[发明专利]一种在镍铁焊盘上实现焊料互联的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子器件制造领域，具体为一种在镍铁焊盘上实现焊料互联的工艺方法。更具体而言，是在铜制印刷电路板(PCB，Printed Circuit Board)上、芯片金属层上、芯片基体上电镀镍铁焊盘的工艺，以实现加强型下凸缘冶金(UBM，under bump metallization)。同时，本发明也涉及焊料突起的制备，以实现在微电子器件上的机械和电子互联。

背景技术

在高性能微电子器件中，常常使用焊球进行与其它微电子器件互联。例如，大尺寸集成电路板可以通过焊料突起实现与PCB的电子互联。这一联结技术被称为C4，或是倒装技术。通常PCB设计中含有作为联结终端的球栅阵列点阵(BGA)，这些铜制焊盘点阵就是焊球的“着陆”点。为了提高铜制焊盘的润湿性，从而控制焊球的形状，研究人员提出了多种多样的表面修饰方法，其中包括镍磷化物、钛或铬局部联接层、或是铬铜共沉积层，等等。UBM可以显著提高焊料体系的整体性能，它还被看作是一种控球冶金工艺，可以精确控制回流焊球的尺寸，此外还能提供具有良好润湿性的表面，在一定的机械和热应力下仍能保证良好的粘合力和可靠性，它还被认为是集合电路器件与联接处金属之间的屏障。申请人已经开展了各种形式的镍铁UBM与复合焊料金属间反应的研究工作，其中包括同Sn-Ag-Cu和Sn-In的反应。研究发现，特定的镍铁比例能够提供高性能的UBM，它与一些焊料的反应缓慢，可以形成薄的金属间化合物层。

发明内容

本发明提供了一种在镍铁焊盘上实现焊料互联的工艺方法，可以制造成份比例精确的镍铁焊盘，用以形成UBM，实现在微电子器件上的机械和电子互联。

本发明的技术方案是：

一种在镍铁焊盘上实现焊料互联的工艺方法，在印刷电路板的镍铁焊盘上制造焊料突起，包括如下步骤：

首先，准备与电路设计相匹配的阴影掩模；

其次，使用与设计图样匹配的阴影掩模拓印焊膏，将焊膏拓印在镍铁焊盘上，使焊膏完全位于阴影掩模之内，从而实现在掩模上的孔洞中形成定位凹槽；

第三，将焊球置于焊膏产生的凹槽中，将焊球固定；

第四，样品回流；取下阴影掩模，回流样品，回流温度应当与所选焊料的回流特性相匹配。

所述的在镍铁焊盘上实现焊料互联的工艺方法，按重量百分比计，镍铁焊盘的合金成份为：铁5％～95％，镍5％～95％。

所述的在镍铁焊盘上实现焊料互联的工艺方法，焊料互联后结构的一端或是两端为镍铁焊盘。

所述的在镍铁焊盘上实现焊料互联的工艺方法，在印刷电路板上电镀镍铁焊盘，使用的电镀溶液化学成份如下：

六水硫酸镍NiSO₄·6H₂O：100-200g/L；

硼酸H₃BO₃：10-50g/L；

氯化钠NaCl：5-25g/L；

抗坏血酸C₆H₈O₆：0.2-2g/L；

七水硫酸亚铁FeSO₄·7H₂O：10-40g/L；

糖精钠晶体：0.2-2.5g/L；

十二烷基硫酸钠C₁₂H₂₅NaO₄S：0.1-1g/L；

其余为水。

所述的在镍铁焊盘上实现焊料互联的工艺方法，在电镀过程中，阳极为纯镍和纯铁联接一起构成，阴极为印刷电路板，电镀温度20-100℃，电流密度30-35mA/cm²，电镀速率为0.1-1μm/min。

所述的在镍铁焊盘上实现焊料互联的工艺方法，在通过阴影掩模拓印焊膏时，焊球的直径至少小于掩模平均孔洞尺寸的25％，将焊球扫过样品，使其落入掩模的孔洞当中，焊球就会附着在焊膏之上。

所述的在镍铁焊盘上实现焊料互联的工艺方法，在撤去阴影掩模之前，进行一次回流，使焊球被固定在焊膏之上。

所述的在镍铁焊盘上实现焊料互联的工艺方法，先在印刷电路板表面制备金属焊盘，再在金属焊盘表面镀镍铁焊盘。

所述的在镍铁焊盘上实现焊料互联的工艺方法，该工艺方法用以生产含有上述成份镍铁合金的球格点阵、倒装晶片或其它点阵类型的电子仪器组件。

本发明的优点及有益效果是：