一种射频组件的焊接方法

技术领域

本发明属于芯片焊装技术领域，更具体地，涉及一种射频组件的焊接方法。

背景技术

射频组件是一种能够完成射频信号传输的电器零件，可以通过发射电磁波的形式来传递信号。

相关技术中，射频组件采用金丝键合工艺来设计射频组件，具体是将未封装的裸芯片有源区面朝上，背对基板贴合后进行金丝键合，从而完成射频组件的焊接。

然而，上述这种金丝键合工艺在频率增大时，尤其是高频信号的时候，上述焊接方法会使得信号传输增长，损耗量大幅增加，进而达不到射频组件对高频信号的传输要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种射频组件的焊接方法，其目的在于提高射频组件对高频信号的传输要求，由此解决达不到高频信号的传输要求的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明提供了一种射频组件的焊接方法，所述焊接方法包括：

在芯片的各焊盘上沉积一层焊接层；

在基板上的各金属焊盘的表面镀镍金；

根据金属球的直径，对各所述金属焊盘的周向覆盖绿油，以限制焊接时所述金属球形成的液体的扩散；

通过再流焊接炉分别在各所述焊接层上和各所述金属焊盘上焊接所述金属球，所述焊接层上的所述金属球和所述金属焊盘上的所述金属球一一对应，并保证各所述金属焊盘焊接后的所述金属球处于同一高度处；

将各所述金属焊盘上的金属球和所述焊接层上相对应的金属球焊接在一起，形成连接体；

在相邻的所述连接体之间填充绝缘层，且所述绝缘层夹装在所述芯片和所述基板之间；

在所述芯片背离所述基板的板面平行铺设金属垫板，且所述金属垫板的面积大于所述芯片的面积；

通过导电胶液将所述金属垫板和所述基板上的接地焊盘连接在一起，且所述导电胶液位于所述芯片的外边缘处。

可选地，所述在芯片的各焊盘上沉积一层焊接层，包括：

在所述芯片的各焊盘上依次沉积铬层、铜层和金层。

可选地，所述在所述芯片的各焊盘上依次沉积铬层、铜层和金层，包括：

所述铬层的厚度为0.05-0.2μm，所述铜层的厚度为0.05-0.1μm，所述金层的厚度为1.5-2μm。

可选地，在所述在基板上的各金属焊盘的表面镀镍金之后，所述焊接方法还包括：

对各所述金属焊盘表面进行搪锡除金处理。

可选地，在所述通过再流焊接炉分别在各所述焊接层上和各所述金属焊盘上焊接所述金属球之前，所述焊接方法还包括：

在所述焊接层和所述金属焊盘上分别点涂助焊膏。

可选地，所述通过再流焊接炉分别在各所述焊接层上和各所述金属焊盘上焊接所述金属球，还包括：

焊接时的升温速率为1-2℃/s。

可选地，所述通过再流焊接炉分别在各所述焊接层上和各所述金属焊盘上焊接所述金属球，还包括：

根据各所述金属焊盘的面积，通过添加锡铅焊锡膏来焊接各所述金属焊盘和相对应的所述金属球。

可选地，所述金属球为锡球。

可选地，所述锡球的直径为100-150μm。

可选地，所述绝缘层为环氧树脂层。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

对于本发明实施例提供的一种射频组件的焊接方法，在对射频组件进行焊接时，首先，在芯片的各焊盘上沉积一层焊接层，从而便于后续实现芯片和金属球的焊接。然后，在基板上的各金属焊盘的表面镀镍金，从而满足高频信号传输需要。再然后，根据金属球的直径，对各金属焊盘的周向覆盖绿油，以限制焊接时金属球形成的液体的扩散。接着，通过再流焊接炉分别在各焊接层上和各金属焊盘上焊接金属球，焊接层上的金属球和金属焊盘上的金属球一一对应，并保证各金属焊盘焊接后的金属球处于同一高度处，从而便于后续将金属球焊接至高度一致，使得基板和芯片平行布置。接着，将各金属焊盘上的金属球和焊接层上相对应的金属球焊接在一起，形成连接体，从而实现基板和芯片的电连接。再接着，在相邻的连接体之间填充绝缘层，且绝缘层夹装在芯片和基板之间，从而使得各连接体之间绝缘。最后，在芯片背离基板的板面平行铺设金属垫板，且金属垫板的面积大于芯片的面积，并通过导电胶液将金属垫板和基板上的接地焊盘连接在一起，且导电胶液位于芯片的外边缘处，从而实现芯片接地，并避免接地焊盘面积相对较小，影响微波电路的插损。

