用于封装集成电路的方法

摘要

本发明公开了一种用于封装集成电路的方法，该方法包括：将包含焊料环的盖板盖在待封装的集成电路的管壳上；在盖板的中部放置分压环，分压环设计成其周长与盖板的周长的比值介于0.6～1之间；利用压力源在分压环的中部施加压力，将盖板相对于管壳压紧；将压紧的集成电路放置于烧结炉中加热，熔化焊料环。本发明在封装集成电路过程中，对所施加的压力的大小和分布情况可以得到很好的控制，使得焊料环在熔解过程中能流淌充分且均匀，焊料固化后空洞大幅度减少。

权利要求

1.用于封装集成电路的方法，包括：

将包含焊料环的盖板盖在待封装的集成电路的管壳上；

在所述盖板的中部放置分压环，所述分压环设计成其周长与所述盖板的周长的比值介于0.6～1之间；

利用弹性夹具在所述分压环的中部施加压力，将所述盖板相对于所述管壳压紧，所述弹性夹具包括上夹板和下夹板，所述下夹板的夹持端上可拆卸地设置有表面平整的刚性套块；

将压紧的集成电路放置于烧结炉中加热，熔化所述焊料环。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分压环设计成其周长与所述盖板的周长的比例为0.8。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述分压环的形状是与盖板的形状相应的矩形，对应的分压环的边长与盖板的边长比值为0.8。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述分压环为包含Al2O3的陶瓷片。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述弹性夹具设置成在所述分压环的中部施加的压力F满足:F＝k×C，其中k为0.1～0.2N/mm，C为所述盖板的周长。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述k为0.15N/mm。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述弹性夹具能够耐333℃±5℃。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述上夹板和下夹板通过枢轴枢转连接，围绕所述枢轴布置有螺旋连接件，所述螺旋连接件的一端抵靠上夹板，另一端抵靠下夹板。

说明书

用于封装集成电路的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及集成电路电子封装领域，特别涉及用于封装集成电路的方法。

背景技术

[0002] 目前带金锡合金焊料环的集成电路的密封过程一般采用烧结的方法。在烧结过程中借助外力对盖板和管壳之间的焊料施加一个压力，保证焊料熔焊过程中流淌充分。图1为现有技术中对集成电路施加压力的示意图。如图1所示，放置在集成电路20的盖板21上的分压环30的边长相对盖板21的边长很小，与这个边长相对较小的分压环30配套使用的夹具10也相应很小。现有技术中夹具10所施加的力往往过于集中在盖板21的中部，压力大小和分布情况不能得到精确控制；此外，管壳22的引脚直接放置在夹具10的下底板上，受夹具长度的限制，部分引脚会置于夹具10的外部，这会导致：如果夹具10所施加的压力过大，不仅容易损坏管脚，而且会造成受力不均，出现焊料外溢的情况；如果该压力过小，则会出现焊料空洞率高的问题。图2为现有技术中集成电路20的X射线照相图。如图2所示，该图中有多个小的焊料空洞(空洞位于边缘的黑色部分)，这说明集成电路20成品中的焊料流淌不均，空洞率较大，其不符合GJB548B筛选检验流程中对密封区空洞率的要求。

发明内容

[0003] 为了解决集成电路在封装过程中，对所施加的压力的大小和分布情况不能精确控制，导致焊料环在熔解过程中能流淌不充分、不均匀，焊料固化后空洞率大的问题。

[0004] 本发明提出了一种用于封装集成电路的方法，该方法包括：

[0005] 将包含焊料环的盖板盖在待封装的集成电路的管壳上；

[0006] 在所述盖板的中部放置分压环，所述分压环设计成其周长与所述盖板的周长的比值介于0.6～1之间；

[0007] 利用压力源在所述分压环的中部施加压力，将所述盖板相对于所述管壳压紧；

[0008] 将压紧的集成电路放置于烧结炉中加热，熔化所述焊料环。

[0009] 在一些实施方式中，该分压环设计成其周长与所述盖板的周长的比例为0.8。

[0010] 在一些实施方式中，该分压环的形状是与盖板的形状相应的矩形，对应的分压环的边长与盖板的边长比值为0.8。

[0011] 由此，本实施方式可以通过实验得出：在其它工艺条件相同的情况下，随着分压环与盖板的周长(或者边长)的比例的增加，压力源对其所施加的压力的大小和分布情况的控制能力在不断增强。当该比例达到0.6时，压力源对其所施加的压力的大小和分布情况的控制能力趋于平稳。当该比例超过1时，即分压环的边缘部分超出了盖板的边缘部分，由于受到压力源尺寸的限制，压力源对其所施加的压力的大小和分布情况的控制能力变得不太稳定，且随着分压环尺寸的增加，其材料消耗也增加。在本实施方式中，分压环设计成其周长与所述盖板的周长的比例为0.8，此时，不仅压力控制效果达到最佳，且分压环的材料也相对较省。此时焊料环在熔解过程中能流淌得更充分、更均匀，焊料固化后空洞率会大幅度减少。

