本发明专利技术涉及一种提高CBGA/CCGA封装植球/柱回流焊后焊点熔点的方法，在进行CBGA/CCGA封装器件植球/柱时，在63Sn37Pb焊膏中添加Pd或Pb金属粉末，通过加热将掺入一定量的Pd或Pb金属粉末的低熔点焊膏熔化，使之与陶瓷外壳上的金属焊盘及高熔点焊球/柱形成冶金连接，形成可靠的CBGA/CCGA焊球/柱凸点，而回流焊后焊点的熔点较之前焊膏的熔点有显著提高，该方法能够避免CBGA/CCGA封装器件在表面组装回流焊过程中焊点发生再次熔化的问题，从而保证CBGA/CCGA封装器件使用的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提高CBGA/CCGA封装植球/柱回流焊后焊点熔点的方法，属于超大规模集成电路封装领域，适用于航空航天用高可靠电子元器件CBGA/CCGA封装植球/柱工艺。
技术介绍
当前我国航天工程和新一代武器装备使用的超大规模集成电路的集成度越来越高，I/O引脚数越来越多，工作频率越来越高，采用传统的封装形式(如DIP、CLCC、CQFP, CPGA等)已无法满足需求。而陶瓷球栅阵列封装(CBGA，ceramic ball grid array)和陶瓷柱栅阵列封装(CCGA，ceramic column gridarray)则是高密度、多引脚、高可靠集成电路封装的最佳替代方式之一。CBGA/CCGA封装与以往通常采用的外围阵列排布方式不同，它采用了面阵列的排布方式，大大提高了封装的效率(接近100% )，使得在相同的外形尺寸下能够分布更多的引脚。此外，CBGA/CCGA封装还具有传输路径短、信号延迟小、电性能优异的特点，因此更加适用于高频、高速集成电路封装领域。CBGA/CCGA封装通常采用高铅焊球/柱作为互连材料，在一定温度下，通过 63Sn37Pb共晶焊膏熔化将封装外壳上的金属焊盘与高铅焊球/柱形成冶金连接。在此过程中，高铅焊球/柱不熔化。采用高铅焊球/柱的目的是为了提高CBGA/CCGA封装器件表贴后的抗疲劳性能。而CBGA/CCGA器件的板级组装同样采用的是63Sn37Pb共晶焊膏，通过回流焊使焊膏熔化实现PCB板上的金属焊盘与陶瓷器件上的高铅焊球/柱的冶金连接。由于植球/柱工艺与表贴工艺采用的焊膏合金成份相同，在板级组装的回流焊过程中，CBGA/ CCGA器件一端的焊点容易发生再次熔化，使得陶瓷基板与高铅焊球/柱位置发生偏移、焊料再次铺展等现象，并且PCB板回流过程中易发生翘曲等行为，从而导致表面组装后CBGA/ CCGA器件一端的焊点发生断路、焊点外观异常等焊接不良问题，最终无法满足使用要求。而对于航天工程和武器装备用的超大规模集成电路，器件表面组装后的高可靠性必须得到保障。因此，在板级组装过程中应该避免CBGA/CCGA器件一端的焊点回流过程中发生再次熔化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种提高CBGA/CCGA封装植球 /柱回流焊后焊点熔点的方法，该方法能够避免CBGA/CCGA封装器件在表面组装回流焊过程中焊点发生再次熔化的问题，从而保证CBGA/CCGA封装器件使用的可靠性。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的一种提高CBGA/CCGA封装植球/柱回流焊后焊点熔点的方法，包括如下步骤(1)在63Sn37Pb焊膏内掺入一定量的Pd金属粉末，并进行充分搅拌；(2)采用丝网印刷方式将含有Pd金属的63Sn37Pb焊膏移印至陶瓷基板的金属焊盘上，再将高熔点的90Pbl0Sn焊球/柱放置于所述焊膏的正上方，最终放入回流炉中进行加热，所述焊膏在加热过程中熔化形成焊点，实现焊球/柱与陶瓷基板的互连；其中回流温度曲线与63Sn37Pb焊膏回流温度曲线一致。在上述提高CBGA/CCGA封装植球/柱回流焊后焊点熔点的方法中，步骤(1)中掺入的Pd金属粉末的质量百分含量为0. 5% 1. 2%，纯度在99. 95%以上。在上述提高CBGA/CCGA封装植球/柱回流焊后焊点熔点的方法中，步骤⑴中掺入的Pd金属粉末的颗粒尺寸为25 45 μ m。在上述提高CBGA/CCGA封装植球/柱回流焊后焊点熔点的方法中，步骤(2)中回流焊的峰值温度设定为215 225°C，回流时间设定为30 60s。一种提高CBGA/CCGA封装植球/柱回流焊后焊点熔点的方法，其特征在于包括如下步骤(1)在63Sn37Pb焊膏内掺入一定量的Pb金属粉末，并进行充分搅拌；(2)采用丝网印刷方式将含有Pb金属的63Sn37Pb焊膏移印至陶瓷基板的金属焊盘上，再将高熔点的90Pbl0Sn焊球/柱放置于所述焊膏的正上方，最终放入回流炉中进行加热，所述焊膏在加热过程中熔化形成焊点，实现焊球/柱与陶瓷基板的互连；其中回流温度曲线与63Sn37Pb焊膏回流温度曲线一致。