[发明专利]一种CCGA器件植柱装置和方法

说明书

本发明公开了一种CCGA器件植柱装置和方法，属于微电子封装工艺技术领域。所述装置包括上模板和下模板，所述下模板上端面开设用于容纳待植柱器件和上模板的定位凹腔，所述上模板上端面至下端面贯穿开设多个定位孔，该多个定位孔与所述待植柱器件表面的待植柱焊盘一一对应，所述待植柱器件放置在所述上模板和所述下模板之间。本发明通过在下模板中开设定位凹腔，上模板及待植柱器件放置在定位凹腔中，通过上模板上开设的定位孔对待植柱器件表面进行植柱。本发明无需使用印刷机在器件陶瓷基板表面印刷焊锡膏，无需制备印刷焊锡膏的专用模板，不仅可对平整的器件陶瓷基板表面进行植柱，还可对焊接金属密封围框的器件陶瓷基板表面进行植柱。

技术领域

本发明涉及微电子封装工艺技术领域，特别涉及一种CCGA器件植柱装置和方法。

背景技术

目前，由于陶瓷球栅阵列（Ceramic Ball Grid Array，CBGA）具有气密性好、封装密度高、散热性能优等优点，被广泛的应用在微电子器件的形式封装中。CBGA封装通过陶瓷基板上的焊球电路I/O（输出/输出引脚）端与印刷线路板（Printed Circuit Board，PCB）。

但是，由于陶瓷基板和PCB的热膨胀系数（Coefficient of Thermal Expansion，CTE）相差较大，例如：Al₂O₃（氧化铝）陶瓷基板的CTE约为7ppm/℃, AlN（氮化铝）陶瓷基板的CTE约为4.4ppm/℃,LTCC（低温共烧陶瓷）基板的CTE约为6ppm/℃,而PCB板的CTE约为17ppm/℃。因此，陶瓷基板和PCB板的热匹配性较差，焊点疲劳成为CBGA器件失效的主要形式。

而陶瓷柱栅阵列（Ceramic Column Grid Array，CCGA）作为CBGA封装的改进封装形式，其采用焊锡柱阵列来代替CBGA封装的焊锡球阵列作为I/O端，缓解了陶瓷基板与PCB板之间由于CTE不匹配带来的热疲劳问题，提高焊点的抗疲劳性能，已经成为航天等对可靠性要求较高的领域对器件进行封装的选择。

现有的CCGA器件植柱方法需要使用印刷机在器件陶瓷基板表面印刷焊锡膏，需制备印刷焊锡膏的专用模板，整个过程工艺复杂。而且对已经焊接了金属密封围框或组装了元件的器件陶瓷基板表面难以进行植柱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CCGA器件植柱装置和方法，以简化植柱工艺过程，提高陶瓷基板表面植柱的通用性。

为实现以上目的，本发明设计了一种CCGA器件植柱装置，该装置包括：上模板和下模板，所述下模板上端面开设用于容纳待植柱器件和上模板的定位凹腔，所述上模板上端面至下端面贯穿开设多个定位孔，该多个定位孔与所述待植柱器件表面的待植柱焊盘一一对应，所述待植柱器件放置在所述上模板和所述下模板之间。

优选地，在所述待植柱器件陶瓷基板表面不平整时，所述上模板还贯穿开设有用于容纳该不平整部分的空腔。

优选地，所述定位凹腔的深度小于所述下模板的高度，所述定位凹腔包括用于容纳所述上模板的上定位凹腔和用于容纳所述待植柱器件的下定位凹腔，所述上定位凹腔位于所述下定位凹腔上方且上定位凹腔与下定位凹腔组成倒“凸”型。

优选地，所述下模板的下端面设通孔，该通孔与所述下定位凹腔腔体相通且通孔与所述下定位凹腔组成倒“凸”型。

优选地，所述上定位凹腔和所述下定位凹腔的腔角均为圆形倒角。

优选地，所述定位孔的直径大于放入定位孔中的焊锡球或焊锡柱的直径，定位孔的高度小于插入定位孔中的焊锡柱的高度。

优选地，所述下定位凹腔的高度大于器件底面到待植柱焊盘表面的高度。

优选地，所述上模板和所述下模板均采用CTE与陶瓷基板相差不超过6ppm/℃的石墨或KOVAR合金材料制备。