[0012] 在一些实施方式中，该分压环为包含Al2O3的陶瓷片。

[0013] 由此，本实施方式的分压环采用包含Al2O3的陶瓷片，其硬度高，平整度好，高温下无变形，无气体产生。保证了分压环在封装集成电路时的高温、高压的环境下状态稳定，且能与盖板表面紧密贴合，更利于压力大小和分布情况的精确控制。

[0014] 在一些实施方式中，所述压力源设置成在所述分压环的中部施加的压力F满足:F＝k×C，其中k为0.1～0.2N/mm，C为所述盖板的周长。

[0015] 在一些实施方式中，所述k为0.15N/mm。

[0016] 由此，本实施方式通过大量实验可以得出：当k为0.1～0.2N/mm时，在分压环的中部施加的压力F可以将熔解的焊料环压得非常瓷实，焊料固化后空洞率会大幅度减少，且不会出现压力过大导致焊料溢出的情况。当k是0.15N/mm时压力的控制效果最优。

[0017] 在一些实施方式中，所述压力源为能够耐温度高达333℃±5℃的弹性夹具。

[0018] 由此，本实施方式所选用的弹性夹具操作简单方便，可以在高温(333℃±5℃)的情况下有效的固定所封装的基础电路，且可以提供高于现有技术中的压力。

[0019] 在一些实施方式中，所述弹性夹具包括上夹板和下夹板，所述下夹板的夹持端上可拆卸地设置有表面平整的刚性套块。

[0020] 在一些实施方式中，所述上夹板和下夹板通过枢轴枢转连接，围绕所述枢轴布置有螺旋连接件，所述螺旋连接件的一端抵靠上夹板，另一端抵靠下夹板。

[0021] 由此，本实施方式采用的弹性夹具包括上夹板和下夹板，弹性夹具夹持分压环时呈面接触，接触面积大，使得所施加的压力的大小和分布情况能够得到很好的控制。另外，在下夹板的夹持端上可拆卸地设置有表面平整的刚性套块，该刚性套块可作为集成电路的承载平台，不仅可以很好的固定集成电路，防止引脚损坏，还可以起到分压的作用。另外，因为该刚性套块具有一定的厚度，这可以增大夹具的张角，从而可以增加所施加的压力。

[0022] 本发明可以通过简易的硬件来解决集成电路在封装过程中，对所施加的压力的大小和分布情况的不能精确控制的问题，使得焊料在熔解过程中能流淌充分且均匀，焊料固化后空洞大幅度减少。

附图说明

[0023] 图1为现有技术中对集成电路施加压力的示意图；

[0024] 图2为现有技术中集成电路的X射线照相图；

[0025] 图3为本发明一实施方式的压力源的示意图；

[0026] 图4(a)为图3中刚性套块的正视图的示意图；

[0027] 图4(b)为图3中刚性套块的侧视图的示意图；

[0028] 图5为本发明一实施方式的对集成电路施加压力的示意图；

[0029] 图6为本发明一实施方式的用于封装集成电路的方法示意图；

[0030] 图7为本发明一实施方式的X射线照相图。

具体实施方式

[0031] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对发明作进一步详细的说明。虽然附图中显示了本公开示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻的理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

[0032] 图3为本发明一实施方式的压力源的示意图。如图3所示，该压力源为弹性夹具100。该弹性夹具100包括上夹板101和下夹板102，所述下夹板102的夹持端上可拆卸地设置有表面平整的刚性套块103。该上夹板101和下夹板102通过枢轴104枢转连接，围绕所述枢轴104布置有螺旋连接件105，所述螺旋连接件105的一端抵靠上夹板101，另一端抵靠下夹板102。

