[發明專利]一種極少產生焊料表面懸浮氧化物顆粒的共晶貼片方法

有效

• 申請號: 201710259761.2
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106992127B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 李金龍;江凱;李雙江
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十四研究所
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L21/603
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種極少產生焊料表面懸浮氧化物顆粒的共晶貼片方法，針對高可靠封裝領域中的共晶貼片過程中，需要對共晶貼片過程產生的焊料表面懸浮氧化物顆粒進行有效控制的場合。本發明通過一種簡單有效的氮氣流動方式，實現了小型半密封腔體的局部高純氮氣環境，基于高速流動的惰性氣體保護下焊料表面氧化膜破裂融入內部理論，使焊料本身存在的自然氧化表面，及共晶貼片過程中產生的氧化物懸浮顆粒融入焊料內部，形成新的光亮圓潤的焊料表面，在共晶貼片后的焊料表面極少產生懸浮氧化物顆粒，防止在封裝腔體中形成可動顆粒而導致器件失效。該方法簡單有效，無可燃性氫氣的引入，工藝過程安全可靠。

技術領域

本發明屬于高可靠半導體封裝領域，涉及一種極少產生焊料表面懸浮氧化物顆粒的共晶貼片方法。

背景技術

高可靠陶瓷或金屬封裝的電子元器件對封裝有十分嚴格的要求，其中，PIND檢測試驗(粒子碰撞噪聲檢測，GJB548B-2005，方法2020.1)是軍用電子元器件檢測的重要要求之一。封裝腔體中的可動顆粒物，可能在電路使用過程中，因發射、震動而隨機移動，碰撞損傷芯片表面或鍵合引線，造成電路短路、斷路等誤動作，具有極大的危害性。研究表明，Sn基焊料因其本身極易氧化形成Sn₂O、SnO₂等氧化物，在空氣中表面已自然氧化而形成極薄的氧化膜，在后續的共晶貼片過程中，氧化膜破裂堆積在焊料表面，所以，封裝體內部可動顆粒的主要來源之一是共晶貼片過程中產生的焊料懸浮氧化物顆粒。

國內外對控制該懸浮氧化物顆粒也采取了一定的方法，如在共晶貼片過程中引入助焊劑，但助焊劑的引入，可能對芯片表面及側面造成不可預計的沾污，同時，助焊劑對封裝體內部的氣氛也有極大的影響，可能造成封裝腔體內水汽等氣氛含量超標而使器件失效。第二種方法是在共晶貼片過程中使用N₂/H₂混合氣體，但氫氣是易燃氣體，對安全生產提出了更高的要求，亦不適用于批量生產加工過程。第三種方法是使用氮氣作為保護氣體，但普通的氮氣腔體，或為全密封狀態，氮氣不能高速流動，且無法實現分步驟放置管殼、焊料、持芯片共晶摩擦等過程，或為半敞開狀態，氮氣在流動的過程中附帶空氣混雜而使其純度不高，未能實現共晶區域的局部高純氮氣環境，或不能快速流過焊料表面而使焊料表面本身的氧化膜無法破裂，無法形成新的無氧化表面，或加熱器功率不足，無法迅速補償由于快速熱對流造成的熱量損失，未能達到共晶貼片后焊料表面形成新的光亮圓潤的表面的目的。以上方法，均未能從根本上解決共晶貼片過程中產生的焊料懸浮氧化物顆粒問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種極少產生焊料表面懸浮氧化物顆粒的共晶貼片方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

1.一種極少產生焊料表面懸浮氧化物顆粒的共晶貼片方法，所述方法包括以下步驟：

(a)將小型半密閉共晶貼片裝置中的加熱板通電預熱，溫度達到200℃并穩定后，從小型半密閉腔體側面氮氣進氣口通入氮氣30秒，將管殼置于加熱板上，蓋上中心有邊長為8～12mm正方形開孔的平板上蓋，在管殼上放置焊料片，用共晶吸頭抓取芯片按壓于焊料片上，施加80g-100g的壓力使芯片底面通過焊料片與管殼緊密接觸；

(b)保持連續通入氮氣，使加熱板迅速升溫至360℃±10℃，用共晶吸頭攜帶芯片與焊料片施加在管殼水平橫向和縱向的摩擦，共晶貼片結束后，直至加熱板冷卻至200℃以下，關閉氮氣，共晶吸頭離開芯片表面，共晶貼片過程完成。

進一步，所述氮氣純度須≥99.999％。

進一步，所述通入氮氣的流速20L/min以上，且流經熔化后的焊料表面。

進一步，使加熱板迅速升溫至360℃±10℃，升溫速率不低于100℃/秒。

進一步，其特征在于，加熱板的功率≥1000W。