[发明专利]一种陶瓷柱栅阵列元器件的植柱装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷柱栅阵列元器件的植柱装置及方法，属于陶瓷电子元器件封装技术领域。

背景技术

现代集成电路技术飞速发展，集成电路的小型化、高速化和高可靠性要求电子元器件向小型化和集成化转变，同时促使新的封装技术也随之不断出现和发展。球栅阵列封装作为当今大规模集成电路的主要封装形式在不同领域得到广泛的应用。陶瓷球栅阵列封装作为球栅阵列封装的一种封装形式具有电热性能好、气密性强、抗湿性能好和可靠性高的优点。陶瓷柱栅阵列封装是陶瓷球栅阵列封装的发展和改进，用柱栅取代球栅，大大环节了氧化铝陶瓷外壳与环氧树脂印制电路板之间由于热膨胀系不匹配带来的热疲劳问题，从而提高了组装的可靠性。陶瓷柱栅阵列封装可实现很多逻辑和微处理器功能，其封装形式决定其耐高温、耐高压和高可靠性的特性，适用于大尺寸和多I/O的情况。因此在电子产品制造领域占有重要的地位。相对于球栅阵列，柱栅阵列的直径小、高度高、不易固定，使得陶瓷柱栅阵列封装的工艺技术存在难度。而焊柱的共面性和位置度是植柱工艺质量的两个主要考核指标，其直接关系到陶瓷柱栅阵列器件表贴工艺的质量和可靠性。能否开发出一种高精度陶瓷柱栅阵列元器件植柱装置及方法，确保焊柱的位置度和共面性，是制约陶瓷柱栅阵列元器件在我国电子产品制造领域中应用的重大瓶颈之一。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种陶瓷柱栅阵列元器件的植柱装置及方法，该装置及方法能够使得陶瓷柱栅阵列元器件的焊柱具有良好的位置度和共面性，而且有效控制了焊点处的空洞率，保证了陶瓷柱栅阵列元器件组装到板级时表贴工艺的质量，操作简便。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提出了一种陶瓷柱栅阵列元器件的植柱装置，该装置从下往上依次包括底座、焊柱平整化机构、焊柱定位机构、陶瓷外壳定位机构和上盖；

底座为中心带有凸台的平板，凸台的高度根据焊柱平整化的厚度而决定；

焊柱平整化机构为中空的平板；平板的一个侧边为切削边，即该边从边缘到中心的厚度逐渐变小；焊柱平整化机构的中空部位与底座的凸台相匹配；

焊柱定位机构为一平板，是由数块相同厚度的网板组合而成。其中心带有与待焊接焊柱直径相适应的植柱孔；

陶瓷外壳定位机构为中空的平板，陶瓷外壳定位机构的每个侧边各带有一限位台，四个限位台组成的空间与陶瓷外壳相匹配；每两个限位台之间的中空部分用于回流焊过程中助焊剂的挥发以及热量的传导；

上盖为中空的平板，用于与焊柱平整化机构进行连接并通过螺钉将焊柱定位机构和陶瓷外壳定位机构组合在一起；

焊柱平整化机构、焊柱定位机构、陶瓷外壳定位机构和上盖用螺钉固定连接，底座与焊柱平整化机构用螺钉固定连接；连接后，陶瓷外壳定位机构和焊柱定位机构的植柱孔都位于上盖的中空部位。

本发明提出了一种陶瓷柱栅阵列元器件的植柱方法，该方法的步骤为：

1)将焊柱平整化机构、焊柱定位机构、陶瓷外壳定位机构和上盖用螺钉固定连接，然后再用螺钉将底座与焊柱平整化机构固定连接；

2)将待焊接焊柱按照陶瓷外壳焊盘分布的要求放置在焊柱定位机构的植柱孔中，并穿过植柱孔至底座的凸台上；

3)在陶瓷外壳的焊盘上印刷焊锡膏，将陶瓷外壳放置于焊柱上，使焊锡膏与待焊接焊柱充分接触，并通过陶瓷外壳定位机构上的限位台将陶瓷外壳进行定位；

4)将放置有陶瓷外壳的植柱装置放于回流炉内进行焊点的回流焊，待植柱装置冷却后将底座取下，用切削工具通过焊柱平整化机构的切削边对焊柱表面进行平整化处理，最后将植好焊柱的陶瓷外壳即元器件从植柱装置中取出。

有益效果

本发明通过焊柱定位机构精确的限定了焊柱的位置，使得陶瓷柱栅阵列元器件植柱后焊柱的位置度好；

本发明通过陶瓷外壳定位机构限位凸台之间的中空部位将回流焊过程中助焊剂产生的气体有效的散出，并使热量有效的进行传导，使得回流焊后焊点处的空洞率得到控制；

本发明通过焊柱平整化机构并结合切削工具使得陶瓷柱栅阵列元器件植柱后焊柱的表面平整，焊柱表面的共面性较好；

本发明将焊柱平整化机构、焊柱定位机构、陶瓷外壳定位机构和上盖先用螺钉固定连接，然后再将底座与焊柱平整化机构用螺钉固定连接，方便底座的拆除；

本发明中的焊柱定位机构和陶瓷外壳定位机构是由使用激光进行精密加工的厚度为0.1～0.6mm的网板组合而成；由于其加工精度较高，使用多块网板组合在一起后整体装置的精度也较高，满足陶瓷柱栅阵列元器件对焊柱植柱精度的要求。

附图说明