芯片背面涂覆錫膏的裝片方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種芯片背面涂覆錫膏的裝片方法，以具有充氮閥、抽真空泵和循環(huán)風(fēng)機(jī)的烘箱為工藝裝備，而其：所述裝片的步驟依次是：將芯片背面涂覆錫膏并與框架組裝后送至烘箱內(nèi)，而烘箱進(jìn)行抽真空充氮；開(kāi)啟真空閥，烘烤溫度在150～220℃范圍內(nèi)，此時(shí)，錫膏所含的溶劑和助焊劑氣化，并隨著氮?dú)獗徽婵毡贸殡x；待烘烤溫度提高至250～300℃范圍內(nèi)時(shí)，錫膏所含的錫球顆粒被熔化；關(guān)閉烘箱的充氮閥，并繼續(xù)抽真空；將烘箱內(nèi)的溫度進(jìn)行降溫，關(guān)閉真空閥，并進(jìn)行充氮，使烘箱內(nèi)的內(nèi)壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則完成芯片背面與框架焊接的裝片工作。本發(fā)明具有工藝合理，生產(chǎn)成本低，且芯片的焊接空洞率小于1%，轉(zhuǎn)角可控制小于1°范圍內(nèi)等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】芯片背面涂覆錫膏的裝片方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及一種芯片背面涂覆錫膏的裝片方法，屬于半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]所述芯片背面與芯片框架的焊接方法，業(yè)內(nèi)稱(chēng)之為芯片背面涂覆錫膏的裝片方法。
[0003]現(xiàn)有的芯片背面涂覆錫膏的裝片方法，主要有隧道爐烘烤法和回流爐烘烤法兩種。然而采用上述的兩種裝片方法，其錫膏所含有的溶劑和助焊劑在氣化揮發(fā)后，會(huì)沉積在芯片表面上，沾污了芯片，甚至產(chǎn)生焊接空洞問(wèn)題，從而影響產(chǎn)品的可靠性，而工件在隧道爐的軌道內(nèi)運(yùn)送過(guò)程中，還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，同時(shí)由于烘爐內(nèi)升溫太快而導(dǎo)致錫膏所含有的溶劑揮發(fā)過(guò)快，使得芯片在芯片框架內(nèi)旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角的問(wèn)題，上述問(wèn)題在規(guī)格較小的芯片上體現(xiàn)尤為嚴(yán)重。根據(jù)數(shù)據(jù)表明，這兩種裝片固化方法生產(chǎn)的產(chǎn)品的焊接空洞率不小于5%，芯片的轉(zhuǎn)角不小于5°，待芯片與框架烘烤焊接后，兩者的表面沾污等缺陷，還需要采用離子清洗等方法實(shí)施補(bǔ)救，使得生產(chǎn)工藝不合理，生產(chǎn)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:提供一種不僅工藝合理，生產(chǎn)成本低，而且芯片的焊接空洞率小于1%，轉(zhuǎn)角可控制小于1°范圍內(nèi)的芯片背面涂覆錫膏的裝片方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案:一種芯片背面涂覆錫膏的裝片方法，以具有充氮閥、裝有真空閥的抽真空泵和內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)的烘箱為工藝裝備，以芯片和芯片框架為出發(fā)工件，其特征在于:所述裝片的步驟依次是:
步驟a、將芯片背面涂覆錫膏并與芯片框架組裝后送至烘箱內(nèi)，打開(kāi)真空閥進(jìn)行抽真空，而充氮閥關(guān)閉，待烘箱的內(nèi)壓在0.05?0.15Pa范圍內(nèi)時(shí)，再打開(kāi)充氮閥注入氮?dú)?，令烘箱的?nèi)壓維持在0.5?0.6Pa范圍內(nèi)，并開(kāi)啟內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)；
步驟b、對(duì)烘箱內(nèi)進(jìn)行升溫對(duì)工件進(jìn)行烘烤，而烘烤溫度在150?220°C范圍內(nèi)，此時(shí)，錫膏所含的溶劑和助焊劑氣化，并隨著氮?dú)獗怀檎婵毡贸殡x；
步驟C、在所述工件經(jīng)步驟b將錫膏的溶劑和助焊劑氣化并被抽離情況下，將烘箱內(nèi)的溫度持續(xù)進(jìn)行升溫對(duì)工件進(jìn)行烘烤，待烘烤溫度提高至250?300°C范圍內(nèi)時(shí)，所述錫膏所含的錫球顆粒被熔化；
