專利名稱：一種芯片的焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子零件焊接領(lǐng)域，特別是芯片焊接領(lǐng)域，具體涉及一種芯片的焊接方法，可在芯片封裝、智能卡封裝、電子產(chǎn)品組裝等領(lǐng)域廣泛使用。
背景技術(shù)：
表面貼裝技術(shù)的應(yīng)用在當(dāng)今的電子產(chǎn)品組裝業(yè)已經(jīng)普遍使用，是一種生產(chǎn)高效、 設(shè)備通用、自動(dòng)化程度高的生產(chǎn)技術(shù)。但是，被貼裝的器件都是經(jīng)過二次封裝好的元器件， 元器件封裝成本高，產(chǎn)品體積大，特別在某些如智能卡類產(chǎn)品的應(yīng)用中需要小型超薄的要求，就無法實(shí)現(xiàn)了。為了實(shí)現(xiàn)此類的應(yīng)用需求，行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了倒封裝技術(shù)，即在裸芯片的焊盤上制作了金球，讓焊盤突出芯片表面，然后采用單向異性導(dǎo)電膠將芯片的焊盤和基板的焊盤導(dǎo)通完成焊接。雖然這種工藝可以實(shí)現(xiàn)超薄的工藝要求，但是其生產(chǎn)設(shè)備屬于專用設(shè)備，價(jià)格昂貴，且生產(chǎn)效率較低，是傳統(tǒng)表面貼裝設(shè)備的1/3 1/5，因此要實(shí)現(xiàn)大批量的生產(chǎn)，就需要進(jìn)行大量的設(shè)備投資才能實(shí)現(xiàn)。采用倒封裝工藝的原材料單向異性導(dǎo)電膠的價(jià)格昂貴，且產(chǎn)品的性能受外界因數(shù)影響較大，如環(huán)境溫度、空氣灰塵、壓力等條件差異會(huì)造成焊接效果的變化，具有明顯潛在的焊接失效風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明為了解決芯片焊接生產(chǎn)中相關(guān)的問題點(diǎn)，從成本角度考慮，單向異性導(dǎo)電膠的成本高昂，傳統(tǒng)焊接劑(如錫膏)是單向異性導(dǎo)電膠的1/10價(jià)格，具有壓倒性的成本優(yōu)勢；從生產(chǎn)設(shè)備來講，傳統(tǒng)表面貼裝設(shè)備屬于行業(yè)通用，設(shè)備和設(shè)備的維護(hù)成本比較低；從焊接的可靠性來講，傳統(tǒng)焊接劑的生產(chǎn)條件和焊接效果穩(wěn)定可靠，符合大批量生產(chǎn)的需求。 根據(jù)以上的分析，我們提出了全新的解決方案，使超薄型芯片的生產(chǎn)工藝簡化、效率提高、 可靠性更高、成本更低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述問題，在芯片的焊接生產(chǎn)中提出了裸芯片直接錫焊的概念。這種新型的生產(chǎn)方法，通過將裸芯片的焊盤做非鋁化處理，然后通過普通表面貼裝設(shè)備的貼裝工藝，使焊接劑將芯片焊盤和基板的焊盤通過回流焊方式固化并可靠地連接起來。這種方法是將傳統(tǒng)的表面貼裝工藝延伸并應(yīng)用到裸芯片的焊接過程中，有效降低生產(chǎn)成本、減小產(chǎn)品體積和厚度，提高生產(chǎn)效率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案
一種芯片的焊接方法，其特征在于，包括如下步驟先將焊接劑設(shè)置在基板的焊盤表面，然后采用機(jī)械手將芯片的焊盤對準(zhǔn)基板的焊盤安裝，再將安裝好芯片的基板通過回流焊爐加熱將焊接劑固化，完成芯片焊接的過程；
所述的焊接劑為錫膏或銀漿；所述的基板為環(huán)氧樹脂敷銅電路板(PCB)、聚酰亞胺 (PI)敷銅電路板或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)電路板；所述的機(jī)械手為表面貼裝設(shè)備的器件拾取裝置；所述的芯片為晶圓經(jīng)過減薄切割后沒有進(jìn)行封裝的單顆裸芯片。
進(jìn)一步的，所述的方法，其特征在于，所述的焊接劑設(shè)置在基板的焊盤表面，是通過鋼網(wǎng)印刷工藝將膠狀的焊接劑在基板焊盤表面形成具有一定厚度的圖形，其厚度在 25um-200um 之間。再進(jìn)一步，所述的方法，其特征在于，所述的芯片包裝為圓片型包裝、小盒包裝或編帶包裝。再進(jìn)一步，所述的方法，其特征在于，所述的芯片的焊盤經(jīng)過非鋁化表工藝處理， 使芯片焊盤和焊接劑可以有效浸潤。再進(jìn)一步，所述的方法，其特征在于，所述回流焊爐加熱將焊接劑固化的過程是第一階段預(yù)熱段溫度先從室溫上升至Tl ；第二階段保溫段溫度在T2之間保持；第三階段回流段溫度從T3-T4-T3期間為回流溫度，第四階段冷卻段溫度從T3下降至室溫；
