一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法，利用智能标签芯片本身的金凸焊点与载带或引线框架上的镀锡层形成可靠的金锡共晶焊接。本发明专利技术的金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法，既不需要金属载带或引线框架常用的镀银层，也不需要芯片金凸焊点与载带或引线框架进行金丝球焊互连，可以降低采用贵金属的成本，大大降低了整个智能标签芯片模块的厚度，具有优异的可靠性，可以在载带进行高密度的智能标签芯片模塑封装。本发明专利技术还公开了一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法的应用。作智能标签芯片模塑封装模块的方法的应用。作智能标签芯片模塑封装模块的方法的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法及其应用。

技术介绍

[0002]智能卡模块封装划分为接触式模块和非接触式模块二大类。本专利技术的金锡共晶焊接技术封装的智能标签芯片模块，属于具有金凸焊点非接触芯片模塑封装的模块。
[0003]目前市场上的智能标签芯片模块封装，由于芯片面积非常小，可达0.5*0.5mm，甚至更小。应用领域绝大多数是处在低端应用，如常用的门禁应用等。其中有一部份芯片封装是采用模塑封装技术，将焊有2根金丝的芯片封装在常用的镀银金属载带上实现的。
[0004]到现在为止，在在相当多数量的低端应用中，智能标签芯片直接采用了低成本的ACP(anisotropic conduct paste)异向导电环氧胶的焊接方法，将芯片上的金凸焊点与PET上的天线焊点进行热压固化后，使金凸焊点与PET上的铝层形成电器互连。
[0005]在一些耐温等级要求比较高，且可靠性要求较高的应用场合，一般不用ACP焊接方法，而是采用模塑封装。
[0006]请参阅图1，目前通常智能标签芯片1'的厚度约为150微米。每颗标签模块芯片1'上均有两个镀金的凸焊点(简称金凸焊点11')和两个测试点12'。金凸焊点11'呈边长为60微米～80微米方形形状。金凸焊点11'凸出芯片表面约为8微米～10微米的高度。晶圆化学电镀金凸焊点的技术非常成熟，成本低廉。目前几乎所有的智能标签芯片大圆片出厂时，都化镀金凸焊点。标签模块芯片的这两个金凸焊点11'，也是要与非接触标签模块的金属载带引出端的焊接区在一定的工艺条件下用金丝或合金丝形成电气互连。
[0007]请参阅图2，在常规的模塑封装应用中，先将有金凸焊点11'的芯片1'装焊在金属卷带式载带2'封装区的中部；然后用两根金丝3'，分别将智能标签芯片1'(或非接触芯片)上的两个金凸焊点11'与载带2'(或非接触金属载带)镀银层上两个引线焊接端21'进行热超声电器互连；最后将芯片1'及两根金丝3'采用模塑工序完成整体模塑封装4'。譬如目前大量生产的MOA系列的模块封装就是采用这种形式封装的。
[0008]请参阅图2，智能标签芯片1'的面积一般都很小，大多数都小于1平方毫米。有些甚至达到0.3*0.3毫米。通常智能标签芯片表面上约80*80微米的压焊点上已经化镀上一层厚度约为10微米的金凸焊点11'。金丝3'的一端用金丝球焊机将它焊接在芯片1'的金凸焊点11'上，金丝3'的另一端则焊接在金属载带2'镀银引线焊接端21'。然后另一根金丝也采用同样的方法完成第二根金丝使另一个金凸焊点11'与金属载带另一引线焊接端21'的互连。就这样，两根金丝四个焊点，实现了芯片金凸焊点与金属载带的常规互连。
[0009]目前常规的非接触模块模塑封装工艺中常用的载带是带基比如铜锡合金(CuSn6)带基，带基的厚度一般为80微米,在带基的表面电镀一层几微米厚的银层。
[0010]在半导体封装焊接技术中，有两种非常著名且稳定可靠的低熔点共晶焊接方法，金硅低熔点共晶焊接和金锡低熔点共晶焊接。共晶金锡合金的熔点是280℃，具有优良的焊
接工艺性能和焊接接头可靠性。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法，采用无金丝、无外加金锡焊接片的金锡共晶焊接技术，既不需要金属框架常用的镀银层，也不需要芯片凸焊点与引线框架进行金丝球焊互连，可以降低采用贵金属的成本，大大降低了整个标签模块的厚度，具有优异的可靠性，可以在载带上进行高密度的模塑封装。
[0012]本专利技术的另外一个目的是提供一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法的应用。
[0013]实现上述目的的技术方案是：一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法，包括以下步骤：
[0014]S1，在卷带式的载带的金属带基上的两个引线焊接端区域电镀上一层镀锡层，或者在卷带式的载带的金属带基上整体电镀一层镀锡层，或者在片状的引线框架上的两个引线焊接端上电镀一层镀锡层，或者在片状的引线框架上整体电镀一层镀锡层；