步驟d、在所述工件經(jīng)步驟c將錫膏的錫球顆粒被熔化情況下，停止加熱并關(guān)閉烘箱的充氮閥和內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)，且繼續(xù)抽真空，待烘箱的內(nèi)壓在0.05?0.15Pa范圍內(nèi)時(shí)，再次打開(kāi)充氮閥和內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)，令烘箱的內(nèi)壓保持在0.5?0.6Pa范圍內(nèi)；
步驟e、在所述工件經(jīng)步驟d后，將烘箱內(nèi)的溫度進(jìn)行降溫，待烘箱內(nèi)的溫度在15?25°C范圍內(nèi)時(shí)，關(guān)閉真空閥，使得烘箱內(nèi)的內(nèi)壓降為I個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，爾后關(guān)閉充氮閥和內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)，則完成芯片背面與芯片框架焊接的裝片工作。[0006]在上述技術(shù)方案中，所述烘箱充入的氮?dú)鈨?nèi)含有氮?dú)饪傊亓?.5~3.5%的氫氣。
[0007]在上述技術(shù)方案中，實(shí)施步驟b的時(shí)間控制在30-45分鐘范圍內(nèi)。
[0008]在上述技術(shù)方案中，實(shí)施步驟c的時(shí)間控制在15~20分鐘范圍內(nèi)。
[0009]在上述技術(shù)方案中，實(shí)施步驟d的時(shí)間控制在10-15分鐘范圍內(nèi)。
[0010]在上述技術(shù)方案中，實(shí)施步驟e的時(shí)間控制在25~30分鐘范圍內(nèi)。
[0011]在上述技術(shù)方案中，步驟b和步驟c所述烘箱內(nèi)的溫度升溫是定點(diǎn)曲線(xiàn)逐漸遞增式升溫，且由自動(dòng)控制器自動(dòng)控制。
[0012]在上述技術(shù)方案中，與抽真空泵裝連的真空閥是比例控制閥。
[0013]本發(fā)明所具有的積極效果是:由于本發(fā)明所采用的是抽真空充氮的裝片方法，因此，具有以下優(yōu)點(diǎn):第一、可以保證芯片背面涂覆錫膏裝片的過(guò)程中不會(huì)被氧化；第二、錫膏中所含有的溶劑以及助焊劑揮發(fā)后迅速被抽離，而不會(huì)像在常壓狀態(tài)下四處漂浮沉淀，沾污了引線(xiàn)框架及芯片；第三、錫膏所含有的錫球顆粒在完全被熔化情況下是處在真空狀態(tài)的，使得芯片不會(huì)形成可見(jiàn)焊接空洞，保證芯片的焊接空洞率〈1%。且原來(lái)漂浮在烘箱內(nèi)的少量殘余揮發(fā)顆粒也會(huì)被完全抽盡，避免錫膏在固化冷卻時(shí)，沉積在產(chǎn)品表面再次沾污產(chǎn)品，并且保證固化后的產(chǎn)品毋需等離子清洗，就能進(jìn)行銅線(xiàn)焊接及塑封作業(yè)，也不會(huì)產(chǎn)出分層；第四、由于裝片一直處在靜態(tài)情況下，有效防止了錫膏在固化前因震動(dòng)導(dǎo)致的芯片轉(zhuǎn)角，可控制芯片的轉(zhuǎn)角在〈1°范圍內(nèi)；第五、本發(fā)明的工藝合理，而且生產(chǎn)成本低。實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合給出的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不局限于此。
[0015]本發(fā)明的一種芯片背面涂覆錫膏的裝片方法，以具有充氮閥、裝有真空閥的抽真空泵和內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)的烘箱為工藝裝備，以芯片和芯片框架為出發(fā)工件，而所述裝片的步驟依次是:
步驟a、將芯片背面涂覆錫膏并與芯片框架組裝后送至烘箱內(nèi)，打開(kāi)真空閥進(jìn)行抽真空，而充氮閥關(guān)閉，待烘箱的內(nèi)壓在0.05~0.15Pa范圍內(nèi)時(shí)，再打開(kāi)充氮閥注入氮?dú)猓詈嫦涞膬?nèi)壓維持在0.5~0.6Pa范圍內(nèi)，并開(kāi)啟內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)；
在步驟a中，由于本發(fā)明的烘箱是先抽真空再充氮的，因此，能夠保證芯片背面涂覆錫膏在裝片的過(guò)程中不會(huì)被氧化；