[0033] 在本实施方式中，弹性夹具100采用耐高温材料，该材料要求化学性质稳定，加热环境中不易挥发气体，在高温(333℃±5℃)下不能失效。该弹性夹具100可以是弹簧夹，例如铁弹簧、钼片弹簧等。只要保证在上述的环境中不失效且能提供类似大小的压力，也可以采用其它类型的金属弹簧。

[0034] 在本实施方式中，弹性夹具100夹持分压环时二者呈面接触，接触面积大，使得所施加的压力的大小和分布情况能够得到很好的控制。

[0035] 图4(a)和图4((b)分别为图3中刚性套块的正视图和侧视图的示意图。如图4所示，该刚性套块上一侧设置有一开口，此开口正好容得图3中夹具100的下夹板102的夹持端插入。

[0036] 在本实施方式中，在下夹板的夹持端上可拆卸地设置有表面平整的刚性套块，该刚性套块可作为集成电路的承载平台，不仅可以很好的固定集成电路，还可以起到分压的作用。另外，因为该刚性套块具有一定的厚度，正好使得集成电路的引脚置于刚性套块之外，与刚性套块和下夹板均不接触，不仅可以防止引脚损坏，还可以防止压力不均。另外，这可以增大夹具的张角，从而可以增加所施加的压力。

[0037] 图5为本发明一实施方式的对集成电路施加压力的示意图。如图5所示，图3中的弹性夹具100的下夹板102的夹持端上的刚性套块103作为承载平台，在该平台上放置待封装的集成电路20的管壳22(例如型号为PGA84的管壳)，该平台起到分压的作用，另外该管壳22的引脚正好置于刚性套块103的外部，避免了与刚性套块130和下夹板102直接接触，这样就解决了现有技术中的如下问题：管壳22的引脚直接放置在弹性夹具100的下底板上，受弹性夹具100长度的限制，部分引脚会置于弹性夹具100的外部，如果弹性夹具100所施加的压力过大，不仅容易损坏管脚，而且会造成受力不均，出现焊料外溢的情况；如果该压力过小，则会出现焊料空洞率高的问题。

[0038] 将带有金锡合金焊料环的盖板21盖在管壳22上，再在盖板21的中部放置分压环30，弹性夹具100的上夹板101夹持在分压环30的中部。该集成电路20封装时，各器件呈水平放置。

[0039] 由图5可知，放置在集成电路20的盖板21上的分压环30的边长占盖板的边长的比例要比现有技术中大得多，与这个边长相对较大的分压环30配套使用的夹具100也相应较大且其夹持部与分压环30呈面接触，这不仅可以提供较大的压力，且压力大小和分布情况都可以得到精确控制。

[0040] 本实施方式通过大量实验可以得出：当k为0.1～0.2N/mm时，在分压环的中部施加的压力F可以将熔解的焊料环压得非常瓷实，焊料固化后空洞率大幅度减少，且不会出现压力过大焊料溢出的情况。当k是0.15N/mm时控制效果最优。

[0041] 图6为本发明一实施方式的用于封装集成电路的方法示意图。如图6所示，用于封装集成电路的方法包括以下步骤：

[0042] S601：将包含焊料环的盖板盖在待封装的集成电路的管壳上。

[0043] S602：在盖板的中部放置分压环。

[0044] 在本实施方式中，分压环可以采用耐高温，化学性质稳定，加热环境中不易挥发气体的材料。

[0045] 在本实施方式中，分压环为包含Al2O3的陶瓷片。

[0046] 由此，本实施方式采用包含Al2O3的陶瓷材料的分压环，其硬度高，平整度好，高温下无变形，无气体产生。保证了分压环在封装集成电路时的高温、高压的环境下状态稳定，且能与盖板表面紧密贴合。更利于压力大小和分布情况的精确控制。

[0047] 在一些实施方式中，该分压环设计成其周长与所述盖板的周长的比例的区间为[0.6，1]。

[0048] 在一些实施方式中，该分压环设计成其周长与所述盖板的周长的比例为0.8。

[0049] 下面做了九组实验，来验证在其它工艺相同(例如压力源相同，加热时间相同，加热温度相同。)的条件下，不同尺寸的分压环与相同尺寸的盖板对封装集成电路成品的焊料空洞率的影响。