[0015]S2，将具有镀锡层的载带或引线框架在衬底加热平台上预热；
[0016]S3，焊头夹持或真空吸持住智能标签芯片，且智能标签芯片的两个金凸焊点朝下，将智能标签芯片上的两个金凸焊点一一对应地对准载带或引线框架上相应的两个引线焊接端；
[0017]S4，脉冲加热的焊头焊接时做超声波或电磁震动，与载带或引线框架上的镀锡层相对擦动，擦除载带或引线框架上的镀锡层表面的氧化层。焊头对智能标签芯片进行加热，使智能标签芯片的温度超过金锡共晶焊接温度280℃，然后焊头向下压焊，智能标签芯片的两个金凸焊点在接触到两个引线焊接端的同时，形成金锡共晶焊接。
[0018]S5，在快达几十毫秒级的焊接，以及脉冲加热焊接头，从而使焊接界面焊接时能迅速达到共晶温度。此时焊接界面一般不需要加惰性保护气体。如果焊接密度很高，镀锡层较长时间处于较高的温度下，焊接期间在易氧化的锡层焊接区就需要加惰性保护气体，以避免锡层表面过度氧化而影响焊接可靠性。
[0019]上述的一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法，其中，所述镀锡层的厚度为几个微米，典型为1～3微米。
[0020]上述的一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法，步骤S2中，衬底加热平台上预热温度为通常为100℃～150℃。
[0021]上述的一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法，步骤S3和S4中，所述焊头采用超声波焊头，焊头可以脉冲加热或恒定加热，所述焊头安装在超声波换能振动臂上，超声波换能振动臂上超声波的频率在40～100kHz，所述焊头在向下压焊的同时，超声波开启，在加热温度、压力、超声波的功率共同作用下，智能标签芯片上的金凸焊点在接触到相应的引线焊接端上的镀锡层同时，完成金锡共晶焊接。
[0022]上述的一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法，其中，所述超声波换能振动臂同时也是芯片吸放焊接臂，所述超声波换能振动臂将智能标签芯片从大圆片绷架上吸出，并保证金凸焊点的焊接面向下，同时超声波焊头开始对智能标签芯片加热，
使智能标签芯片的温度略超过金锡共晶焊接温度280℃。
[0023]上述的一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法，步骤S4中，在焊头对智能标签芯片进行加热的同时，采用脉冲加热设备在衬底加热平台的下方对两个引线焊接端进行脉冲加热，从焊接区域上下两个方向同时加热，智能标签芯片的两个金凸焊点在接触到两个引线焊接端时形成金锡共晶焊接。
[0024]上述的一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法，步骤S4中，金锡共晶焊接时，智能标签芯片和/或引线焊接端的温度通常为300℃～320℃。
[0025]上述的一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，在卷带式的载带的金属带基上的两个引线焊接端区域电镀上一层镀锡层，或者在卷带式的载带的金属带基上整体电镀一层镀锡层，或者在片状的引线框架上的两个引线焊接端上电镀一层镀锡层，或者在片状的引线框架上整体电镀一层镀锡层；S2，将具有镀锡层的载带或引线框架在衬底加热平台上预热；S3，焊头夹持或真空吸持住智能标签芯片，且智能标签芯片的两个金凸焊点朝下，将智能标签芯片上的两个金凸焊点一一对应地对准载带或引线框架上相应的两个引线焊接端；S4，焊头做超声波或电磁震动，与载带或引线框架上的镀锡层相对擦动，擦除载带或引线框架上的镀锡层表面的氧化层，焊头对智能标签芯片进行加热，使智能标签芯片的温度超过金锡共晶焊接温度280℃，然后焊头向下压焊，智能标签芯片的两个金凸焊点在接触到两个引线焊接端时形成金锡共晶焊接。2.根据权利要求1所述的一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法，其特征在于，所述镀锡层的厚度为1～3微米。3.根据权利要求1所述的一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法，其特征在于，步骤S2中，衬底加热平台上预热温度为100℃～150℃。4.根据权利要求1所述的一种金锡共晶焊接制作智能标签芯片模塑封装模块的方法，其特征在于，步骤S3和S4中，所述焊头采用加热的超声波焊头，所述焊头安装在超声波换能振动臂上，超声波换能振动臂上超声波的频率在40～100kHz，所述焊头在向下压焊的同时，超声波开启，在超声波的功率作用下，智能标签芯片上的金凸焊点在接触到相应的引线焊接端上的镀锡层同时，达到共晶温度，并同时完成金锡共晶焊接。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：周宗涛，
申请(专利权)人：周宗涛，
类型：发明
国别省市：