步驟b、對(duì)烘箱內(nèi)進(jìn)行升溫對(duì)工件進(jìn)行烘烤，而烘烤溫度在150~220°C范圍內(nèi)，此時(shí)，錫膏所含的溶劑和助焊劑氣化，并隨著氮?dú)獗怀檎婵毡贸殡x；
在步驟b中，由于工件處在負(fù)壓中，本發(fā)明錫膏中所含有的溶劑以及助焊劑揮發(fā)后迅速被抽離，而不會(huì)像在常壓狀態(tài)下四處漂浮沉淀，沾污了芯片框架及芯片；
步驟C、在所述工件經(jīng)步驟b將錫膏的溶劑和助焊劑氣化并被抽離情況下，將烘箱內(nèi)的溫度持續(xù)進(jìn)行升溫對(duì)工件進(jìn)行烘烤，待烘烤溫度提高至250~300°C范圍內(nèi)時(shí)，所述錫膏所含的錫球顆粒被熔化；
由于錫的熔點(diǎn)是231.9°C，本發(fā)明將溫度提高至250~300°C范圍內(nèi)，而烘箱內(nèi)的溫度的最佳溫度為275°C，并保溫5分鐘，這樣是為了保證錫能夠充分受熱溶解，防止有未熔化的錫顆粒存在。[0016]在步驟b、c中，為了保證芯片與芯片框架之間不會(huì)形成可見(jiàn)焊接空洞，以及保證芯片的焊接空洞率〈1%;原有漂浮在烘箱內(nèi)的少量殘余揮發(fā)顆粒會(huì)通過(guò)抽真空被完全抽盡，同時(shí)，避免錫膏在固化冷卻時(shí)，沉積在產(chǎn)品表面再次沾污產(chǎn)品，并且保證固化后的產(chǎn)品毋需等離子清洗，就能進(jìn)行銅線(xiàn)焊接及塑封作業(yè)，也不會(huì)產(chǎn)出分層；
步驟d、在所述工件經(jīng)步驟c將錫膏的錫球顆粒被熔化情況下，停止加熱并關(guān)閉烘箱的充氮閥和內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)，且繼續(xù)抽真空，待烘箱的內(nèi)壓在0.05~0.15Pa范圍內(nèi)時(shí)，再次打開(kāi)充氮閥和內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)，令烘箱的內(nèi)壓保持在0.5~0.6Pa范圍內(nèi)；
步驟e、在所述工件經(jīng)步驟d后，將烘箱內(nèi)的溫度進(jìn)行降溫，待烘箱內(nèi)的溫度在15~25°C范圍內(nèi)時(shí)，關(guān)閉真空閥，使得烘箱內(nèi)的內(nèi)壓降為I個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，爾后關(guān)閉充氮閥和內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)，則完成芯片背面與芯片框架焊接的裝片工作。
[0017]本發(fā)明所述烘箱充入的氮?dú)鈨?nèi)含有氮?dú)饪傊亓?.5~3.5%的氫氣。那是因?yàn)槿羰腔烊胄”壤臍錃饪蓪?duì)部分氧化的錫進(jìn)行還原，以及和烘箱內(nèi)部分殘留的氧進(jìn)行反應(yīng)，防止錫在高溫熔化狀態(tài)下被氧化，但氫氣占氮?dú)饪傊亓坎荒艽笥?%，否則會(huì)有爆炸危險(xiǎn)。[0018]本發(fā)明實(shí)施步驟b的時(shí)間控制在30-45分鐘范圍內(nèi)。
[0019]本發(fā)明實(shí)施步驟c的時(shí)間控制在15~20分鐘范圍內(nèi)。
[0020]本發(fā)明實(shí)施步驟d的時(shí)間控制在10-15分鐘范圍內(nèi)。
[0021]本發(fā)明實(shí)施步驟e的時(shí)間控制在25~30分鐘范圍內(nèi)。
[0022]本發(fā)明步驟b和步驟c所述烘箱內(nèi)的溫度升溫是定點(diǎn)曲線(xiàn)逐漸遞增式升溫，且由自動(dòng)控制器(PLC)自動(dòng)控制。
[0023]本發(fā)明的抽真空泵的電源是實(shí)時(shí)打開(kāi)的，是通過(guò)真空閥控制真空泵的開(kāi)與斷，而與抽真空泵裝連的真空閥是比例控制閥。
[0024]本發(fā)明的裝片方法能夠使工件在固化的過(guò)程中一直處在靜態(tài)情況下，有效克服了錫膏在固化前因流動(dòng)狀態(tài)導(dǎo)致芯片在芯片框架旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角的問(wèn)題，并且可控制芯片的轉(zhuǎn)角〈1°。
[0025]本發(fā)明步驟b和步驟c中烘箱內(nèi)的升溫是通過(guò)PLC定點(diǎn)曲線(xiàn)控溫方式，相比已有技術(shù)中的隧道爐及回流焊爐分段傳送控溫方式更穩(wěn)定可靠。
[0026]本發(fā)明的工件在真空充氮環(huán)境下進(jìn)行固化，不會(huì)被交叉污染，更能提升生產(chǎn)效率，適合于批量生產(chǎn)。
