一种芯片的焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种芯片的焊接方法，包括如下步骤：先将焊接剂32设置在基板2的焊盘33表面，然后采用机械手将芯片1的焊盘面31对准基板的焊盘33安装，再将安装好芯片的基板通过回流焊炉加热将焊接剂32固化，完成芯片焊接的过程，在某些场合，还需要补强使焊接更可靠。本发明专利技术可以替代传统的芯片倒封装工艺，提高生产效率，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子零件焊接领域，特别是芯片焊接领域，具体涉及，可在芯片封装、智能卡封装、电子产品组装等领域广泛使用。
技术介绍
表面贴装技术的应用在当今的电子产品组装业已经普遍使用，是一种生产高效、 设备通用、自动化程度高的生产技术。但是，被贴装的器件都是经过二次封装好的元器件， 元器件封装成本高，产品体积大，特别在某些如智能卡类产品的应用中需要小型超薄的要求，就无法实现了。为了实现此类的应用需求，行业内出现了倒封装技术，即在裸芯片的焊盘上制作了金球，让焊盘突出芯片表面，然后采用单向异性导电胶将芯片的焊盘和基板的焊盘导通完成焊接。虽然这种工艺可以实现超薄的工艺要求，但是其生产设备属于专用设备，价格昂贵，且生产效率较低，是传统表面贴装设备的1/3 1/5，因此要实现大批量的生产，就需要进行大量的设备投资才能实现。采用倒封装工艺的原材料单向异性导电胶的价格昂贵，且产品的性能受外界因数影响较大，如环境温度、空气灰尘、压力等条件差异会造成焊接效果的变化，具有明显潜在的焊接失效风险。本专利技术为了解决芯片焊接生产中相关的问题点，从成本角度考虑，单向异性导电胶的成本高昂，传统焊接剂(如锡膏)是单向异性导电胶的1/10价格，具有压倒性的成本优势；从生产设备来讲，传统表面贴装设备属于行业通用，设备和设备的维护成本比较低；从焊接的可靠性来讲，传统焊接剂的生产条件和焊接效果稳定可靠，符合大批量生产的需求。 根据以上的分析，我们提出了全新的解决方案，使超薄型芯片的生产工艺简化、效率提高、 可靠性更高、成本更低。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，在芯片的焊接生产中提出了裸芯片直接锡焊的概念。这种新型的生产方法，通过将裸芯片的焊盘做非铝化处理，然后通过普通表面贴装设备的贴装工艺，使焊接剂将芯片焊盘和基板的焊盘通过回流焊方式固化并可靠地连接起来。这种方法是将传统的表面贴装工艺延伸并应用到裸芯片的焊接过程中，有效降低生产成本、减小产品体积和厚度，提高生产效率。为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案，其特征在于，包括如下步骤先将焊接剂设置在基板的焊盘表面，然后采用机械手将芯片的焊盘对准基板的焊盘安装，再将安装好芯片的基板通过回流焊炉加热将焊接剂固化，完成芯片焊接的过程；所述的焊接剂为锡膏或银浆；所述的基板为环氧树脂敷铜电路板(PCB)、聚酰亚胺 (PI)敷铜电路板或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)电路板；所述的机械手为表面贴装设备的器件拾取装置；所述的芯片为晶圆经过减薄切割后没有进行封装的单颗裸芯片。进一步的，所述的方法，其特征在于，所述的焊接剂设置在基板的焊盘表面，是通过钢网印刷工艺将胶状的焊接剂在基板焊盘表面形成具有一定厚度的图形，其厚度在 25um-200um 之间。再进一步，所述的方法，其特征在于，所述的芯片包装为圆片型包装、小盒包装或编带包装。再进一步，所述的方法，其特征在于，所述的芯片的焊盘经过非铝化表工艺处理， 使芯片焊盘和焊接剂可以有效浸润。再进一步，所述的方法，其特征在于，所述回流焊炉加热将焊接剂固化的过程是第一阶段预热段温度先从室温上升至Tl ；第二阶段保温段温度在T2之间保持；第三阶段回流段温度从T3-T4-T3期间为回流温度，第四阶段冷却段温度从T3下降至室温；Tl 为 100-120°C、150-170°C或 180°C -200°C ； T2 为 100-150°C、150-200°C或 180°C -230°C ； T3 为 140-160 °C、190-210 °C 或 220 °C -240 °C ； T4 为 160-180C、210-250°C或 240°C -280°C ； 针对不同的材质、焊接剂选择对应的温度范围。再进一步，所述的方法，其特征在于，对于焊接强度要求高的产品，需要在芯片的周围设置补强胶，使焊接可靠。再进一步，所述的方法，其特征在于，所述的补强胶为紫外线固化胶、硅胶或环氧树脂胶。再进一步，所述的方法，其特征在于，补强胶的位置设置在芯片的4个角上。再进一步，所述的方法，其特征在于，补强胶的位置设置在芯片的两个对边或四周。再进一步，所述的方法，其特征在于，补强胶的位置把芯片全部包封起来。根据上述技术方案形成的芯片焊接，简化了传统方式先将芯片封装成模块，再进行表面贴装的制作工艺，也可以弥补倒封装工艺的设备昂贵、生产效率低下、产品可靠性低的缺点。本专利技术的方法对于电子产业的进步起到推动的作用。以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。附图说明图1为本专利技术芯片焊接剖面结构示意图。