一种倒装芯片及其焊接方法技术

本申请公开了一种倒装芯片及其焊接方法，涉及电子元器件技术领域。所述方法包括：提供设置有金属凸点的芯片，该金属凸点能够在交变磁场作用下产生感应电流；将芯片倒装于基板上；将贴装后的芯片与基板置于交变磁场中，以使金属凸点内产生感应电流，并利用感应电流的热效应使金属凸点融化形成焊接。通过上述方式，本申请焊接过程中，加热升温过程迅速，所用时间短；并且只在预定位置产生电流来加热，节约大量能源。

A kind of flip chip and its welding method

The invention discloses a flip chip and a welding method thereof, relating to the technical field of electronic components. The method includes: providing a chip with a metal convex point, which can generate induction current under the action of alternating magnetic field, reverse the chip on the substrate, and put the attached chip and substrate in an alternating magnetic field to produce induction current in the metal bump, and make metal convex by the thermal effect of the induced current. Point melting to form welding. In the welding process, the heating process of heating is rapid and the time used is short, and the current is produced only in the predetermined position to heat, so as to save a lot of energy.

【技术实现步骤摘要】
一种倒装芯片及其焊接方法
本申请涉及电子元器件
，特别是涉及一种倒装芯片及其焊接方法。
技术介绍
随着集成电路集成度的增加，芯片的封装技术也越来越多样化，因为芯片倒装技术具有缩短封装内的互连长度，进而能够更好地适应高度集成的发展需求，目前已广泛应用于芯片封装领域。芯片倒装技术一般是在芯片的正面制作焊点阵列作为输入、输出端子并以倒扣方式焊接于封装基板上，请参阅图1，图1是现有技术中回流焊接的应用示意图。现有的焊接一般使用热风回流工艺，如图1所示，将芯片11与基板12贴装后，通过电阻丝加热产生的热风14融化焊锡球13，使其芯片11通过焊锡球13与基板12产生电连接。本申请的专利技术人在长期的研发过程中，发现回流焊接工艺还有一定的问题，如在回流加热过程中，整个基板都会被加热，造成资源的浪费，还有可能损坏其他元件；另还需要较大的回流循环设备，大量的保护性气体等。
技术实现思路
本申请主要解决的技术问题是提供一种倒装芯片及其焊接方法，能够快速、高效、节能的实现倒装芯片的焊接。为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种倒装芯片的焊接方法，该方法包括：提供设置有金属凸点的芯片，该金属凸点能够在交变磁场作用下产生感应电流；将芯片倒装于基板上；将贴装后的芯片与基板置于交变磁场中，以使金属凸点内产生感应电流，并利用感应电流的热效应使金属凸点融化形成焊接。为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种倒装芯片，该倒装芯片通过上述的倒装芯片的焊接方法焊接所得。本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请所提供的倒装芯片的焊接方法，利用电磁感应原理，使芯片上的金属凸点在交变磁场中感应电流，并利用感应电流的热效应使金属凸点融化形成焊接。通过这种方式，焊接过程中，加热升温过程迅速，所用时间短；并且只在预定位置产生电流来加热，节约大量能源。附图说明图1是现有技术中回流焊接的应用示意图；图2是本申请倒装芯片的焊接方法第一实施方式的流程示意图；图3是本申请倒装芯片的焊接方法第二实施方式的应用示意图；图4是本申请金属凸点在交变磁场中产生电流的示意图；图5是本申请倒装芯片第一实施方式的结构示意图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。本申请提供一种倒装芯片及其焊接方法，至少可以应用于倒装芯片的焊接工艺中，该方法根据电磁感应原理，利用感应电流的热效应加热使焊点融化形成焊接。请参阅图2，图2是本申请倒装芯片的焊接方法第一实施方式的流程示意图。如图1所示，在该实施方式中，倒装芯片的焊接方法包括如下步骤：S201：提供设置有金属凸点的芯片，其中，所述金属凸点能够在交变磁场作用下产生感应电流。具体地，根据电磁感应原理，放在变化磁通量中的导体会产生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。而在芯片倒装技术中，一般是在芯片的正面制作金属凸点(即焊点)阵列作为输入、输出端子。该金属凸点作为具有闭合回路的导体，放在交变磁场中时能够产生感应电流。S202：将芯片倒装于基板上。将正面设置有金属凸点的芯片以倒扣方式贴装于基板上，其中金属凸点与基板上相对应的焊盘配合连接。