[0027]本發(fā)明小試效果顯示，其效果是十分滿(mǎn)意的。
【權(quán)利要求】
1.一種芯片背面涂覆錫膏的裝片方法，以具有充氮閥、裝有真空閥的抽真空泵和內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)的烘箱為工藝裝備，以芯片和芯片框架為出發(fā)工件，其特征在于:所述裝片的步驟依次是: 步驟a、將芯片背面涂覆錫膏并與芯片框架組裝后送至烘箱內(nèi)，打開(kāi)真空閥進(jìn)行抽真空，而充氮閥關(guān)閉，待烘箱的內(nèi)壓在0.05~0.15Pa范圍內(nèi)時(shí)，再打開(kāi)充氮閥注入氮?dú)?，令烘箱的?nèi)壓維持在0.5~0.6Pa范圍內(nèi)，并開(kāi)啟內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)； 步驟b、對(duì)烘箱內(nèi)進(jìn)行升溫對(duì)工件進(jìn)行烘烤，而烘烤溫度在150~220°C范圍內(nèi)，此時(shí)，錫膏所含的溶劑和助焊劑氣化，并隨著氮?dú)獗怀檎婵毡贸殡x； 步驟C、在所述工件經(jīng)步驟b將錫膏的溶劑和助焊劑氣化并被抽離情況下，將烘箱內(nèi)的溫度持續(xù)進(jìn)行升溫對(duì)工件進(jìn)行烘烤，待烘烤溫度提高至250~300°C范圍內(nèi)時(shí)，所述錫膏所含的錫球顆粒被熔化； 步驟d、在所述工件經(jīng)步驟c將錫膏的錫球顆粒被熔化情況下，停止加熱并關(guān)閉烘箱的充氮閥和內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)，且繼續(xù)抽真空，待烘箱的內(nèi)壓在0.05~0.15Pa范圍內(nèi)時(shí)，再次打開(kāi)充氮閥和內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)，令烘箱的內(nèi)壓保持在0.5~0.6Pa范圍內(nèi)； 步驟e、在所述工件經(jīng)步驟d后，將烘箱內(nèi)的溫度進(jìn)行降溫，待烘箱內(nèi)的溫度在15~25°C范圍內(nèi)時(shí)，關(guān)閉真空閥，使得烘箱內(nèi)的內(nèi)壓降為I個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，爾后關(guān)閉充氮閥和內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)，則完成芯片背面與芯片框架焊接的裝片工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片背面涂覆錫膏的裝片方法，其特征在于:所述烘箱充入的氮?dú)鈨?nèi)含有氮?dú)饪傊亓?.5~3.5%的氫氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片背面涂覆錫膏的裝片方法，其特征在于:實(shí)施步驟b的時(shí)間控制在30~45分鐘范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片背面涂覆錫膏的裝片方法，其特征在于:實(shí)施步驟c的時(shí)間控制在15~20分鐘范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片背面涂覆錫膏的裝片方法，其特征在于:實(shí)施步驟d的時(shí)間控制在10-15分鐘范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片背面涂覆錫膏的裝片方法，其特征在于:實(shí)施步驟e的時(shí)間控制在25~30分鐘范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片背面涂覆錫膏的裝片方法，其特征在于:步驟b和步驟c所述烘箱內(nèi)的溫度升溫是定點(diǎn)曲線(xiàn)逐漸遞增式升溫，且由自動(dòng)控制器自動(dòng)控制。
8.根 據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片背面涂覆錫膏的裝片方法，其特征在于:與抽真空泵裝連的真空閥是比例控制閥。
【文檔編號(hào)】H01L21/50GK103839839SQ201410113333
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】孟浪, 徐青青, 郭玉兵 申請(qǐng)人:常州銀河世紀(jì)微電子有限公司