芯片背面涂覆锡膏的装片方法
【专利摘要】本发明涉及一种芯片背面涂覆锡膏的装片方法，以具有充氮阀、抽真空泵和循环风机的烘箱为工艺装备，而其：所述装片的步骤依次是：将芯片背面涂覆锡膏并与框架组装后送至烘箱内，而烘箱进行抽真空充氮；开启真空阀，烘烤温度在150～220℃范围内，此时，锡膏所含的溶剂和助焊剂气化，并随着氮气被真空泵抽离；待烘烤温度提高至250～300℃范围内时，锡膏所含的锡球颗粒被熔化；关闭烘箱的充氮阀，并继续抽真空；将烘箱内的温度进行降温，关闭真空阀，并进行充氮，使烘箱内的内压为1个标准大气压，则完成芯片背面与框架焊接的装片工作。本发明具有工艺合理，生产成本低，且芯片的焊接空洞率小于1%，转角可控制小于1°范围内等优点。
【专利说明】芯片背面涂覆锡膏的装片方法
【技术领域】
[0001]本发明具体涉及一种芯片背面涂覆锡膏的装片方法，属于半导体封装【技术领域】。【背景技术】
[0002]所述芯片背面与芯片框架的焊接方法，业内称之为芯片背面涂覆锡膏的装片方法。
[0003]现有的芯片背面涂覆锡膏的装片方法，主要有隧道炉烘烤法和回流炉烘烤法两种。然而采用上述的两种装片方法，其锡膏所含有的溶剂和助焊剂在气化挥发后，会沉积在芯片表面上，沾污了芯片，甚至产生焊接空洞问题，从而影响产品的可靠性，而工件在隧道炉的轨道内运送过程中，还会出现抖动，同时由于烘炉内升温太快而导致锡膏所含有的溶剂挥发过快，使得芯片在芯片框架内旋转会产生转角的问题，上述问题在规格较小的芯片上体现尤为严重。根据数据表明，这两种装片固化方法生产的产品的焊接空洞率不小于5%，芯片的转角不小于5°，待芯片与框架烘烤焊接后，两者的表面沾污等缺陷，还需要采用离子清洗等方法实施补救，使得生产工艺不合理，生产成本高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:提供一种不仅工艺合理，生产成本低，而且芯片的焊接空洞率小于1%，转角可控制小于1°范围内的芯片背面涂覆锡膏的装片方法，以克服现有技术的不足。
[0005]为了达到上述目的，本发明的技术方案:一种芯片背面涂覆锡膏的装片方法，以具有充氮阀、装有真空阀的抽真空泵和内循环风机的烘箱为工艺装备，以芯片和芯片框架为出发工件，其特征在于:所述装片的步骤依次是:
步骤a、将芯片背面涂覆锡膏并与芯片框架组装后送至烘箱内，打开真空阀进行抽真空，而充氮阀关闭，待烘箱的内压在0.05?0.15Pa范围内时，再打开充氮阀注入氮气，令烘箱的内压维持在0.5?0.6Pa范围内，并开启内循环风机；
步骤b、对烘箱内进行升温对工件进行烘烤，而烘烤温度在150?220°C范围内，此时，锡膏所含的溶剂和助焊剂气化，并随着氮气被抽真空泵抽离；
步骤C、在所述工件经步骤b将锡膏的溶剂和助焊剂气化并被抽离情况下，将烘箱内的温度持续进行升温对工件进行烘烤，待烘烤温度提高至250?300°C范围内时，所述锡膏所含的锡球颗粒被熔化；
步骤d、在所述工件经步骤c将锡膏的锡球颗粒被熔化情况下，停止加热并关闭烘箱的充氮阀和内循环风机，且继续抽真空，待烘箱的内压在0.05?0.15Pa范围内时，再次打开充氮阀和内循环风机，令烘箱的内压保持在0.5?0.6Pa范围内；
步骤e、在所述工件经步骤d后，将烘箱内的温度进行降温，待烘箱内的温度在15?25°C范围内时，关闭真空阀，使得烘箱内的内压降为I个标准大气压，尔后关闭充氮阀和内循环风机，则完成芯片背面与芯片框架焊接的装片工作。[0006]在上述技术方案中，所述烘箱充入的氮气内含有氮气总重量1.5~3.5%的氢气。
[0007]在上述技术方案中，实施步骤b的时间控制在30-45分钟范围内。
[0008]在上述技术方案中，实施步骤c的时间控制在15~20分钟范围内。
[0009]在上述技术方案中，实施步骤d的时间控制在10-15分钟范围内。
