[发明专利]一种在陶瓷基板上制作针栅阵列的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及制作针栅阵列的工艺方法，尤其涉及一种在陶瓷基板上制作针栅阵列的工艺方法。

背景技术

针栅阵列（PGA）封装技术是微电子封装技术的一个分支，传统的芯片封装为周边引线结构，PGA封装是面阵引线结构。其优点是：

1）比传统封装具有更多的I/O数目以及更低的引线电感、电容和信号燥声；

2）能够实现一体化气密性封装结构，具有高可靠性，常用于高可靠和高端领域。

目前，行业中PGA封装引线制作方法采用Au基焊料膏材料和带式钎焊炉实现。其手段类似常规的SMT工艺。缺点是：

1）Au基焊料膏材料货源紧缺，市场采购困难；

2）Au基焊料膏适合大批量产品加工，对于中小批量产品加工，材料成本过高；

3）带式钎焊炉焊接环境控制难度高，焊接周期长，焊接质量难以满足要求。因此，到目前为止，PGA引线可靠性仍是行业技术人员需要解决的棘手难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种在陶瓷基板上制作针栅阵列的工艺方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种在陶瓷基板上制作针栅阵列的工艺方法，其特征是，包括以下步骤：

采用厚膜成膜或低温共烧陶瓷制作PGA基板；

采用Au基共晶焊料片作为针式引线焊接材料；

选用可伐镀金材料作为针式引线材料；

采用真空共晶焊方法实现针式引线与PGA基板的焊接。

PGA基板为成膜基板或LTCC基板。

在PGA基板上还焊接有焊盘，焊接步骤如下：

a1）将焊料片通过手工或自动粘片的方法放置到PGA基板上的焊区；

a2）在焊料片上压上一陶瓷压片；

a3）带有焊料片的PGA基板及陶瓷压片一同放置到真空共晶焊炉内的加热板上，PGA基板接触真空共晶焊炉的加热板；

a4）按照设置的共晶焊接曲线进行焊接，在PGA基板的焊盘上形成一层共晶焊料层。

针式引线与PGA基板的焊接步骤如下：

b1）将针式引线依次插入石墨定位槽中阵列排列的引线导孔中；

b2）将已上共晶焊料层的PGA基板压入插好针式引线的石墨定位槽中，PGA基板上的焊盘一一对应地顶住各针式引线的钉头，形成焊接组件；

b3）将焊接组件放置在真空共晶焊炉内的加热板上，PGA基板面与加热板接触；

b4）在石墨顶面加上加压压块；

5）按照设置的共晶焊接曲线进行焊接，使针式引线焊接到PGA基板上。

所述共晶焊接曲线包括以下几个阶段：

①时间t1～t2阶段：在室温环境下，抽真空、充氮气；

② 时间t2～t5阶段：以45℃/min的速率升温至温度T3，且从温度T2开始抽真空后再加甲酸；其中，T3>T2>室温；

③ 时间t5～t6阶段：在温度T3下保温60s～90s；

④ 时间t6～t7阶段：以45℃/min的速率升温至温度T4，T4>T3；

⑤ 时间t7～t8阶段：在温度T4和充甲酸环境下保温60s～120s；

⑥ 时间t8～t9阶段：抽真空并保温60s～120s；

⑦ 时间t9～t10阶段：充氮气，冷却至室温。

温度T2=150℃～170℃。

温度T3=焊料片共晶点－(20℃～30℃)。

其特征是，温度T4=焊料共晶点+(30℃～50℃)。

本发明所达到的有益效果：

1）工艺简单，灵活，材料成本较低，适合小批量产品加工；

2) 焊接层连接强度高；

3) 焊接层电阻、热阻都很小，导电性好、导热快；

4) 环境适应性好，耐机械疲劳和冷热疲劳，抗蠕变，长期可靠性高。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是工艺操作示意图；

图3是共晶焊接曲线图；

图4是共晶焊夹具示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

1技术方案，如图1所示，

1)采用厚膜成膜或低温陶瓷共烧（LTCC）制作PGA成膜基板；

2）采用Au基共晶焊料片（焊片）作为针式引线焊接材料；

3）选用可伐镀金材料作为针式引线材料；