在上述提高CBGA/CCGA封装植球/柱回流焊后焊点熔点的方法中，步骤⑴中掺入的Pb金属粉末的质量百分含量为8% 13%，纯度在99. 95%以上。在上述提高CBGA/CCGA封装植球/柱回流焊后焊点熔点的方法中，步骤⑴中掺入的Pb金属粉末的颗粒尺寸为25 45 μ m。在上述提高CBGA/CCGA封装植球/柱回流焊后焊点熔点的方法中，步骤(2)中回流焊的峰值温度设定为215 225°C，回流时间设定为30 60s。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果(1)本专利技术采用在63Sn37Pb焊膏中添加Pd金属粉末或Pb金属粉末，能够有效提高焊膏一次回流后的熔点，从而避免了 CBGA/CCGA器件植球/柱后形成的焊点在表面组装过程中发生再次熔化，保证了 CBGA/CCGA器件组装后接头的可靠性；(2)本专利技术采用在63Sn37Pb焊膏中添加Pd金属粉末，加热过程中仅63Sn37Pb焊膏熔化，Pd金属粉末不熔化，而是部分熔解于熔化的63Sn37Pb焊料中，一次回流后，Pd金属与63Sn37Pb焊料形成金属间化合物，并且改变了原始的焊料合金成份，形成三元合金，使得焊料的熔点显著升高；(3)本专利技术采用在63Sn37Pb焊膏中添加Pb金属粉末，加热过程中仅63Sn37Pb焊膏熔化，Pb金属粉末不熔化，而是部分熔解于熔化的63Sn37Pb焊料中，一次回流后，Pb金属充分熔解于63Sn37Pb焊料中，原始焊料内的Pb含量显著提高，使得整体焊料的熔点显著提闻；(4)本专利技术通过大量实验确定了 63Sn37Pb焊膏中添加Pd或Pb金属粉末的最佳掺入量和最佳颗粒尺寸，在此条件下使得植球/柱后焊点熔点显著提高，从而保证了二次焊接的质量；(5)本专利技术采用在63Sn37Pb焊膏中添加Pd或Pb金属粉末后进行焊接，回流温度曲线与常规63Sn37Pb焊膏回流温度曲线一致，不改变任何工艺条件，该方法是在保证整个4CBGA/CCGA植球/柱工艺不变的情况下提高植球/柱后焊点熔点的一种最佳解决途径之一， 具有非常广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术63Sn37Pb焊膏中掺入Pd金属粉末焊接的CBGA结构示意图；图2为本专利技术63Sn37Pb焊膏中掺入Pd金属粉末焊接的CCGA结构示意图；图3为本专利技术CCGA焊点处成份面扫描分析图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述在CBGA(ceramic ball grid array，陶瓷球栅阵列)/CCGA(ceramic columngrid array,陶瓷柱栅阵列)植球/柱前，将63Sn37Pb焊膏从冷藏室中取出，放置3 4h直至焊膏完全达到室温，然后在焊膏中掺入一定量的Pd或Pb金属粉末，充分搅拌，最终应使Pd金属粉末含量达到0.5% 1.2%，或者Pb金属粉末含量达到8% 13%。经过一次回流过程后，PcUPb金属粉末充分溶解到63Sn37Pb焊料中，从而改变了初始63Sn37Pb焊料的合金成份，起到提高初始熔点的作用。CBGA植球/柱/CCGA植柱的具体方法如下首先，通过具有一定厚度和网孔直径的网本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种提高ＣＢＧＡ／ＣＣＧＡ封装植球／柱回流焊后焊点熔点的方法，其特征在于：包括如下步骤：（１）在６３Ｓｎ３７Ｐｂ焊膏内掺入一定量的Ｐｄ金属粉末，并进行充分搅拌；（２）采用丝网印刷方式将含有Ｐｄ金属的６３Ｓｎ３７Ｐｂ焊膏移印至陶瓷基板的金属焊盘上，再将高熔点的９０Ｐｂ１０Ｓｎ焊球／柱放置于所述焊膏的正上方，最终放入回流炉中进行加热，所述焊膏在加热过程中熔化形成焊点，实现焊球／柱与陶瓷基板的互连；其中回流温度曲线与６３Ｓｎ３７Ｐｂ焊膏回流温度曲线一致。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林鹏荣，黄颖卓，练滨浩，曹玉生，姚全斌，
申请(专利权)人：北京时代民芯科技有限公司，中国航天科技集团公司第九研究院第七七二研究所，
类型：发明
国别省市：11
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