[0010]在上述技术方案中，实施步骤e的时间控制在25~30分钟范围内。
[0011]在上述技术方案中，步骤b和步骤c所述烘箱内的温度升温是定点曲线逐渐递增式升温，且由自动控制器自动控制。
[0012]在上述技术方案中，与抽真空泵装连的真空阀是比例控制阀。
[0013]本发明所具有的积极效果是:由于本发明所采用的是抽真空充氮的装片方法，因此，具有以下优点:第一、可以保证芯片背面涂覆锡膏装片的过程中不会被氧化；第二、锡膏中所含有的溶剂以及助焊剂挥发后迅速被抽离，而不会像在常压状态下四处漂浮沉淀，沾污了引线框架及芯片；第三、锡膏所含有的锡球颗粒在完全被熔化情况下是处在真空状态的，使得芯片不会形成可见焊接空洞，保证芯片的焊接空洞率〈1%。且原来漂浮在烘箱内的少量残余挥发颗粒也会被完全抽尽，避免锡膏在固化冷却时，沉积在产品表面再次沾污产品，并且保证固化后的产品毋需等离子清洗，就能进行铜线焊接及塑封作业，也不会产出分层；第四、由于装片一直处在静态情况下，有效防止了锡膏在固化前因震动导致的芯片转角，可控制芯片的转角在〈1°范围内；第五、本发明的工艺合理，而且生产成本低。实现了本发明的目的。
【具体实施方式】
[0014]以下结合给出的实施例，对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。
[0015]本发明的一种芯片背面涂覆锡膏的装片方法，以具有充氮阀、装有真空阀的抽真空泵和内循环风机的烘箱为工艺装备，以芯片和芯片框架为出发工件，而所述装片的步骤依次是:
步骤a、将芯片背面涂覆锡膏并与芯片框架组装后送至烘箱内，打开真空阀进行抽真空，而充氮阀关闭，待烘箱的内压在0.05~0.15Pa范围内时，再打开充氮阀注入氮气，令烘箱的内压维持在0.5~0.6Pa范围内，并开启内循环风机；
在步骤a中，由于本发明的烘箱是先抽真空再充氮的，因此，能够保证芯片背面涂覆锡膏在装片的过程中不会被氧化；
步骤b、对烘箱内进行升温对工件进行烘烤，而烘烤温度在150~220°C范围内，此时，锡膏所含的溶剂和助焊剂气化，并随着氮气被抽真空泵抽离；
在步骤b中，由于工件处在负压中，本发明锡膏中所含有的溶剂以及助焊剂挥发后迅速被抽离，而不会像在常压状态下四处漂浮沉淀，沾污了芯片框架及芯片；
步骤C、在所述工件经步骤b将锡膏的溶剂和助焊剂气化并被抽离情况下，将烘箱内的温度持续进行升温对工件进行烘烤，待烘烤温度提高至250~300°C范围内时，所述锡膏所含的锡球颗粒被熔化；
由于锡的熔点是231.9°C，本发明将温度提高至250~300°C范围内，而烘箱内的温度的最佳温度为275°C，并保温5分钟，这样是为了保证锡能够充分受热溶解，防止有未熔化的锡颗粒存在。[0016]在步骤b、c中，为了保证芯片与芯片框架之间不会形成可见焊接空洞，以及保证芯片的焊接空洞率〈1%;原有漂浮在烘箱内的少量残余挥发颗粒会通过抽真空被完全抽尽，同时，避免锡膏在固化冷却时，沉积在产品表面再次沾污产品，并且保证固化后的产品毋需等离子清洗，就能进行铜线焊接及塑封作业，也不会产出分层；
步骤d、在所述工件经步骤c将锡膏的锡球颗粒被熔化情况下，停止加热并关闭烘箱的充氮阀和内循环风机，且继续抽真空，待烘箱的内压在0.05~0.15Pa范围内时，再次打开充氮阀和内循环风机，令烘箱的内压保持在0.5~0.6Pa范围内；
步骤e、在所述工件经步骤d后，将烘箱内的温度进行降温，待烘箱内的温度在15~25°C范围内时，关闭真空阀，使得烘箱内的内压降为I个标准大气压，尔后关闭充氮阀和内循环风机，则完成芯片背面与芯片框架焊接的装片工作。
[0017]本发明所述烘箱充入的氮气内含有氮气总重量1.5~3.5%的氢气。那是因为若是混入小比例的氢气可对部分氧化的锡进行还原，以及和烘箱内部分残留的氧进行反应，防止锡在高温熔化状态下被氧化，但氢气占氮气总重量不能大于4%，否则会有爆炸危险。[0018]本发明实施步骤b的时间控制在30-45分钟范围内。
