滴落在金属焊盘上时仍未凝固，且焊盘上的助焊剂可防止液滴散落，核心液滴在超声振动下与金属焊盘发生界面反应并凝固，外层液滴在超声振动下与已经凝固的核心金属发生界面反应并凝固，最终形成核壳结构凸点；从而实现焊球制备和凸点制备一次完成，制备出的凸点成分均匀、尺寸精度高，工艺温度低，避免基板烧损或放生变形，工艺简单，可自动化生产。
[0033]基于上述理由本发明可在球栅阵列封装和芯片堆叠封装等领域广泛推广。
【附图说明】
[0034]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0035]图1是本发明的结构示意图一。
[0036]图2是本发明的结构示意图二。
[0037]图3是本发明的结构示意图三。
[0038]图中:1、腔体11、机械栗12、扩散栗13、腔体排气口14、腔体进气口 15、腔体温度控制器16、保护气体喷射装置17、开口 2、坩祸21、三维运动控制器22、压电陶瓷23、传动杆24、坩祸进气口 25、坩祸排气口 26、坩祸加热带27、薄片271、喷射孔3、凸点形成装置31、基板放置平台31’、传送带32、基板33、核心金属凸点34、核壳结构凸点4、钎料合金液滴5、核心金属液滴。
【具体实施方式】
[0039]如图1所示，一种核壳结构凸点制备装置，包括液滴喷射装置和凸点形成装置3，所述液滴喷射装置包括用于液滴喷射的腔体1、并排设置在所述腔体I上部的核心液滴喷射装置和外层液滴喷射装置；
[0040]所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置结构相同；以所述核心液滴喷射装置为例，包括坩祸2和与设置在所述坩祸2顶部的压电陶瓷22相连的且深入所述坩祸2及其中熔体内部的传动杆23，所述坩祸2的底部设有中心孔，所述坩祸2底部还连有与所述中心孔相通的薄片27，所述薄片27上设有喷射孔271，所述喷射孔271为单孔、单列孔或与金属焊盘阵列图形相同的全阵列孔;所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸内均置有热电偶，所述核心液滴喷射装置的坩祸2用于盛放核心金属原料，所述外层液滴喷射装置的坩祸用于盛放钎料合金原料，所述喷射孔271的直径范围为0.0lmm-0.5mm。所述坩祸2及所述薄片27与核心金属原料、钎料合金原料熔体的润湿角大于90°。所述传动杆23底部的直径小于所述中心孔的直径，所述喷射孔271全部位于所述传动杆23底部的正下方。
[0041 ] 所述坩祸2外侧设有加热带26所述坩祸2顶部开有坩祸进气口 24和坩祸排气口 25 ；所述腔体I 一侧开有腔体进气口 14和腔体排气口 13，腔体进气口 14和腔体排气口 13在腔体I为封闭腔体时设计，在腔体I为开放式时省去;机械栗11与扩散栗12安装在所述腔体I侧部且与安装在所述腔体I侧部且与所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置及所述腔体I相连，用于对腔体I和喷射装置的坩祸抽真空；所述压电陶瓷22振动频率在0.1Hz?200Hz范围内。
[0042]所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置的坩祸2分别通过各自的三维运动控制器21与所述腔体I上部相连，所述腔体I中部两侧还设有维持腔体I温度的腔体温度控制器15;
[0043]所述凸点形成装置3包括用于承接所述液滴喷射装置喷射出的液滴的基板32和用于放置所述基板32的基板承载部，所述基板承载部的水平长度大于等于所述核心液滴喷射装置的喷射孔和所述外层液滴喷射装置的喷射孔之间的距离。所述基板32上制作有金属焊盘阵列图形，金属焊盘的直径小于所述喷射孔271的直径，所述喷射孔271与所述基板32之间的垂直距离D与所述基板32的温度T之间满足以下关系，T 2 100+(D-5)X5，以使液滴降落在所述金属焊盘上时尚未凝固。
[0044]如图1所示，当所述基板承载部为基板放置平台31时，所述凸点形成装置3置于所述腔体I底部，所述基板放置平台31上具有传送装置，工作时，所述机械栗11与所述扩散栗12对所述腔体1、所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸抽真空；
[0045]如图2所示，当所述基板承载部为传送带31’时，所述传送带31’位于所述腔体I下方，所述腔体I下部无底;如图3所示，将所述腔体I下部两侧侧壁开设对称的可供所述传送带31 ’穿过的开口 17，所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置与所述传送带31’之间还设有保护气体喷射装置16，保护气体喷射装置16可提供惰性气体，如He、Ar，工作时，所述机械栗11与所述扩散栗12仅对所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸抽真空。
[0046]本发明在喷射液滴时对所述基板32进行超声振动，所述金属焊盘上涂覆有助焊剂。
[0047]应用上述的装置制备核壳结构凸点的制备方法，包括如下步骤:
