[发明专利]一种用于CuCGA器件封装的超声辅助植柱方法

摘要

一种用于CuCGA器件封装的超声辅助植柱方法，涉及微电子封装技术领域。为解决传统方法器件植柱质量受辅助模具影响易出现传热不良、焊点气孔和焊柱刮伤等问题。本发明在芯片载体基板和印刷电路板阵列排布的焊盘上印刷非共晶点钎料成分的焊锡膏，并通过回流焊实现焊盘上的植球；再利用微型精密钻床在阵列焊球中形成相同尺寸的定位孔；将相同规格的铜柱插装到两端基板阵列排布的焊球的定位孔中后，采用超声辅助固液共存区钎料回流焊的方法实现阵列铜柱的双面植柱连接。超声空化可促进铜柱表面氧化膜的破坏、钎料的微观流动及界面原子的互扩散，可细化钎料组织、降低气孔率并提高接头强度。本发明用于无模具辅助的CuCGA器件植柱。

主权项

1.一种用于CuCGA器件封装的超声辅助植柱方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在阵列排布的焊盘上印刷非共晶点钎料成分的焊锡膏；步骤2、通过回流焊实现阵列排布的焊盘上的植球；步骤3、在单个焊球中形成定位孔：将直径为d的钢质钻头装夹于微型高精度钻床的夹头中，通过程序控制待植柱焊盘所在的基板运动，使待植柱焊盘位于钻头正下方并与钻头轴心对中，随后利用钻床带动钻头旋转同时向待植柱焊盘上的焊球运动，待钻头下压钻入焊球内预定的深度S后，提起钻头，在单个焊球中形成深度为S、直径为d的定位孔；步骤4、阵列焊球中的定位孔的形成：以相同的尺寸参数和工艺参数重复上述步骤3的过程，在芯片载体基板和印刷电路板上阵列排布的每个焊球中获得相同深度和直径的定位孔；步骤5、阵列铜柱插装到两端基板上阵列排布的焊盘上的焊球中的定位孔中：将相同规格的铜柱的一端逐个插入到印刷电路板上阵列排布的焊盘上的焊球中的定位孔中，确保其完全嵌入到定位孔底部并使阵列铜柱的露出端共面；再将阵列铜柱的露出端与芯片载体基板上阵列排布的焊盘上的焊球中的定位孔一一对中、并施加适当压力使其完全嵌入到定位孔底部；步骤6、超声辅助回流焊实现阵列铜柱的双面植柱连接：将插装装配后的封装结构置于热风加热区，按照设计的回流焊温度曲线加热封装结构，待工艺温度超过焊球中钎料的固相线温度后，在印刷电路板的四个特定金属镀层区施加超声；待回流焊后期、焊球温度降至钎料的固相线温度以下后停止施加超声；在回流焊植柱过程中，焊球处于固液共存温度区期间，铜柱与焊球的空间位置关系不会改变；同时，超声振动由印刷电路板阻焊膜下的金属镀层传递至阵列排布的焊盘及其上处于固液共存状态的钎料中，其超声空化作用可加速铜柱表面的氧化膜的破坏及钎料的微观流动，使铜柱与钎料的界面通过原子的扩散形成可靠连接。