[0019]本发明实施步骤c的时间控制在15~20分钟范围内。
[0020]本发明实施步骤d的时间控制在10-15分钟范围内。
[0021]本发明实施步骤e的时间控制在25~30分钟范围内。
[0022]本发明步骤b和步骤c所述烘箱内的温度升温是定点曲线逐渐递增式升温，且由自动控制器(PLC)自动控制。
[0023]本发明的抽真空泵的电源是实时打开的，是通过真空阀控制真空泵的开与断，而与抽真空泵装连的真空阀是比例控制阀。
[0024]本发明的装片方法能够使工件在固化的过程中一直处在静态情况下，有效克服了锡膏在固化前因流动状态导致芯片在芯片框架旋转会产生转角的问题，并且可控制芯片的转角〈1°。
[0025]本发明步骤b和步骤c中烘箱内的升温是通过PLC定点曲线控温方式，相比已有技术中的隧道炉及回流焊炉分段传送控温方式更稳定可靠。
[0026]本发明的工件在真空充氮环境下进行固化，不会被交叉污染，更能提升生产效率，适合于批量生产。
[0027]本发明小试效果显示，其效果是十分满意的。
【权利要求】
1.一种芯片背面涂覆锡膏的装片方法，以具有充氮阀、装有真空阀的抽真空泵和内循环风机的烘箱为工艺装备，以芯片和芯片框架为出发工件，其特征在于:所述装片的步骤依次是: 步骤a、将芯片背面涂覆锡膏并与芯片框架组装后送至烘箱内，打开真空阀进行抽真空，而充氮阀关闭，待烘箱的内压在0.05~0.15Pa范围内时，再打开充氮阀注入氮气，令烘箱的内压维持在0.5~0.6Pa范围内，并开启内循环风机； 步骤b、对烘箱内进行升温对工件进行烘烤，而烘烤温度在150~220°C范围内，此时，锡膏所含的溶剂和助焊剂气化，并随着氮气被抽真空泵抽离； 步骤C、在所述工件经步骤b将锡膏的溶剂和助焊剂气化并被抽离情况下，将烘箱内的温度持续进行升温对工件进行烘烤，待烘烤温度提高至250~300°C范围内时，所述锡膏所含的锡球颗粒被熔化； 步骤d、在所述工件经步骤c将锡膏的锡球颗粒被熔化情况下，停止加热并关闭烘箱的充氮阀和内循环风机，且继续抽真空，待烘箱的内压在0.05~0.15Pa范围内时，再次打开充氮阀和内循环风机，令烘箱的内压保持在0.5~0.6Pa范围内； 步骤e、在所述工件经步骤d后，将烘箱内的温度进行降温，待烘箱内的温度在15~25°C范围内时，关闭真空阀，使得烘箱内的内压降为I个标准大气压，尔后关闭充氮阀和内循环风机，则完成芯片背面与芯片框架焊接的装片工作。
2.根据权利要求1所述的芯片背面涂覆锡膏的装片方法，其特征在于:所述烘箱充入的氮气内含有氮气总重量1.5~3.5%的氢气。
3.根据权利要求1所述的芯片背面涂覆锡膏的装片方法，其特征在于:实施步骤b的时间控制在30~45分钟范围内。
4.根据权利要求1所述的芯片背面涂覆锡膏的装片方法，其特征在于:实施步骤c的时间控制在15~20分钟范围内。
5.根据权利要求1所述的芯片背面涂覆锡膏的装片方法，其特征在于:实施步骤d的时间控制在10-15分钟范围内。
6.根据权利要求1所述的芯片背面涂覆锡膏的装片方法，其特征在于:实施步骤e的时间控制在25~30分钟范围内。
7.根据权利要求1所述的芯片背面涂覆锡膏的装片方法，其特征在于:步骤b和步骤c所述烘箱内的温度升温是定点曲线逐渐递增式升温，且由自动控制器自动控制。
8.根 据权利要求1所述的芯片背面涂覆锡膏的装片方法，其特征在于:与抽真空泵装连的真空阀是比例控制阀。
【文档编号】H01L21/50GK103839839SQ201410113333
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2014年3月26日
【发明者】孟浪, 徐青青, 郭玉兵 申请人:常州银河世纪微电子有限公司