[0048]S1、基板32放置及设置三维运动控制器21参数:将基板32放置在基板放置平台31或传送带31’上，当放置在传送带31，上时，需将基板32传送至核心液滴喷射装置的工作区域后再根据基板32上金属焊盘的位置及核心金属液滴5喷射距离设定三维运动控制器21参数(此设置参数同时也包括了根据传送装置或传送带的传输速度设定外层液滴喷射装置的参数等);
[0049]S2、装料:将核心金属原料Cu装入所述核心液滴喷射装置的坩祸2中；将钎料合金原料Sn63-Pb37装入外层液滴喷射装置的坩祸中，两种原料的放入量均为各自坩祸容量的1/2；
[0050]S3、抽真空:利用机械栗11和扩散栗12对所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸及腔体I抽真空至10—3Pa,然后充入高纯度惰性气体，使腔体I内压力达到一个大气压；当腔体I与大气连通的情况下，只对所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸内部进行抽真空及充入高纯度氦气；
[0051 ] S4、加热:根据核心金属原料Cu和钎料合金原料Sn63-Pb37的熔点分别设定加热带26的功率，待加热温度分别达到各原料熔点后再升温20 °C，保温30min，使核心金属原料和钎料合金原料完全熔化，分别调整所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置的传动杆23与喷射孔271的间距为2cm;
[0052]S5、形成压差与喷射液滴:所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置分别通过各自的坩祸2进气口向坩祸2中充入高纯度氦气，并使坩祸2与腔体I间形成差压，其中核心液滴喷射装置为50kPa，外层液滴喷射装置为20kPa，给压电陶瓷22输入梯形波的脉冲信号振动频率在0.5Hz?2kHz，压电陶瓷22带动传动杆23往复运动，坩祸2中熔体在传动杆23的运动挤压下从喷射孔271处喷出，核心液滴喷射装置的坩祸底部形成核心金属液滴5，三维运动控制器根据程序设置，进行XYZ方向移动坩祸，配合压电陶瓷22振动，使喷出液滴可准确落于金属焊盘形成核心金属凸点33，所述金属焊盘上涂覆有助焊剂;外层液滴喷射装置的坩祸底部形成钎料合金液滴4;上述两种液滴降落在所述金属焊盘上时尚未凝固，在Z方向上调整喷射孔271与基板32之间的距离为20cm。在喷射液滴时对所述基板32进行超声振动。
[0053]S6、形成核壳结构凸点34:调节腔体温度控制器15，使基板32温度维持在200°C;首先利用核心液滴喷射装置进行核心金属液滴5喷射，在所有金属焊盘上形成核心金属凸点33，然后利用基板放置平台31上的传送装置或传送带31’将基板32传送至外层液滴喷射装置的工作区域，进行外层钎料合金液滴4喷射，外层液滴喷射装置的坩祸底部形成钎料合金液滴4滴落在所述核心金属凸点33上形成核壳结构凸点34，以上述方式在所有金属焊盘上形成核壳结构凸点34 ；
[0054]S7、取出基板:当基板32放置在基板放置平台31上时，打开腔体I，取出基板32;当基板32放置在传送带31，上时，利用传送带31，将加工完毕的基板32传送至腔体I外，同时将下一个待加工基板32传送至液滴喷射工作区域;或者利用传送带31’将加工完毕的基板32传送至腔体I外，同时将下一个待加工基板32传送至核心液滴喷射工作区域，然后利用保护气体喷射装置16将保护气体喷向基板32处，进而进行下一基板32的加工。
[0055]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种核壳结构凸点制备装置，包括液滴喷射装置和凸点形成装置，所述液滴喷射装置包括用于液滴喷射的腔体、并排设置在所述腔体上部的核心液滴喷射装置和外层液滴喷射装置，所述腔体一侧开有腔体进气口和腔体排气口，机械栗与扩散栗安装在所述腔体侧部且与所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置及所述腔体相连;其特征在于: 所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置结构相同；所述核心液滴喷射装置包括坩祸和与设置在所述坩祸顶部的压电陶瓷相连的且深入所述坩祸及其中熔体内部的传动杆，所述坩祸的底部设有中心孔，所述坩祸底部还连有与所述中心孔相通的薄片，所述薄片上设有喷射孔，所述坩祸外侧设有加热带所述坩祸顶部开有坩祸进气口和坩祸排气口； 所述传动杆底部的直径小于所述中心孔的直径，所述喷射孔全部位于所述传动杆底部的正下方； 所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置的坩祸分别通过各自的三维运动控制器与所述腔体上部相连，所述腔体中部两侧还设有维持腔体温度的腔体温度控制器； 所述凸点形成装置包括用于承接所述液滴喷射装置喷射出的液滴的基板和用于放置所述基板且对所述基板施加超声振动的基板承载部，所述基板承载部的水平长度大于等于所述核心液滴喷射装置的喷射孔和所述外层液滴喷射装置的喷射孔之间的距离； 所述喷射孔与所述基板之间的垂直距离D与所述基板的温度T之间满足以下关系，T2100+(D-5) X5。