[發(fā)明專利]使用多根焊線安裝半導(dǎo)體芯片的軟焊料滴涂系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110111967.3
• 申請日: 2011-05-03
• 公開（公告）號: CN102233465A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林鉅淦;屠平亮;葉鎮(zhèn)鴻
• 申請（專利權(quán)）人: 先進自動器材有限公司
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K3/06;H01L21/00;H01L21/60
• 代理公司: 北京申翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11214
• 代理人: 周春發(fā)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及集成電路元件的構(gòu)造和封裝，特別是涉及通過使用焊料將半導(dǎo)體芯片安裝到襯底。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體芯片通過焊接可被鍵合在金屬襯底，如引線框上。特別是，電力半導(dǎo)體（power?semiconductors）通常通過使用軟焊料（soft?solder）被固定到引線框。由于電力器件的高熱和電氣性能，它們被廣泛地使用在自動化工業(yè)中，而對于這種半導(dǎo)體封裝件而言，軟焊料通常被選作芯片貼附層。該焊接的節(jié)點不僅提供了芯片的機械安裝，而且它也確保在運行期間半導(dǎo)體芯片中所產(chǎn)生的熱量擴散比包含有非導(dǎo)電體黏合劑（non-conductive?adhesive）的節(jié)點更有效率。另外，軟焊料為半導(dǎo)體芯片提供了優(yōu)良的電氣通道。

在半導(dǎo)體芯片的功率密度(power?density)存在增長的情形下，需要一種具有規(guī)定厚度（stipulated?thickness）的焊接節(jié)點。焊料層會均勻地熔濕（wet）半導(dǎo)體芯片的整個區(qū)域。而且，其應(yīng)完全會免受雜質(zhì)引起的氣洞（air?cavities）和污染。該焊料不會從端緣凸起，也不會擴散超越鍵合盤的表面區(qū)域，其被大家稱之為滲出（bleeding）。為了實現(xiàn)這些，在鍵合半導(dǎo)體芯片以前，規(guī)定數(shù)量的焊料應(yīng)被滴涂和精確定位在襯底上。

通常，在定位芯片以前，半導(dǎo)體芯片和引線框的軟焊接需要在引線框上滴涂大量的焊料。這可能包括在芯片將被定位的引線框的位置處接觸焊線的一端。引線框被預(yù)熱到一溫度，該溫度在焊料的熔點溫度之上，以致于焊線一旦接觸引線框會熔化。被規(guī)定長度的一段焊線被進給至引線框，它在引線框上會連續(xù)地或間歇地被熔化。沒有熔化的焊線然后被拉回，在引線框上留下焊料滴。當引線框溫度被保持在焊料的熔點溫度之上時，焊料滴保持熔化。在熔化的焊料中的表面張力導(dǎo)致在引線框上形成圓頂狀的焊料滴，這樣當芯片被鍵合在焊料上時抑制在整個芯片表面下方形成扁平和均勻的焊料層。影響平坦延展的焊料層恰當形成的一個另外的原因是當焊料滴正位于引線框上之時焊料滴可能的側(cè)向偏移。因此，有必要改變焊料滴的形狀以在定位芯片以前獲得薄而均勻地延伸開來的焊料層。

改變焊料滴的形狀的傳統(tǒng)的方法是使用拍打器spanker。攜帶有焊料滴的襯底被傳送到設(shè)置有以方形塑模（rectangular?mold）形式存在的拍打器spanker的拍打區(qū)（spanking?zone）。該方形塑模向下移動以接觸焊料滴并在拍打器塑模孔洞內(nèi)將其展開，以形成矩形覆蓋區(qū)（rectangular?footprint）。通常，拍打器spanker包括：相對于襯底能提升或降低的轉(zhuǎn)軸、與其相連的壓桿（stamp）或沖頭（punch），其中壓印或沖出的表面朝向襯底。襯底的厚度和位置上的偏差以及襯底可能的傾斜可能反過來影響焊料的厚度和側(cè)向分布。沖出表面和襯底表面之間角度上的甚至微小的偏差可能導(dǎo)致焊料滴相當大的側(cè)向位移。另外，通過使用拍打式（spanking）?壓桿或沖頭的裝置使得焊料滴扁平化導(dǎo)致焊接點（solder?spots）可能或多或少環(huán)繞在其端緣以及不和芯片的矩形或方形形狀準確地一致。

使用拍打(spanking)方法來獲得薄而均勻的熔融焊料層是具有很多不足的。如果使用了不充足的焊料，尤其是要求焊點的體積很大的場合，那么熔融焊料不能填滿模塑孔洞以形成均勻分布的覆蓋區(qū)。這樣影響了芯片和襯底之間的鍵合強度。另一方面，當應(yīng)用了太多的焊料的時候，其將會導(dǎo)致焊料渣（solder?splash）。存在額外的需要來控制所構(gòu)造的拍打器spanker塑模的質(zhì)量，以便于使得液態(tài)焊料熔濕最小化，其在拍打器spanker的塑模孔洞中可能形成污染物。污染物減小了熔融焊料的體積，產(chǎn)生了空洞（voids）以及弱化了芯片粘著和電氣導(dǎo)電性。可能來源于制造缺陷的傾斜的拍打器spanker塑模同樣也將會導(dǎo)致不完整的焊料覆蓋區(qū)，其將會影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量。而且，通過使用拍打器spanker模塑技術(shù)獲得復(fù)雜的焊料覆蓋區(qū)是困難的。

因此，對于將半導(dǎo)體芯片焊接到襯底而言，發(fā)明獲得均勻分布的熔融焊料層的優(yōu)選方法以避免由于使用拍打器spankers存在的不足是令人期望的。當待鍵合的半導(dǎo)體芯片很大時，能夠更加高效地滴涂充足數(shù)量的熔融焊料同樣也是令人期望的。

發(fā)明內(nèi)容

??????本發(fā)明的目的在于提供一種用于形成均勻分布的焊料層的軟焊料滴涂器，以將半導(dǎo)體芯片安裝到襯底上，以及提供一種放置熔融焊料的高效方法，以提高鍵合工藝的生產(chǎn)率，尤其是針對大的半導(dǎo)體芯片。