[0050] 在本实施方式中，分压环的形状是与盖板的形状相应的矩形，盖板边长为23.876mm。对应该盖板采用了九种不同尺寸的分压环，其它工艺相同的情况下：

[0051] 第一组实验：

[0052] 分压环的边长为9.550mm，其占盖板边长40％。对该集成电路的成品进行X射线照相，由其照相图可知，集成电路成品的焊料中的空洞较多。

[0053] 第二组实验：

[0054] 分压环的边长为11.938mm，其占盖板边长50％。对该集成电路的成品进行X射线照相，由其照相图可知，集成电路成品的焊料中的空洞率较第一组试验要小一些。

[0055] 第三组实验：

[0056] 分压环的边长为14.325mm，其占盖板边长60％。对该集成电路的成品进行X射线照相，由其照相图可知，集成电路成品的焊料中的空洞基本看不到。这说明焊料流淌均匀，空洞率较小。

[0057] 第四组实验：

[0058] 分压环的边长为16.713mm，其占盖板边长70％。对该集成电路的成品进行X射线照相，由其照相图可知，集成电路成品的焊料中的空洞基本看不到。这说明焊料流淌均匀，空洞率较小。

[0059] 第五组实验：

[0060] 分压环的边长为19.100mm，其占盖板边长80％。对该集成电路的成品进行X射线照相，由其照相图可知，集成电路成品的焊料中的空洞基本看不到。这说明焊料流淌均匀，空洞率较小。

[0061] 第六组实验：

[0062] 分压环的边长为21.488mm，其占盖板边长90％。对该集成电路的成品进行X射线照相，由其照相图可知，集成电路成品的焊料中的空洞基本看不到。这说明焊料流淌均匀，空洞率较小。

[0063] 第七组实验：

[0064] 分压环的边长为23.876mm，其占盖板边长100％。对该集成电路的成品进行X射线照相，由其照相图可知，集成电路成品的焊料中的空洞基本看不到。这说明焊料流淌均匀，空洞率较小。

[0065] 第八组实验：

[0066] 分压环的边长为28.651mm，其占盖板边长120％。对该集成电路的成品进行X射线照相，由其照相图可知，集成电路成品的焊料中出现了一些小的空洞。

[0067] 第九组实验：

[0068] 分压环的边长为35.814mm，其占盖板边长150％。对该集成电路的成品进行X射线照相，由其照相图可知，集成电路成品的焊料中出现了一些小的空洞。

[0069] 由此，本实施方式通过实验可以得出：在其它工艺条件相同的情况下，随着分压环与盖板的边长的比例的增加，压力源对其所施加的压力的大小和分布情况的控制能力在不断增强。当该比例达到0.6时，压力源对其所施加的压力的大小和分布情况的控制能力趋于平稳。当该比例超过1(即分压环的边缘部分超出了盖板的边缘部分)时，由于受到压力源尺寸的限制，压力源对其所施加的压力的大小和分布情况的控制能力变得不太稳定，集成电路成品的焊料中出现了一些小的空洞，且随着分压环尺寸的增加，其材料消费也增大。

[0070] 在本实施方式的分压环设计成其边长与所述盖板的边长的比例为0.8，此时，压力控制效果不仅最好，且分压环的材料相对较省。此时焊料环在熔解过程中能流淌得更充分、更均匀，焊料固化后空洞大幅度减少。

[0071] 另外，可以按需要将分压环设计成环形、三角形和椭圆形等形状。

[0072] S603：利用压力源在所述分压环的中部施加压力，将所述盖板相对于所述管壳压紧。

[0073] 在本实施方式中，该压力源为图3所述弹性夹具。

[0074] 在本实施方式中，所述压力源设置成在所述分压环的中部施加的压力F满足:F＝k×C，其中k为0.1～0.2N/mm，C为所述盖板的周长。

[0075] 在一些实施方式中，所述k为0.15N/mm。

[0076] 由此，本实施方式通过大量实验可以得出：当k为0.1～0.2N/mm时，在分压环的中部施加的压力F可以将熔解的焊料环压得非常瓷实，焊料固化后空洞大幅度减少，且不会出现压力过大焊料溢出的情况。当k是0.15N/mm时控制效果最优。

[0077] S604：将压紧的集成电路放置于烧结炉中加热，熔化所述焊料环，完成集成电路的封装。

[0078] 图7为本发明一实施方式的X射线照相图。如图7所示，该图中基本不存在图1所示的焊料中的空洞，说明焊料流淌均匀，空洞率较小，符合GJB548B筛选检验流程中对密封区空洞率的要求。

[0079] 以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。