[发明专利]一种面向芯片级器件的焊点制备方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于电子封装技术领域，具体涉及一种芯片级器件的焊点制备方法及装置。

背景技术

随着电子产品向轻、薄、短、小且功能多样方向发展，要求电子芯片封装的密度高、具有良好的电和热性能、可靠性好、成本低。一般的芯片级器件为了方便连接，都采用焊点的方法实现电气连接，焊点的制作质量直接影响器件电气性能，而且随着电子器件的微型化，焊点的大小也正向微型化发展。

目前现有的焊点制作方法包括蒸发沉淀、印刷、电镀、微球法、黏点转移法、SB2-Jet法、溶液滴喷射法等。

蒸发沉淀法通常采用金属掩膜来形成钎料焊点图案，钎料蒸发后在焊盘上形成焊点且要经过进一步的重熔以形成球形焊点，这种方法繁琐且精度不高，不适合加工高精度和微型焊点。印刷法是通过大量采用模板印刷方法，通过涂刷器和模板将钎料刷在焊盘上，这种方法限制于不能均匀分配焊料体积，影响模板印刷工艺质量的因素很多，且如果用化学腐蚀的方法来制作模板精度不高，而用激光切割比较贵。钉头焊点使用标准线连接过程以形成焊点，焊点形成过程与线连接过程相同，不同之处在于丝端成球后，在球上端加热使其断开，获得的焊点形状多为蘑菇状和钉头状。微球法先将钎料微球放于特定容器中，通过震荡容器使微球跳到一定的高度，带有吸孔的载板获得微球，再通过超声震荡工艺去除多余的微球，随后通过图像处理方法来检测吸孔与微球位置准确性，若发现多余微球则去除，缺少微球则补充。当保证微球的位置与数量准确后，再将微球从载板向器件焊盘转移。SB2-Jet方法相当于一个改进的微球法系统，掷球系统和喷射系统综合在一起，由于激光被直接用于局部重熔，不需要额外的重熔设备。用SB2-Jet法可获得直径在80μm～120μm的钎料球。钎料液滴喷射（印刷）技术采用CAD控制喷射，分为连续型和按需型两类。钎料液滴经过偏移电场喷射到焊盘上。通常连续型喷射液滴直径是喷嘴直径的两倍，在喷嘴周围采用惰性气体，可促进液滴断开，也可防止钎料氧化，这种方法工艺较复杂。

中国专利201210010675公开了一种基于静电喷印技术制备高精度阵列布置图案的方法和装置，其利用静电纺丝喷印的原理，在电场的作用下使极化溶液脱离表面张力形成喷点或丝，但其仅是用于静电纺丝领域，而且对流量大小无法控制，而焊点对焊料均匀性要求很高，特别是微米级的面向芯片器件的焊点，其只有足够均匀的焊料才能保证焊点的电学性能。另外，这种方式对纺丝内部结构也无法进行调节，在需要应用不同结构的纺丝时也无法适用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题或改进需求，本发明提供一种芯片级器件的焊点制备方法和装置，其目的在于通过利用电流体喷印方式和流量分配装置，制备微米级的焊点，解决目前存在的焊点焊料分配不均匀，焊点精度不高而影响器件电学性能的问题。

按照本发明的一个方面，提供一种面向芯片级器件的焊点制备装置，其利用电流体喷印在器件表面制备出微米级焊点，其特征在于，该装置具体包括：

溶液容器，用于提供制备焊点的焊料溶液；

流量分配器，其上设置有阵列布置的多个喷嘴，其与所述溶液容器连通，焊料溶液通过所述喷嘴喷出；

器件固定板，其通过一底板固定在喷嘴下方，其上平铺有待制备焊点的器件，且该器件固定板与所述喷嘴通过高压发生器相连，使得在两者之间形成高压电场；

其特征在于，该装置中还包括管芯模，其包括呈阵列布置的多个管芯，且所述各管芯一一对应配合插入套装在所述喷嘴中，从而在各喷嘴和管芯之间的空隙内形成容纳焊料溶液的空间，在所述电场的作用下，焊料溶液通过该喷嘴中的该空间进行流量分配后喷出形成喷点或喷丝，并滴落于器件表面，从而形成焊点。

作为本发明的进一步优选，所述各管芯与对应的喷嘴中心重合或不重合，两者在径向上的相对位置可调，从而可调节各管芯与对应的喷嘴之间的空隙，作为流量分配路径，从而调整从喷嘴出来的喷丝速度和流量。

作为本发明的进一步优选，所述管芯为实心杆或空心管，其位于喷嘴喷口端的端部为尖状或圆角，管芯在喷嘴内轴向可调，使得管芯端部与喷嘴喷口端部相对位置可变，从而使得喷出的溶液形成不同形状的焊点。

作为本发明的进一步优选，所述管芯凸出于对应的喷嘴喷口外或位于喷口内。

作为本发明的进一步优选，所述管芯为空心管，其管体内可通入气体或注入另一种焊料溶液并可通过对应的喷嘴喷出，从而形成空心焊点或形成由多种焊料形成的焊点。

作为本发明的进一步优选，该装置还包括与器件固定板连接的振动发生器，其用于带动所述器件固定板沿一定方向振动，以拉断喷丝形成焊点。