[發明專利]一種陶瓷柱柵陣列元器件的植柱裝置及方法

有效

• 申請號: 201210264353.3
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN102856215A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 姚全斌;練濱浩;黃穎卓;林鵬榮
• 申請（專利權）人: 北京時代民芯科技有限公司;北京微電子技術研究所
• 主分類號: H01L21/50
• 分類號: H01L21/50;H01L21/60
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種陶瓷柱柵陣列元器件的植柱裝置及方法，屬于陶瓷電子元器件封裝技術領域。

背景技術

現代集成電路技術飛速發展，集成電路的小型化、高速化和高可靠性要求電子元器件向小型化和集成化轉變，同時促使新的封裝技術也隨之不斷出現和發展。球柵陣列封裝作為當今大規模集成電路的主要封裝形式在不同領域得到廣泛的應用。陶瓷球柵陣列封裝作為球柵陣列封裝的一種封裝形式具有電熱性能好、氣密性強、抗濕性能好和可靠性高的優點。陶瓷柱柵陣列封裝是陶瓷球柵陣列封裝的發展和改進，用柱柵取代球柵，大大環節了氧化鋁陶瓷外殼與環氧樹脂印制電路板之間由于熱膨脹系不匹配帶來的熱疲勞問題，從而提高了組裝的可靠性。陶瓷柱柵陣列封裝可實現很多邏輯和微處理器功能，其封裝形式決定其耐高溫、耐高壓和高可靠性的特性，適用于大尺寸和多I/O的情況。因此在電子產品制造領域占有重要的地位。相對于球柵陣列，柱柵陣列的直徑小、高度高、不易固定，使得陶瓷柱柵陣列封裝的工藝技術存在難度。而焊柱的共面性和位置度是植柱工藝質量的兩個主要考核指標，其直接關系到陶瓷柱柵陣列器件表貼工藝的質量和可靠性。能否開發出一種高精度陶瓷柱柵陣列元器件植柱裝置及方法，確保焊柱的位置度和共面性，是制約陶瓷柱柵陣列元器件在我國電子產品制造領域中應用的重大瓶頸之一。

發明內容

本發明的目的是為了提出一種陶瓷柱柵陣列元器件的植柱裝置及方法，該裝置及方法能夠使得陶瓷柱柵陣列元器件的焊柱具有良好的位置度和共面性，而且有效控制了焊點處的空洞率，保證了陶瓷柱柵陣列元器件組裝到板級時表貼工藝的質量，操作簡便。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明提出了一種陶瓷柱柵陣列元器件的植柱裝置，該裝置從下往上依次包括底座、焊柱平整化機構、焊柱定位機構、陶瓷外殼定位機構和上蓋；

底座為中心帶有凸臺的平板，凸臺的高度根據焊柱平整化的厚度而決定；

焊柱平整化機構為中空的平板；平板的一個側邊為切削邊，即該邊從邊緣到中心的厚度逐漸變小；焊柱平整化機構的中空部位與底座的凸臺相匹配；

焊柱定位機構為一平板，是由數塊相同厚度的網板組合而成。其中心帶有與待焊接焊柱直徑相適應的植柱孔；

陶瓷外殼定位機構為中空的平板，陶瓷外殼定位機構的每個側邊各帶有一限位臺，四個限位臺組成的空間與陶瓷外殼相匹配；每兩個限位臺之間的中空部分用于回流焊過程中助焊劑的揮發以及熱量的傳導；

上蓋為中空的平板，用于與焊柱平整化機構進行連接并通過螺釘將焊柱定位機構和陶瓷外殼定位機構組合在一起；

焊柱平整化機構、焊柱定位機構、陶瓷外殼定位機構和上蓋用螺釘固定連接，底座與焊柱平整化機構用螺釘固定連接；連接后，陶瓷外殼定位機構和焊柱定位機構的植柱孔都位于上蓋的中空部位。

本發明提出了一種陶瓷柱柵陣列元器件的植柱方法，該方法的步驟為：

1)將焊柱平整化機構、焊柱定位機構、陶瓷外殼定位機構和上蓋用螺釘固定連接，然后再用螺釘將底座與焊柱平整化機構固定連接；

2)將待焊接焊柱按照陶瓷外殼焊盤分布的要求放置在焊柱定位機構的植柱孔中，并穿過植柱孔至底座的凸臺上；

3)在陶瓷外殼的焊盤上印刷焊錫膏，將陶瓷外殼放置于焊柱上，使焊錫膏與待焊接焊柱充分接觸，并通過陶瓷外殼定位機構上的限位臺將陶瓷外殼進行定位；

4)將放置有陶瓷外殼的植柱裝置放于回流爐內進行焊點的回流焊，待植柱裝置冷卻后將底座取下，用切削工具通過焊柱平整化機構的切削邊對焊柱表面進行平整化處理，最后將植好焊柱的陶瓷外殼即元器件從植柱裝置中取出。

有益效果

本發明通過焊柱定位機構精確的限定了焊柱的位置，使得陶瓷柱柵陣列元器件植柱后焊柱的位置度好；

本發明通過陶瓷外殼定位機構限位凸臺之間的中空部位將回流焊過程中助焊劑產生的氣體有效的散出，并使熱量有效的進行傳導，使得回流焊后焊點處的空洞率得到控制；

本發明通過焊柱平整化機構并結合切削工具使得陶瓷柱柵陣列元器件植柱后焊柱的表面平整，焊柱表面的共面性較好；

本發明將焊柱平整化機構、焊柱定位機構、陶瓷外殼定位機構和上蓋先用螺釘固定連接，然后再將底座與焊柱平整化機構用螺釘固定連接，方便底座的拆除；

本發明中的焊柱定位機構和陶瓷外殼定位機構是由使用激光進行精密加工的厚度為0.1～0.6mm的網板組合而成；由于其加工精度較高，使用多塊網板組合在一起后整體裝置的精度也較高，滿足陶瓷柱柵陣列元器件對焊柱植柱精度的要求。

附圖說明