Tl 為 100-120°C、150-170°C或 180°C -200°C ； T2 為 100-150°C、150-200°C或 180°C -230°C ； T3 為 140-160 °C、190-210 °C 或 220 °C -240 °C ； T4 為 160-180"C、210-250°C或 240°C -280°C ； 針對不同的材質(zhì)、焊接劑選擇對應(yīng)的溫度范圍。再進(jìn)一步，所述的方法，其特征在于，對于焊接強(qiáng)度要求高的產(chǎn)品，需要在芯片的周圍設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)膠，使焊接可靠。再進(jìn)一步，所述的方法，其特征在于，所述的補(bǔ)強(qiáng)膠為紫外線固化膠、硅膠或環(huán)氧樹脂膠。再進(jìn)一步，所述的方法，其特征在于，補(bǔ)強(qiáng)膠的位置設(shè)置在芯片的4個(gè)角上。再進(jìn)一步，所述的方法，其特征在于，補(bǔ)強(qiáng)膠的位置設(shè)置在芯片的兩個(gè)對邊或四周。再進(jìn)一步，所述的方法，其特征在于，補(bǔ)強(qiáng)膠的位置把芯片全部包封起來。根據(jù)上述技術(shù)方案形成的芯片焊接，簡化了傳統(tǒng)方式先將芯片封裝成模塊，再進(jìn)行表面貼裝的制作工藝，也可以彌補(bǔ)倒封裝工藝的設(shè)備昂貴、生產(chǎn)效率低下、產(chǎn)品可靠性低的缺點(diǎn)。本發(fā)明的方法對于電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步起到推動(dòng)的作用。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明芯片焊接剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明芯片焊接的三維示意圖。圖3為本發(fā)明四角補(bǔ)強(qiáng)膠位置示意圖。圖4為本發(fā)明圓形周邊填充補(bǔ)強(qiáng)示意圖。圖5為本發(fā)明圓形整體填充補(bǔ)強(qiáng)示意圖。圖6為本發(fā)明兩邊填充補(bǔ)強(qiáng)示意圖。圖7為本發(fā)明四邊填充補(bǔ)強(qiáng)示意圖。圖8為本發(fā)明邊緣填充補(bǔ)強(qiáng)剖面示意圖。圖9為本發(fā)明整體填充補(bǔ)強(qiáng)剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明的具體內(nèi)容。本發(fā)明的目的是通過傳統(tǒng)的表面貼裝工藝對裸芯片的焊盤和基板的焊盤進(jìn)行物理連接，簡化了芯片焊接的生產(chǎn)工藝，增加產(chǎn)品可靠性，并有效降低成本，提高生產(chǎn)效率的目的。如圖1和圖2所示的芯片焊接結(jié)構(gòu)圖，首先將焊接劑32設(shè)置在基板1的焊盤33 表面，然后采用機(jī)械手將芯片1的焊盤31對準(zhǔn)基板1的焊盤33安裝，按箭頭4的方向貼合，再將安裝好芯片1的基板通過回流焊爐加熱將焊接劑固化，完成芯片焊接的過程；在這個(gè)過程中，焊接劑的量根據(jù)焊盤的尺寸選定，以可以充分連接為準(zhǔn)。實(shí)際操作中可以通過選擇鋼網(wǎng)的厚度以及印刷開窗的尺寸來調(diào)整。鋼網(wǎng)的厚度從25um到200um之間可以選擇。在回流焊爐加熱將焊接劑固化的過程中，根據(jù)基板的材質(zhì)來選用不同的焊接劑并配合相應(yīng)的加熱溫度來實(shí)現(xiàn)。如環(huán)氧樹脂敷銅電路板(PCB)和聚酰亞胺(PI)敷銅電路板采用以下溫度
第一階段預(yù)熱段溫度先從室溫上升至Tl ；第二階段保溫段溫度在T2之間保持；第三階段回流段溫度從T3-T4-T3期間為回流溫度，第四階段冷卻段溫度從T3下降至室
Tl 為 180°C -200°C ； T2 為 180 °C -230 °C ； T3 為 220 °C -240 °C ； T4 為 240 °C -280 °C ；
如材料是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)電路板采用以下溫度 Tl 為 100-120°C ； T2 為 100-150°C ； T3 為 140-160 0C ； T4 為 160-180°C。對于尺寸較大尺寸的芯片焊接的時(shí)候，可以選擇對芯片的四個(gè)角進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)固定。 如圖3所示，在芯片1的4個(gè)角上，將補(bǔ)強(qiáng)膠51、52、53、M分別點(diǎn)在基板上，讓其自由擴(kuò)散， 并通過固化工序?qū)⒀a(bǔ)強(qiáng)膠固化，起到保護(hù)芯片和焊接點(diǎn)的目的。如圖4，圖6，圖7所示，補(bǔ)強(qiáng)膠的形狀可以是圓形的，也可以是雙邊長條形的，或者是四邊方形的，均能有效保護(hù)芯片和焊接點(diǎn)。對于較小尺寸的芯片焊接的時(shí)候，可以選擇對芯片進(jìn)行完整包封補(bǔ)強(qiáng)。