图2为本专利技术芯片焊接的三维示意图。图3为本专利技术四角补强胶位置示意图。图4为本专利技术圆形周边填充补强示意图。图5为本专利技术圆形整体填充补强示意图。图6为本专利技术两边填充补强示意图。图7为本专利技术四边填充补强示意图。图8为本专利技术边缘填充补强剖面示意图。图9为本专利技术整体填充补强剖面示意图。具体实施例方式为了使本专利技术的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术的具体内容。本专利技术的目的是通过传统的表面贴装工艺对裸芯片的焊盘和基板的焊盘进行物理连接，简化了芯片焊接的生产工艺，增加产品可靠性，并有效降低成本，提高生产效率的目的。如图1和图2所示的芯片焊接结构图，首先将焊接剂32设置在基板1的焊盘33 表面，然后采用机械手将芯片1的焊盘31对准基板1的焊盘33安装，按箭头4的方向贴合，再将安装好芯片1的基板通过回流焊炉加热将焊接剂固化，完成芯片焊接的过程；在这个过程中，焊接剂的量根据焊盘的尺寸选定，以可以充分连接为准。实际操作中可以通过选择钢网的厚度以及印刷开窗的尺寸来调整。钢网的厚度从25um到200um之间可以选择。在回流焊炉加热将焊接剂固化的过程中，根据基板的材质来选用不同的焊接剂并配合相应的加热温度来实现。如环氧树脂敷铜电路板(PCB)和聚酰亚胺(PI)敷铜电路板采用以下温度第一阶段预热段温度先从室温上升至Tl ；第二阶段保温段温度在T2之间保持；第三阶段回流段温度从T3-T4-T3期间为回流温度，第四阶段冷却段温度从T3下降至室Tl 为 180°C -200°C ； T2 为 180 °C -230 °C ； T3 为 220 °C -240 °C ； T4 为 240 °C -280 °C ；如材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)电路板采用以下温度 Tl 为 100-120°C ； T2 为 100-150°C ； T3 为 140-160 0C ； T4 为 160-180°C。对于尺寸较大尺寸的芯片焊接的时候，可以选择对芯片的四个角进行补强固定。 如图3所示，在芯片1的4个角上，将补强胶51、52、53、M分别点在基板上，让其自由扩散， 并通过固化工序将补强胶固化，起到保护芯片和焊接点的目的。如图4，图6，图7所示，补强胶的形状可以是圆形的，也可以是双边长条形的，或者是四边方形的，均能有效保护芯片和焊接点。对于较小尺寸的芯片焊接的时候，可以选择对芯片进行完整包封补强。如图5和图9所示，芯片和焊点完全被补强胶所包围，经过固化后可以获得更加可靠的产品。如图8和图9的剖面图所示，在补强胶施胶过程中，由于胶体5是半液态流动的物体，胶可渗透到芯片1和基板2的缝隙中，使胶体5和芯片1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种芯片的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：先将焊接剂设置在基板的焊盘表面，然后采用机械手将芯片的焊盘对准基板的焊盘安装，再将安装好芯片的基板通过回流焊炉加热将焊接剂固化，完成芯片焊接的过程；　　　所述的焊接剂为锡膏或银浆；所述的基板为环氧树脂敷铜电路板（ＰＣＢ）、聚酰亚胺（ＰＩ）敷铜电路板或聚对苯二甲酸乙二醇酯（ＰＥＴ）电路板；所述的机械手为表面贴装设备的器件拾取装置；所述的芯片为晶圆经过减薄切割后没有进行封装的单颗裸芯片。

【技术特征摘要】
1.一种芯片的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤先将焊接剂设置在基板的焊盘表面，然后采用机械手将芯片的焊盘对准基板的焊盘安装，再将安装好芯片的基板通过回流焊炉加热将焊接剂固化，完成芯片焊接的过程；所述的焊接剂为锡膏或银浆；所述的基板为环氧树脂敷铜电路板(PCB)、聚酰亚胺 (PI)敷铜电路板或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)电路板；所述的机械手为表面贴装设备的器件拾取装置；所述的芯片为晶圆经过减薄切割后没有进行封装的单颗裸芯片。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的焊接剂设置在基板的焊盘表面， 是通过钢网印刷工艺将胶状的焊接剂在基板焊盘表面形成具有一定厚度的图形，其厚度在 25um-200um 之间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的芯片包装为圆片型包装、小盒包装或编带包装。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的芯片的焊盘经过非铝化表工艺处理，使芯片焊盘和焊接剂可以有效浸润。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回流焊炉加热将焊接剂固化的过程是第一阶段预热段温度先从室温上升至...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆红梅，杨阳，
申请(专利权)人：上海祯显电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31