2.根据权利要求1所述的核壳结构凸点制备装置，其特征在于:当所述基板承载部为基板放置平台时，所述凸点形成装置置于所述腔体底部，所述基板放置平台上具有传送装置，工作时，所述机械栗与所述扩散栗对所述腔体、所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸抽真空； 当所述基板承载部为传送带时，所述传送带位于所述腔体下方，所述腔体下部无底;或者将所述腔体下部两侧侧壁开设对称的可供所述传送带穿过的开口，所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置与所述传送带之间还设有保护气体喷射装置，工作时，所述机械栗与所述扩散栗仅对所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸抽真空。3.根据权利要求1所述的核壳结构凸点制备装置，其特征在于:所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸内均置有热电偶，所述核心液滴喷射装置的坩祸用于盛放核心金属原料，所述外层液滴喷射装置的坩祸用于盛放钎料合金原料，所述喷射孔的直径范围为0.0lmm-0.5mm。4.根据权利要求1所述的核壳结构凸点制备装置，其特征在于:所述基板上制作有金属焊盘阵列图形，金属焊盘的直径小于所述喷射孔的直径。5.根据权利要求4所述的核壳结构凸点制备装置，其特征在于:所述喷射孔为单孔、单列孔或与金属焊盘阵列图形相同的全阵列孔。6.—种应用如权利要求1-5任一权利要求所述的装置制备核壳结构凸点的制备方法，其特征在于包括如下步骤: S1、基板放置及设置三维运动控制器参数:将基板放置在基板放置平台或传送带上，当放置在传送带上时，需将基板传送至核心液滴喷射装置的工作区域后再根据基板上金属焊盘的位置及液滴喷射距离设定三维运动控制器参数； 52、装料:将核心金属原料装入所述核心液滴喷射装置的坩祸中；将钎料合金原料装入外层液滴喷射装置的坩祸中，两种原料的放入量均为各自坩祸容量的1/4-3/4; 53、抽真空:利用机械栗和扩散栗对所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸及腔体抽真空至10—3Pa,然后充入高纯度惰性气体，使腔体内压力达到一个大气压；当腔体与大气连通的情况下，只对所述核心液滴喷射装置的坩祸和所述外层液滴喷射装置的坩祸内部进行抽真空及充入保护气体； 54、加热:根据核心金属原料和钎料合金原料的熔点分别设定加热带的功率，待加热温度分别达到各原料预设温度后保温10min-30min，使核心金属原料和钎料合金原料完全熔化，分别调整所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置的传动杆与喷射孔的间距为2cm_5cm; 55、形成压差与喷射液滴:所述核心液滴喷射装置和所述外层液滴喷射装置分别通过各自的坩祸进气口向坩祸中充入保护气体，并使坩祸与腔体间形成差压0_50kPa，给压电陶瓷输入一定波型的脉冲信号，压电陶瓷带动传动杆往复运动，坩祸中熔体在传动杆的运动挤压下从喷射孔处喷出，形成液滴，三维运动控制器根据程序设置，进行XYZ方向移动坩祸，配合压电陶瓷振动，使喷出液滴可准确落于金属焊盘上； 56、形成核壳结构凸点:调节腔体温度控制器，使基板温度维持在1000C-2000C;首先利用核心液滴喷射装置进行核心金属液滴喷射，在所有金属焊盘上形成核心金属凸点，然后利用基板放置平台上的传送装置或传送带将基板传送至外层液滴喷射装置的工作区域，进行外层钎料合金液滴喷射，以上述方式在所有金属焊盘上形成核壳结构凸点； 57、取出基板:当基板放置在基板放置平台上时，打开腔体，取出基板；当基板放置在传送带上时，利用传送带将加工完毕的基板传送至腔体外，同时将下一个待加工基板传送至液滴喷射工作区域;或者利用传送带将加工完毕的基板传送至腔体外，同时将下一个待加工基板传送至核心液滴喷射工作区域，然后利用保护气体喷射装置将保护气体喷向基板处，进而进行下一基板的加工。7.根据权利要求6所述的核壳结构凸点的制备方法，其特征在于:所述步骤S5中，所述压电陶瓷的振动频率在0.1Hz?200Hz，在喷射液滴时对所述基板进行超声振动。8.根据权利要求6所述的核壳结构凸点的制备方法，其特征在于:所述步骤S5中，在喷射液滴时对所述基板进行超声振动。9.根据权利要求6所述的核壳结构凸点的制备方法，其特征在于:所述步骤S5中，所述金属焊盘上涂覆有助焊剂。10.根据权利要求6所述的核壳结构凸点的制备方法，其特征在于:所述步骤S5中，在Z方向上调整喷射孔与所述基板之间的垂直距离为5cm-25cm，且所述喷射孔与所述基板之间的垂直距离D与所述基板的温度T之间满足以下关系，T 2 100+(D-5) X 5，以使液滴降落在所述金属焊盘上时尚未凝固。
【文档编号】H01L21/768GK105826207SQ201610153647
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】董伟, 赵宁, 康世薇, 钟毅, 许富民, 魏宇婷
【申请人】大连理工大学