如圖5和圖9所示，芯片和焊點(diǎn)完全被補(bǔ)強(qiáng)膠所包圍，經(jīng)過固化后可以獲得更加可靠的產(chǎn)品。如圖8和圖9的剖面圖所示，在補(bǔ)強(qiáng)膠施膠過程中，由于膠體5是半液態(tài)流動(dòng)的物體，膠可滲透到芯片1和基板2的縫隙中，使膠體5和芯片1、基板2融為一體，有效保護(hù)芯片和焊接點(diǎn)。上述一種芯片的焊接方法可應(yīng)用于以環(huán)氧樹脂為介質(zhì)的硬性敷銅基板(PCB)的芯片焊接。上述一種芯片的焊接方法可應(yīng)用于以聚酰亞胺(PI)為介質(zhì)的柔性敷銅電路板的芯片焊接。上述一種芯片的焊接方法可應(yīng)用于以聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為介質(zhì)的柔性敷銅電路板的芯片焊接。綜上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種芯片的焊接方法，其特征在于，包括如下步驟先將焊接劑設(shè)置在基板的焊盤表面，然后采用機(jī)械手將芯片的焊盤對準(zhǔn)基板的焊盤安裝，再將安裝好芯片的基板通過回流焊爐加熱將焊接劑固化，完成芯片焊接的過程；所述的焊接劑為錫膏或銀漿；所述的基板為環(huán)氧樹脂敷銅電路板(PCB)、聚酰亞胺 (PI)敷銅電路板或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)電路板；所述的機(jī)械手為表面貼裝設(shè)備的器件拾取裝置；所述的芯片為晶圓經(jīng)過減薄切割后沒有進(jìn)行封裝的單顆裸芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的焊接劑設(shè)置在基板的焊盤表面， 是通過鋼網(wǎng)印刷工藝將膠狀的焊接劑在基板焊盤表面形成具有一定厚度的圖形，其厚度在 25um-200um 之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的芯片包裝為圓片型包裝、小盒包裝或編帶包裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的芯片的焊盤經(jīng)過非鋁化表工藝處理，使芯片焊盤和焊接劑可以有效浸潤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述回流焊爐加熱將焊接劑固化的過程是第一階段預(yù)熱段溫度先從室溫上升至Tl ；第二階段保溫段溫度在T2之間保持；第三階段回流段溫度從T3-T4-T3期間為回流溫度，第四階段冷卻段溫度從T3下降至室溫；Tl 為 100-120°C、150-170°C或 180°C -200°C ；T2 為 100-150°C、150-200°C或 180°C -230°C ；T3 為 140-160 °C、190-210 °C 或 220 °C -240 °C ；T4 為 160-180"C、210-250°C或 240°C -280°C ；針對不同的材質(zhì)、焊接劑選擇對應(yīng)的溫度范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于焊接強(qiáng)度要求高的產(chǎn)品，需要在芯片的周圍設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)膠，使焊接可靠。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的補(bǔ)強(qiáng)膠為紫外線固化膠、硅膠或環(huán)氧樹脂膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，補(bǔ)強(qiáng)膠的位置設(shè)置在芯片的4個(gè)角上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，補(bǔ)強(qiáng)膠的位置設(shè)置在芯片的2個(gè)對邊或4周。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，補(bǔ)強(qiáng)膠的位置把芯片全部包封起來。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種芯片的焊接方法，包括如下步驟先將焊接劑32設(shè)置在基板2的焊盤33表面，然后采用機(jī)械手將芯片1的焊盤面31對準(zhǔn)基板的焊盤33安裝，再將安裝好芯片的基板通過回流焊爐加熱將焊接劑32固化，完成芯片焊接的過程，在某些場合，還需要補(bǔ)強(qiáng)使焊接更可靠。本發(fā)明可以替代傳統(tǒng)的芯片倒封裝工藝，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)H01L21/60GK102280393SQ20111020889
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者楊陽, 陸紅梅 申請人:上海禎顯電子科技有限公司