【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及芯片植球，具体为基于等离子表面掺磷的选择性光热植球焊接工艺及其装置。
技术介绍
1、基板又称集成芯片载板，为芯片提供电气互连、保护、组装等功能。随着电子行业的高速发展，基板和芯片之间的封装技术也不断随之更新，bga（球栅阵列）封装技术成为ic封装的主流以满足小型化发展趋势和高端芯片及市场应用的需求，bga封装技术适应了表面安装技术的需要，解决了高密度、高性能、多功能及高i/o数应用的封装难题。
2、由于基板材料中含有大量的高分子材料，而这些材料的物理性质随加工工艺和热处理（回流焊、固化等）的差异，参数变化较大，易造成基板和元器件翘曲从而导致电路失效。
3、回流焊是利用热气流加热焊剂完成植球焊接，之所以叫“回流焊”，是因气体在焊机内循环流动进而产生高温。回流焊植球过程中的热回流温度是造成基板和元器件发生翘曲的主要原因。
4、激光焊是利用激光束直接照射焊接部位，焊点吸收光能转变成热能，加热焊接部位，使焊料熔化。与传统的回流焊相比，通过局部加热，对基板、元器件本身及周边的元器件影响较小，但激光焊接效率较低且成本较大。
5、根据文献调研和实验验证，发现在焊料中添加微量的磷，可以提高焊料的抗氧化性、浸润性。焊料中磷元素的添加量在0.005%-0020%之间可以有效提升焊料的抗氧化性和浸润性。当磷质量分数0.020%时，与无磷焊料相比，润湿力提升了34.79%。焊料中磷元素的添加量超过0.020%后抗氧化性不再提升，且磷含量的过高,会影响焊点的力学性能。
6、传统的焊
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供基于等离子表面掺磷的选择性光热植球焊接工艺及其装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、基于等离子表面掺磷的选择性光热植球焊接工艺，本焊接工艺包括以下步骤：
3、s1、对待加工基板焊接面的非焊接区进行隔热处理，并在焊接点铺设焊球；
4、s2、将基板背面铜线与可调节电压的装置连接，对基板的环境进行真空处理并放置到光热炉中；
5、s3、通过光热炉产生强光源，将强光源分流导向对准每个焊点，并对每个焊点光线产生的温度进行监测，当温度到达焊球熔点后，将光线照射在焊球上，同时制备磷离子，并在焊球两边产生界磁场，使得磷离子向焊球运动，在光热植球焊接的过程中对焊球表面掺磷，焊接时通过调节电压，进而调节焊球表面吸附磷离子的数量；
6、s4、完成表面掺磷及光热焊后，将所述基板撤出。
7、作为本专利技术的进一步改进，所述步骤3中制备磷离子的方法是将磷化氢气体注入到等离子体发生器中。
8、作为本专利技术的进一步改进，所述步骤3中界磁场产生是通过将电磁铁通电后形成，磁场方向与磷离子运动方向垂直，磷离子垂直于磁场边界进入磁场，仅受洛伦兹力在磁场内做匀速圆周运动，磷离子射出磁场时运动偏转方向范围是0到180°，使得垂直向下运动的磷离子向所述焊球方向运动。
9、本专利技术还公开了基于等离子表面掺磷的选择性光热植球焊接工艺的焊接装置，包括光热炉，所述光热炉的上端设置有用于产生强光的光源机构，所述光热炉的炉室内部设置有植球台，所述植球台内部设置有若干个用于光线定向照射的光线导向机构和等离子体发生器，所述光源机构包括有：
10、卤素灯，所述卤素灯设置在光热炉内部的上端；
11、第一聚光透镜，所述第一聚光透镜设置在光热炉的内部位于卤素灯的下端。
12、作为本专利技术的进一步改进，所述光线导向机构包括有：
13、导光通管，所述导光通管设置在植球台的顶端；
14、第二聚光透镜，所述第二聚光透镜设置在导光通管的顶部；
15、快门，所述快门设置在导光通管的底部，所述快门上设置有温度传感器；
16、散光透镜，所述散光透镜设置在快门的下端；
17、可抬升罩桶，所述可抬升罩桶设置在导光通管底部。
18、作为本专利技术的进一步改进，所述等离子体发生器包括有通气室和高压室，所述通气室和高压室由上到下设置。
19、作为本专利技术的进一步改进，所述植球台的底部设置有散热基座，所述散热基座的上端设置有工件，所述工件的一侧连接有调控电压的电压调节组件。
20、作为本专利技术的进一步改进，所述工件的上端面平铺有基板，所述基板的上端设置有隔热板和焊球，所述隔热板上端在焊球之间设置有两个电磁铁，两个所述电磁铁相邻一侧的磁极相反。
21、作为本专利技术的进一步改进，所述电压调节组件包括有电容、电阻和电源开关，所述电容与工件连接，所述电容与电阻和电源开关连接。
22、作为本专利技术的进一步改进，两个所述电磁铁位于等离子体发生器下方。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
