一种功率电子焊料层中可控空洞的制作方法

技术领域

本发明涉及功率电子模块焊接技术领域，特别涉及一种功率电子焊料层中可控空洞的制作方法。

背景技术

功率电子模块焊接过程中芯片和衬板子单元的焊接需借助于焊膏工艺，其所用的锡膏含有大量的助焊剂(含量10％至15％)，因此在功率电子模块封装中大面积焊料层中不易挥发，造成的助焊剂残留会使得焊料层空洞缺陷较多，对产品可靠性产生重大影响。而由于空洞在回流过程形成的随机性，导致对于空洞的研究难以定量化开展，且几乎没有学者能够通过实验控制焊料层空洞的多种特征参数如空洞率、空洞尺寸、空洞位置分布等，不能对焊料层空洞缺陷对可靠性寿命演变的影响作用进行规律性实验验证。

发明内容

本发明提供了一种功率电子焊料层中可控空洞的制作方法，其目的是为了准确控制焊料层空洞的特征参数。

为了达到上述目的，本发明提供了一种功率电子焊料层中可控空洞的制作方法，包括以下步骤：

S1：在衬板与芯片上涂覆阻焊层，然后烘干；

S2：将设定好空洞图案的遮光板分别与衬板和芯片贴合，并利用紫外光进行曝光，形成阻焊区域，然后进行显影清洗，去除未曝光部分的阻焊层，得到阻焊空缺区域；

S3：清洗后进行烘烤固化，然后依次用稀盐酸和无水乙醇清洗；

S4：在衬板上贴附焊片后，将芯片放置在焊片上，并将衬板和芯片的阻焊区域对齐，然后进行回流焊，完成焊接。

优选地，所述S1中，涂覆时利用旋涂设备旋涂甩平，将绿油旋涂均匀。

优选地，所述旋涂转速为4000～5000转/min。

优选地，所述阻焊层为阻焊绿油。

优选地，所述阻焊层中绿油与固化剂的质量比为4:1。

优选地，所述遮光板为镂空玻璃板，所述镂空玻璃板对应需要贴片的区域为不透光区域，不透光区域尺寸等于或大于芯片尺寸。

优选地，紫外光为10～20W，曝光时间为8～10min。

优选地，显影清洗时首先用显影粉：去离子水的质量比约为1:10～1:9的溶液清洗，然后用去离子水清洗。

优选地，所述固化温度为120～150℃，固化时间为10min。

优选地，所述S4中，贴附焊片时使焊片不跨越不同的封闭阻焊空缺区域。

优选地，所述S4完成后对产品进行X-Ray检验分析。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明提供的一种功率电子焊料层中可控空洞的制作方法，通过在衬板上表面和芯片背部设定所需的阻焊区域，实现该区域无焊锡填充而出现空洞图案，能够保证准确调控焊料层空洞的多种特征参数如空洞率、空洞尺寸、空洞位置分布等，工艺流程简单，与现有工艺融合度高，方便量化研究空洞缺陷的各个参量对焊料层服役可靠性的影响规律，有利于进一步指导并优化焊料层缺陷检测的评估标准。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

【附图标记说明】

1-衬板；2-芯片；3-阻焊层；4-紫外光；5-遮光板；6-阻焊区域；7-焊片。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种功率电子焊料层中可控空洞的制作方法，过程如下：

S1：在衬板1上表面与芯片2背面涂覆阻焊层3(阻焊绿油)，其中，绿油：固化剂的质量比为4:1，利用旋涂设备旋涂甩平，将阻焊绿油旋涂均匀，旋涂转速为4000～5000转/min；

S2：利用设定好空洞图案的遮光板5分别与已经烘烤干燥的衬板1和芯片2贴合；

设定图案的遮光板5为镂空玻璃板，所设定图案对应需要贴片的区域设定为不透光区域，不透光区域尺寸与芯片2相同或根据工艺所需适当调大，曝光时，将该遮光板5与衬板1位置对准，并且防止有间隙而造成曝光区域增大。

然后利用紫外光4进行曝光，其中，紫光灯为10～20W，曝光时间为8～10min；

完成后进行显影清洗(显影粉：去离子水的质量比为1:10)，去除未曝光部分的绿油，裸露出衬板铜层，并留下所设定空洞图案的阻焊区域6；并利用去离子水清洗表面；

S3：进行烘烤固化，固化温度为120～150℃，固化时间为10min；

然后用稀盐酸(等离子清洗)清洗烘烤时衬板的氧化表面，再用无水乙醇清洗；

S4：最后进行焊片7贴装，保证焊片7的放置位置大致对准阻焊空缺区域，可有些许轻微偏差，但焊片7不能跨越不同的封闭阻焊空缺区域，以免造成回流过程焊锡熔融流至其他区域。

利用专用贴片设备将芯片2放置堆叠在焊片7上方，保证阻焊空缺区域对齐，最后进行回流。焊片7在熔化时能够润湿阻焊空缺区域，而阻焊区域6的焊片7在熔化时会缩成球状液滴，不能润湿焊接。

对焊接完成的功率电子产品进行X-Ray检验分析，发现焊料层中出现的空洞图案与所设定遮光板的图案一致，完成样品制备。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。