在一实施方式中，基板可以是适配于某种芯片的特制基板，其焊盘与金属凸点的数量一致，且对应设置；在其他实施方式中，基板也可以是用于芯片封装体制备工艺中的通用型基板，且基板上可同时装配多个芯片(这些芯片可以以并排的方式设置，也可以以堆叠的方式设置)，以同时对多个芯片进行快速封装。因此基板上的焊盘数量可以多于芯片上的金属凸点的数量，只要能够保证芯片上的金属凸点均有对应的焊盘与之匹配连接即可。S203：将贴装后的芯片与基板置于交变磁场中，以使金属凸点内产生感应电流，并利用感应电流的热效应使金属凸点融化形成焊接。具体地，根据电磁感应原理，因为交变磁场的磁通量变化，金属凸点内能够产生感应电流，该感应电流的热效应使金属凸点融化形成焊接。通过这种方式，焊接过程中，加热升温过程迅速，所用时间短；并且只在预定位置产生电流来加热，节约大量能源。请结合参阅图3和图4，图3是本申请倒装芯片的焊接方法第二实施方式的应用示意图；图4是本申请金属凸点在交变磁场中产生电流的示意图。在该实施方式中，金属凸点33的材料选用焊锡，形状选用圆环形，即金属凸点33为环形焊锡凸点。通过选用环形凸点，能够较准确的计算融化金属凸点所需要的磁通量变化率，有效控制焊接过程中产生的热量，既能够高效完成焊接，还能够尽可能的节约能源；同时在形成焊接后可以增大焊点与芯片的接触面积，增加电连接的稳定性；另外，环形凸点所占体积较小，有利于应用于窄间隙，更精密的芯片中。金属凸点33的大小可以根据芯片的不同而适应性设置，如可以设置环形凸点的外径为40～60μm，内径为20～40μm，厚度为10～30μm。在其他实施方式中，金属凸点也可以包括共晶焊锡、锡铅焊料、银焊料、铜焊料等；金属凸点也可以根据需要选用球形、圆柱形等。在制备带有金属凸点的芯片时，根据金属凸点的形状在芯片的底层金属上刻蚀形成对应的图样，然后电镀预定金属形成对应的金属凸点。如图3和图4所示，将贴装后的芯片31与基板32置于交变磁场中，金属凸点33在变化的磁场中能够产生感应电流，通过调整磁通量的变化率，调整感应电流的大小，进而调控其热效应产生的热量，最终使金属凸点33融化形成焊接。在一实施方式中，以环形金属凸点的外径r1＝50um，内径r2＝30um，厚度h＝20um为例，计算融化金属凸点所需热量及磁通量变化率。首先，利用公式R＝ρL/S计算环形导体的电阻，其中，R为电阻、S为截面积、L为长度、ρ为电阻率。L＝2π[(r1+r2)/2]＝2*3.14*[(50um+30um)/2]/1000000m＝2.512*10-4mS＝(r1-r2)*h＝(50um-30um)*10-6m*20*10-6m＝4*10-10m2R＝1.1*×10-7(Ω*m)*2.512*10-4m/(4*10-10m2)≈0.069Ω其次，计算要产生足够融化金属凸点的热量，假设时间为60s，从室温20摄氏度度升温至240摄氏度，使用公式：Q＝C*m*▽t+m*熔化潜热，计算所需热量，其中，C为比热容，m为质量，▽t为温度差。m＝ρV＝ρS*L＝7.28*103kg/m3*2.512*10-4m*4*10-10m2≈7.3110-10kgQ＝C*m*▽t+m*熔化潜热＝0.22kj/kg*7.31*10-10kg*(240℃-20℃)+7.31*10-10kg*59.36kj/kg＝3.538*10-8J+4.339*10-8J＝7.8773*10-8J根据法拉第电磁感应定律：E＝nΔΦ/Δt(普适公式)其中，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率。在该实施方式中n＝1。假设吸热效率为0.6，即60％产生的热被金属凸点吸收用于升温，根据电能内能转换公式：Q＝(E2/R)*t＝(ΔΦ/Δt)2*t/R，其中，E为感应电动势，即电压，结合融化所需热量，得出：0.6*(ΔΦ/Δt)2*60s/0.069Ω＝7.8773*10-8JΔΦ/Δt＝1.22*10-5V电流为1.22*本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种倒装芯片的焊接方法，其特征在于，所述方法包括：提供设置有金属凸点的芯片，其中，所述金属凸点能够在交变磁场作用下产生感应电流；将所述芯片倒装于基板上；将贴装后的芯片与基板置于交变磁场中，以使所述金属凸点内产生感应电流，并利用所述感应电流的热效应使所述金属凸点融化形成焊接。

【技术特征摘要】
1.一种倒装芯片的焊接方法，其特征在于，所述方法包括：提供设置有金属凸点的芯片，其中，所述金属凸点能够在交变磁场作用下产生感应电流；将所述芯片倒装于基板上；将贴装后的芯片与基板置于交变磁场中，以使所述金属凸点内产生感应电流，并利用所述感应电流的热效应使所述金属凸点融化形成焊接。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属凸点为环形凸点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述环形凸点的外径为40～60μm，内径为20～40μm，厚度为10～30μm。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属凸点为环形焊锡凸点。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述提供设置有金属凸点的芯片包括：在所述芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉祥，徐新华，束方沛，卢海伦，
申请(专利权)人：通富微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32