[发明专利]一种用于CuCGA器件的植柱方法

说明书

一种用于CuCGA器件的植柱方法。本发明涉及微电子封装技术领域，具体涉及一种CGA器件的植柱方法。为解决CuCGA器件阵列铜柱植柱难度大、植柱质量受现有植柱装置影响而表现出的焊接传热问题、焊点气孔问题。本发明首先在阵列排布的焊盘上印刷焊锡膏，并通过回流焊实现焊盘上的植球；将铜柱代替钻头装夹于微型高精度钻床的夹头中，并使铜柱位于待植柱焊盘上方并与焊盘中心对中后，利用钻床带动铜柱旋转并下压钻入焊球内预定深度后，停止铜柱的运动，至焊球冷却后夹头打开并提起，铜柱留在焊盘上焊球中，完成单个铜柱的植柱；然后重复植柱步骤以实现每个阵列排布的焊盘上的铜柱的植柱过程，并保证植柱后阵列铜柱露出端共面。本发明用于CuCGA器件的植柱。

技术领域

本发明涉及微电子封装技术领域，具体涉及一种CGA器件的植柱方法。

背景技术

高密度、无铅化、高可靠性封装是近年电子产品制造的努力方向。面阵列排布焊点的封装形式在单位面积上的输入/输出(I/O)数量较周边引脚封装形式呈现几何级数的增加，促进了高密度封装技术的发展。但器件的可靠性却并没有得到同步提高，依据加速寿命试验数据和分析，由于引脚对应力的吸收作用，周边引脚封装形式的典型器件QFP(QuadFlat Package)的焊点疲劳寿命大约是常用无引脚面阵列封装形式的典型器件PBGA(Plastic Ball Grid Array)焊点的2-3倍。

由于面阵列封装器件的热疲劳寿命随封装尺寸增加而降低，对于高频率、高功率、高I/O的大芯片封装以及高可靠性要求的航空、航天、军工用电子器件封装，通常需要采用CGA(Column Grid Array)封装形式替代BGA(Ball Grid Array)封装，以借助高度更高的钎料柱来提高器件的散热能力并有效缓解陶瓷芯片载体基板与树脂印刷电路板之间TCE(Thermal Coefficient of Expansion)差异引起的应力。尽管如此，采用钎料柱的大芯片CCGA(Ceramic Column Grid Array)器件的平均寿命较小尺寸芯片CBGA(Ceramic BallGrid Array)器件寿命约低1000个循环，甚至更差。

同时，CCGA器件的高铅钎料柱互连并不符合无铅化封装的要求，CGA封装的应用处于尴尬境地。IBM公司于2005年采用铜柱(所述“铜柱”为铜圆柱)代替高铅钎料柱，称为陶瓷铜柱栅阵列(CuCGA-Ceramic Copper Column Grid Array)封装，由于热循环期间柔韧铜柱易于挠曲变形，互连内部的应力能够被部分释放，因此，铜柱互连的CuCGA器件较钎料柱互连的CCGA器件的热疲劳寿命显著提高。

钎料柱或铜柱在焊接前必须首先阵列垂直排布于印刷有焊锡膏的阵列排布的焊盘上，但目前的应用现状是，焊柱高度大、直径小、稳定性差的特点使得CGA器件的植柱工艺难度远大于BGA器件的植球工艺。CuCGA器件的植柱问题更是已经成为该高可靠性器件推广应用的瓶颈。目前的植柱方法存在以下问题：

目前现有植柱方法大多依靠单个金属钢网或多片金属钢网叠合、并设置压块进行焊接前及焊接过程中焊柱的对中和相对位置固定，其焊前焊柱放入钢网孔中和焊后金属钢网的拆卸所需间隙(钢网孔内径与焊柱外径之间的间隙)的存在使焊柱的垂直度、对中及固定效果变差(铜柱较钎料柱受影响程度更大)，焊柱放入金属钢网时及焊后钢网拆卸时还容易刮伤焊柱、使焊柱打弯，最终植柱质量、焊点成型质量及阵列焊柱端面的共面性均难以保证，同时金属钢网的制作成本也较高；另外焊接过程中钢网植柱装置的存在直接影响热源热量有效的传递到各焊接位置和焊锡膏中助焊剂气体的散发，导致回流焊工艺调试的难度加大和焊点气孔率的增加。

发明内容

本发明为了解决现有CuCGA器件阵列铜柱植柱难度大、植柱质量受植柱装置影响而导致的焊接传热问题、焊点气孔问题。

一种用于CuCGA器件的植柱方法，包括以下步骤：

步骤1、在阵列排布的焊盘上印刷焊锡膏；