用于陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊方法技术

本发明专利技术揭示了一种用于陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊方法，属于集成电路制造技术领域。所述用于陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊方法包括：在陶瓷外壳的焊盘上添加焊球，将焊球压平；将倒装芯片的凸点与被压平的焊球进行预焊接；还原倒装芯片的凸点以及陶瓷外壳的被压平的焊球表面的氧化物；加热使被压平的焊球熔融并与陶瓷外壳的焊盘充分浸润、倒装芯片的凸点与陶瓷外壳的焊球充分熔融形成金属间化合物，保持预定时长后降至常温，完成陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊。本发明专利技术通过预先在陶瓷外壳焊盘植球、回流采用无助焊剂倒装焊工艺的方法，在封装过程可解决陶瓷外壳倒装焊盘位置度及共面性差、助焊剂残留的问题，从而提升了集成电路封装良率及可靠性水平。

【技术实现步骤摘要】
用于陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊方法
本专利技术涉及集成电路制造
，特别涉及一种用于陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊方法。
技术介绍
倒装芯片凸点焊料为铜柱结构时，因陶瓷外壳倒装焊盘位置度和共面性差的影响，铜柱结构的陶瓷外壳的倒装焊封装过程易出现虚焊、开路等异常，直接影响了封装良率。在传统的使用助焊剂的倒装焊工艺过程中，需对倒装芯片与陶瓷外壳回流后的电路进行残留助焊剂的清洗。随着倒装芯片凸点直径、凸点节距及高度不断缩小，残留助焊剂无法彻底清洗去除，造成后续的底部填充工艺过程产生气孔、分层等缺陷，对电路性能及可靠性造成隐患。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊方法。所述技术方案如下：根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种用于陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊方法，所述方法包括：在陶瓷外壳的焊盘上添加焊球，将所述焊球压平；将倒装芯片的凸点与所述被压平的焊球进行预焊接；还原所述倒装芯片的凸点以及所述陶瓷外壳的被压平的焊球表面的氧化物；加热使所述被压平的焊球熔融并与所述陶瓷外壳的焊盘充分浸润、所述倒装芯片的凸点与所述陶瓷外壳的焊球充分熔融形成金属间化合物，保持预定时长后降至常温，完成陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊。通过预先在陶瓷外壳焊盘植球、回流采用无助焊剂倒装焊工艺的方法，在封装过程可解决陶瓷外壳倒装焊盘位置度及共面性差、助焊剂残留的问题，从而提升了集成电路封装良率及可靠性水平。可选的，所述在陶瓷外壳的焊盘上添加焊球，包括：将植球网板放置在所述陶瓷外壳设置有焊盘的一面，被放置后的所述植球网板的网孔与所述陶瓷外壳上的焊盘一一相对，且相对的网孔与所述焊盘的直径相同；向每个网孔中植入直径与所述网孔对应的焊球。由于植球网板上的网孔与焊盘的位置和大小相同，且每个网孔植入的焊球的执行与焊盘也相同，从而使得焊球与焊盘的位置和大小匹配，结合后续步骤的还原表面氧化物以及熔融，使得集成电路的共面性较好，封装良率较高。可选的，在所述将所述焊球压平之前，所述方法还包括：在所述陶瓷外壳未设置焊盘的一面加热至所述焊球固液相温度，移开所述植球网板；停止加热，在所述陶瓷外壳冷却后，执行所述将所述焊球压平的步骤。可选的，所述将倒装芯片的凸点与所述被压平的焊球进行预焊接，包括：将所述倒装芯片的凸点与所述被压平的焊球对准放置；采用热压方式完成所述倒装芯片的凸点与所述被压平的焊球的预焊接。可选的，所述还原所述倒装芯片的凸点以及所述陶瓷外壳的被压平的焊球表面的氧化物，包括：将预焊接后的所述倒装芯片以及所述陶瓷外壳放置在密封回流炉中；将所述密封回流炉的温度升至预定温度范围，利用预定类型的气体还原所述密封回流炉中的所述倒装芯片的凸点以及所述陶瓷外壳的焊球表面的氧化物。由于密封回流炉可以保证预定类型的气体的浓度，在使用密封回流炉时，可以有效地提高预定类型的气体还原凸点以及焊球表面的氧化物的效率。可选的，所述预定气体为携带甲酸的氮气，所述预定温度范围为150℃～200℃。可选的，所述加热使所述被压平的焊球熔融并与所述陶瓷外壳的焊盘充分浸润、所述倒装芯片的凸点与所述陶瓷外壳的焊球充分熔融形成金属间化合物，包括：对所述密封回流炉进行升温至所述凸点与所述被压平的焊球液相温度，使所述被压平的焊球熔融并与所述陶瓷外壳的焊盘充分浸润，使所述倒装芯片的凸点与所述陶瓷外壳的焊球充分熔融形成金属间化合物。可选的，所述焊球为球形。可选的，所述倒装芯片的凸点为球形，或为底部为半球形的柱体。可选的，所述焊球材质包括SnAg、SnAgCu或SnPb，所述倒装芯片凸点材质包括Cu+SnAg、SnAg、SnAgCuSnPb。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本专利技术。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1是本专利技术一个实施例中提供的用于陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊方法的流程图；图2是本专利技术一个实施例中提供的将网板的网孔与陶瓷外壳焊盘对位并固定的示意图；图3是本专利技术一个实施例中提供的焊球填入网板网孔内的示意图；图4是本专利技术一个实施例中提供的从陶瓷外壳底部加热至焊球固液相共存的示意图；图5是本专利技术一个实施例中提供的移开网板后焊球与外壳焊盘浸润的示意图；图6是本专利技术一个实施例中提供的压板压平焊球的示意图；图7a是本专利技术一个实施例中提供的具有球形凸点倒装芯片与陶瓷外壳临时固定的示意图；图7b是本专利技术一个实施例中提供的具有柱状凸点倒装芯片与陶瓷外壳临时固定的示意图；图8a是本专利技术一个实施例中提供的具有球形凸点倒装芯片与陶瓷外壳在回流炉中去氧化并回流的示意图；图8b是本专利技术一个实施例中提供的具有柱状凸点倒装芯片与陶瓷外壳在回流炉中去氧化并回流的示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。图1是本专利技术一个实施例中提供的用于陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊方法的流程图，该方法包括如下步骤：步骤101，在陶瓷外壳的焊盘上添加焊球，将焊球压平。一般来讲，为了可以将陶瓷外壳与倒装芯片焊接，陶瓷外壳上需要设置有焊盘。可选的，陶瓷外壳的焊盘的数量为至少一个。通常，陶瓷外壳的焊盘的数量与陶瓷外壳的面积成正向相关性，比如陶瓷外壳的面积越大，陶瓷外壳的焊盘的数量也越多。陶瓷外壳的焊盘设置在陶瓷外壳需要与倒装芯片焊接的一面。在一种可能的实现方式中，为了能工业化的在陶瓷外壳的焊盘上添加焊球，提高添加焊球的效率，对于相同规格的陶瓷外壳(焊盘的位置和大小相同)，可以设置一种对应的植球网板。这类植球网板设置有至少一个网孔，网孔的数量不低于对应的焊盘的数量，且每个焊盘均对应一个网孔，每个与焊盘对应的网孔的直径与对应的焊盘的直径相同，且网孔在植球网板上的布局与焊盘在陶瓷外壳上的布局对应。在陶瓷外壳的焊盘上添加焊球时，可以包括如下两个步骤：首先，可以将植球网板放置在陶瓷外壳设置有焊盘的一面，被放置后的植球网板的网孔与陶瓷外壳上的焊盘一一相对，且相对的网孔与焊盘的直径相同。请参见图2所示，其是本专利技术一个实施例中提供的将网板的网孔与陶瓷外壳焊盘对位并固定的示意图，在图2中，当植球网板22放置在陶瓷外壳20上之后，植球网板22上的各个网孔221均分别与陶瓷外壳20上的焊盘201一一对应。可选的，相对的网孔221与焊盘201的直径相同。然后，向每个网孔中植入直径与网孔对应的焊球。请参见图3所示，其本专利技术一个实施例中提供的焊球填入网板网孔内的示意图，在图3中，每个网孔中均植入了一个焊球202。可选的，植球网板的厚度可以为60～200μm，具体厚度可以根据实际采用的焊球的直径来确定，比如60μm直径的焊球对应的植球网板的厚度为60μm，200μm直径的焊球对应的植球网板的厚度为200μm。可选的，上述规格的植球网板的制备工艺可以包括但不限于电铸工艺、激光刻蚀等，本实施例不对植球网板的制备工艺进行限定。进一步地，植球网板的孔径一般为66～220μm，具体厚度根据实际采用的焊球直径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊方法，其特征在于，所述方法包括：在陶瓷外壳的焊盘上添加焊球，将所述焊球压平；将倒装芯片的凸点与所述被压平的焊球进行预焊接；还原所述倒装芯片的凸点以及所述陶瓷外壳的被压平的焊球表面的氧化物；加热使所述被压平的焊球熔融并与所述陶瓷外壳的焊盘充分浸润、所述倒装芯片的凸点与所述陶瓷外壳的焊球充分熔融形成金属间化合物，保持预定时长后降至常温，完成陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊。

