[發(fā)明專利]在基板上分配焊料的方法和安裝半導(dǎo)體芯片的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210152244.2
• 申請(qǐng)日: 2012-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN102800603B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 海因里希·貝希托爾德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ESEC公司
• 主分類號(hào): H01L21/603
• 分類號(hào): H01L21/603;H01L21/607
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 黃剛;車文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一方面涉及在基板上分配焊料的方法，并且另一方面涉及在分配的焊料上安裝半導(dǎo)體芯片的方法。

背景技術(shù)

這種焊接方法通常但并不唯一地用于將半導(dǎo)體芯片安裝在稱之為引線框架的金屬基板上。與利用粘合劑進(jìn)行安裝相比，功率半導(dǎo)體器件通常主要利用軟焊料與基板相連接，基板通常由銅組成，以便確保半導(dǎo)體芯片的熱損失通過(guò)焊接接頭更有效地散發(fā)。尤其是在功率密度增加的情況下，對(duì)焊接接頭的同質(zhì)性的要求較高，即，要求焊料層在整個(gè)芯片區(qū)域上有限定的厚度、均勻的分布和理想的浸濕以及完全沒有氣泡和焊接接頭的純度。另一方面，焊料必須不能橫向地滲出焊接間隙，并且不能緊接于半導(dǎo)體芯片散布，這就再次要求對(duì)焊料部分的精確定量和定位。

在安裝半導(dǎo)體芯片的領(lǐng)域中，在實(shí)際使用中廣泛應(yīng)用的一種方法是，將焊絲的端部接觸已被加熱至焊料熔化溫度以上的基板，以便熔化一部分焊絲。由于其簡(jiǎn)便且靈活，這種方法一般非常適于大量生產(chǎn)。然而，所獲得的近似圓形的浸濕表面并不理想地適于矩形或方形的半導(dǎo)體芯片。此外，借助從美國(guó)專利US6,056,184獲知的一種落料模(punching?die)，可將沉積在基板上的焊料部分制成一種適于矩形半導(dǎo)體芯片的平坦形狀。還獲知的是，用寫頭(writing?head)沿著特定路徑移動(dòng)焊接金屬絲的端部，使得受熱的基板持續(xù)熔化焊料。焊料軌跡從而沉積在基板上。

從US5,878,939獲知一種方法，其中可將液態(tài)焊料注射進(jìn)形成在成型模和基板之間的腔中。

這些已知的方法具有幾個(gè)缺點(diǎn)?；蛘咚练e焊料的形狀為圓形，或者必須為每個(gè)矩形制出特定的落料模。這樣的落料模包括側(cè)壁，所述側(cè)壁將占據(jù)基板的一部分。因此，焊料不能被施加到芯片島的邊緣，所述芯片島容納半導(dǎo)體芯片。另外，基板必須被加熱到焊料的熔化溫度之上，并且所沉積的焊料從施加開始直到沉積到半導(dǎo)體芯片上必須保持在液態(tài)。另外的缺點(diǎn)是，必須定期地清洗與液態(tài)焊料相接觸的部位，為此目的就必須中斷生產(chǎn)。

從美國(guó)專利US4,577,398和美國(guó)專利US4,709,849中獲知一種方法，在該方法中預(yù)制由焊接金屬制成的扁平預(yù)成型坯(所謂的“焊料預(yù)成型坯”)，這種坯的尺寸適用于半導(dǎo)體芯片。焊料預(yù)成形坯隨后會(huì)被放置在基板上并且被基板熔化，以便形成具有所需尺寸的焊接層。由于對(duì)焊料預(yù)成型坯的必要預(yù)制以及額外的安裝操作，這種方法相對(duì)昂貴并且不靈活。

從US2009145950獲知通過(guò)焊料分配器的寫頭引導(dǎo)焊絲的方法和裝置，當(dāng)施加焊料時(shí)，將焊絲與受熱的基板相接觸，使得焊料在焊絲的端部處熔化，并且寫頭沿著平行于基板的表面的預(yù)定路徑移動(dòng)。焊料分配器以這種方式在基板上寫出焊料軌跡。這種方法中的缺點(diǎn)是，基板僅能被不充分地浸濕，而未預(yù)先清洗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是開發(fā)一種不再表現(xiàn)出上述缺點(diǎn)的用于對(duì)基板施加焊料的方法。

根據(jù)本發(fā)明的在基板上分配焊料的方法包括如下步驟：

A)將基板加熱至位于焊料的熔化溫度以上的溫度；

B)將至少一個(gè)焊料部分分配在基板的表面上；

C)將引腳降低到焊料部分中，直到引腳接觸基板的表面為止；

D)對(duì)引腳施加預(yù)定力，使得引腳壓靠基板；

E)對(duì)引腳施加超聲，使得在引腳中產(chǎn)生超聲波，超聲波被取向成相對(duì)于基板的表面垂直或成角度；

F)沿著預(yù)定路徑移動(dòng)引腳，所述預(yù)定路徑延伸平行于基板的所述表面，以及

G)提升引腳，直到引腳從焊料部分分離為止。

優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括將引腳冷卻到如下溫度：該溫度比焊料的熔化溫度低至少10K并且位于焊料的固相線溫度之上。

可替代地，該方法進(jìn)一步包括在步驟C至F期間將引腳保持在如下溫度：該溫度比焊料的熔化溫度低至少10K并且位于焊料的固相線溫度之上。

如果在步驟B中將焊料分配在基板上，則所述沿著預(yù)定路徑移動(dòng)引腳包括至少部分地沿著基板場(chǎng)所(substrate?place)的邊緣移動(dòng)引腳，引腳的接觸表面伸到基板場(chǎng)所之外并且因此僅部分地接觸基板場(chǎng)所。

在單個(gè)焊料部分被分配在基板場(chǎng)所上的情況下，引腳的直徑小于焊料部分的平均直徑。

除上面描述的將焊料部分分配在基板上的步驟之外，在基板上安裝半導(dǎo)體芯片的方法另外包括將半導(dǎo)體芯片放置在焊料部分上。

附圖說(shuō)明

合并到該說(shuō)明書中并且構(gòu)成該說(shuō)明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例，并且與詳細(xì)描述一起用于解釋本發(fā)明的原理和實(shí)施。附圖不按比例。在附圖中：

圖1-4示出根據(jù)本發(fā)明的用于將焊料施加到基板的方法，并且