24、本专利技术中在光热植球焊接的过程中产生磷离子，再配合电磁铁产生磁场，使垂直向下运动的磷离子运动方向发生偏转，向焊球表面运动，通过电容调节工件的电压，实现了对焊球表面掺磷量的控制，与传统工艺中磷元素以中间合金的方式添加到焊料合金中相比，磷以磷离子掺杂在焊球表面，且表面掺磷量可控，不但实现了对焊球表面抗氧化性和浸润性的提升，并且不会影响焊球内部的导电效果，而且通过在光热植球焊接的过程中进行表面掺磷，提高了焊接工艺的效率；
25、本专利技术中导光通管实现了对焊球的选择光热焊，避免了植球过程中因高温致使基板发生翘曲的问题，通过卤素灯提供热源，可以同时对多个焊球光热焊，较传统的激光焊更为高效，通过温度传感器和快门组合实现了对植球预热温度的控制。
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1.基于等离子表面掺磷的选择性光热植球焊接工艺，其特征在于，本焊接工艺包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于等离子表面掺磷的选择性光热植球焊接工艺，其特征在于：所述步骤3中制备磷离子的方法是将磷化氢气体注入到等离子体发生器中。
3.根据权利要求1所述的基于等离子表面掺磷的选择性光热植球焊接工艺，其特征在于：所述步骤3中界磁场产生是通过将电磁铁通电后形成，磁场方向与磷离子运动方向垂直，磷离子垂直于磁场边界进入磁场，仅受洛伦兹力在磁场内做匀速圆周运动，磷离子射出磁场时运动偏转方向范围是0到180°，使得垂直向下运动的磷离子向所述焊球方向运动。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于等离子表面掺磷的选择性光热植球焊接工艺的焊接装置，包括光热炉（1），其特征在于：所述光热炉（1）的上端设置有用于产生强光的光源机构（2），所述光热炉（1）的炉室内部设置有植球台（3），所述植球台（3）内部设置有若干个用于光线定向照射的光线导向机构（4）和等离子体发生器（5），所述光源机构（2）包括有：
5.根据权利要求1所述的基于等离子表面掺磷的选择性光
6.根据权利要求1所述的基于等离子表面掺磷的选择性光热植球装置，其特征在于：所述等离子体发生器（5）包括有通气室（51）和高压室（52），所述通气室（51）和高压室（52）由上到下设置。
7.根据权利要求1所述的基于等离子表面掺磷的选择性光热植球装置，其特征在于：所述植球台（3）的底部设置有散热基座（31），所述散热基座（31）的上端设置有工件（32），所述工件（32）的一侧连接有调控电压的电压调节组件。
8.据权利要求7所述的基于等离子表面掺磷的选择性光热植球装置，其特征在于：所述工件（32）的上端面平铺有基板（6），所述基板（6）的上端设置有隔热板（7）和焊球（8），所述隔热板（7）上端在焊球（8）之间设置有两个电磁铁（9），两个所述电磁铁（9）相邻一侧的磁极相反。
9.据权利要求7所述的基于等离子表面掺磷的选择性光热植球装置，其特征在于：所述电压调节组件包括有电容（10）、电阻（11）和电源开关（12），所述电容（10）与工件（32）连接，所述电容（10）与电阻（11）和电源开关（12）连接。
10.据权利要求8所述的基于等离子表面掺磷的选择性光热植球装置，其特征在于：两个所述电磁铁（9）位于等离子体发生器（5）下方。
...【技术特征摘要】
1.基于等离子表面掺磷的选择性光热植球焊接工艺，其特征在于，本焊接工艺包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于等离子表面掺磷的选择性光热植球焊接工艺，其特征在于：所述步骤3中制备磷离子的方法是将磷化氢气体注入到等离子体发生器中。
3.根据权利要求1所述的基于等离子表面掺磷的选择性光热植球焊接工艺，其特征在于：所述步骤3中界磁场产生是通过将电磁铁通电后形成，磁场方向与磷离子运动方向垂直，磷离子垂直于磁场边界进入磁场，仅受洛伦兹力在磁场内做匀速圆周运动，磷离子射出磁场时运动偏转方向范围是0到180°，使得垂直向下运动的磷离子向所述焊球方向运动。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于等离子表面掺磷的选择性光热植球焊接工艺的焊接装置，包括光热炉（1），其特征在于：所述光热炉（1）的上端设置有用于产生强光的光源机构（2），所述光热炉（1）的炉室内部设置有植球台（3），所述植球台（3）内部设置有若干个用于光线定向照射的光线导向机构（4）和等离子体发生器（5），所述光源机构（2）包括有：
5.根据权利要求1所述的基于等离子表面掺磷的选择性光热植球装置，其特征在于：所述光线导向机构（4）包括有：
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：王强，孙显干，高鑫，张晓，于洋，郭光明，陈瑶，李哲宇，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：
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