【技术特征摘要】
1.一种用于陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊方法，其特征在于，所述方法包括：在陶瓷外壳的焊盘上添加焊球，将所述焊球压平；将倒装芯片的凸点与所述被压平的焊球进行预焊接；还原所述倒装芯片的凸点以及所述陶瓷外壳的被压平的焊球表面的氧化物；加热使所述被压平的焊球熔融并与所述陶瓷外壳的焊盘充分浸润、所述倒装芯片的凸点与所述陶瓷外壳的焊球充分熔融形成金属间化合物，保持预定时长后降至常温，完成陶瓷外壳的无助焊剂倒装焊。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在陶瓷外壳的焊盘上添加焊球，包括：将植球网板放置在所述陶瓷外壳设置有焊盘的一面，被放置后的所述植球网板的网孔与所述陶瓷外壳上的焊盘一一相对，且相对的网孔与所述焊盘的直径相同；向每个网孔中植入直径与所述网孔对应的焊球。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将所述焊球压平之前，所述方法还包括：在所述陶瓷外壳未设置焊盘的一面加热至所述焊球固液相温度，移开所述植球网板；停止加热，在所述陶瓷外壳冷却后，执行所述将所述焊球压平的步骤。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将倒装芯片的凸点与所述被压平的焊球进行预焊接，包括：将所述倒装芯片的凸点与所述被压平的焊球对准放置；采用热压方式完成所述倒装芯片的凸点与所述被压平的焊球的预焊接。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，丁荣峥，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32