也就是说，本发明提供的一种射频组件的焊接方法，通过金属球及再流焊接炉工艺将芯片的焊盘直接与基板焊接，引线电感小、信号间串扰小、信号传输延时短、电性能好，更利于产品高频信号的传输要求。

另外，本发明提供的焊接方法工艺简单、操作简单，通过再流焊接炉焊接金属球成本低，避免使用昂贵设备。

附图说明

图1是本实施例提供的一种射频组件的焊接方法的流程图；

图2是本实施例提供的另一种射频组件的焊接方法的流程图；

图3是本实施例提供的射频组件的第一状态图；

图4是本实施例提供的射频组件的第二状态图。

图中各符号表示含义如下：

1、芯片；11、焊接层；2、基板；21、金属焊盘；22、接地焊盘；3、金属球；4、连接体；5、绝缘层；6、金属垫板；7、导电胶液。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本实施例提供的一种射频组件的焊接方法的流程图，如图1所示，该焊接方法包括：

S101、在芯片1的各焊盘上沉积一层焊接层11。

S102、在基板2上的各金属焊盘21的表面镀镍金。

S103、根据金属球3的直径，对各金属焊盘21的周向覆盖绿油，以限制焊接时金属球3形成的液体的扩散。

S104、通过再流焊接炉分别在各焊接层11上和各金属焊盘21上焊接金属球3，焊接层11上的金属球3和金属焊盘21上的金属球3一一对应，并保证各金属焊盘21焊接后的金属球3处于同一高度处。

S105、将各金属焊盘21上的金属球3和焊接层11上相对应的金属球3焊接在一起，形成连接体4。

S106、在相邻的连接体4之间填充绝缘层5，且绝缘层5夹装在芯片1和基板2之间。

S107、在芯片1背离基板2的板面平行铺设金属垫板6，且金属垫板6的面积大于芯片1的面积。

S108、通过导电胶液7将金属垫板6和基板2上的接地焊盘22连接在一起，且导电胶液7位于芯片1的外边缘处。

对于本发明实施例提供的一种射频组件的焊接方法，在对射频组件进行焊接时，首先，在芯片1的各焊盘上沉积一层焊接层11，从而便于后续实现芯片1和金属球3的焊接。然后，在基板2上的各金属焊盘21的表面镀镍金，从而满足高频信号传输需要。再然后，根据金属球3的直径，对各金属焊盘21的周向覆盖绿油，以限制焊接时金属球3形成的液体的扩散。接着，通过再流焊接炉分别在各焊接层11上和各金属焊盘21上焊接金属球3，焊接层11上的金属球3和金属焊盘21上的金属球3一一对应，并保证各金属焊盘21焊接后的金属球3处于同一高度处，从而便于后续将金属球3焊接至高度一致，使得基板2和芯片1平行布置。接着，将各金属焊盘21上的金属球3和焊接层11上相对应的金属球3焊接在一起，形成连接体4，从而实现基板2和芯片1的电连接。再接着，在相邻的连接体4之间填充绝缘层5，且绝缘层5夹装在芯片1和基板2之间，从而使得各连接体4之间绝缘。最后，在芯片1背离基板2的板面平行铺设金属垫板6，且金属垫板6的面积大于芯片1的面积，并通过导电胶液7将金属垫板6和基板2上的接地焊盘22连接在一起，且导电胶液7位于芯片1的外边缘处，从而实现芯片1接地，并避免接地焊盘22面积相对较小，影响微波电路的插损。

也就是说，本发明提供的一种射频组件的焊接方法，通过金属球3及再流焊接炉工艺将芯片1的焊盘直接与基板2焊接，引线电感小、信号间串扰小、信号传输延时短、电性能好，更利于产品高频信号的传输要求。

另外，本发明提供的焊接方法工艺简单、操作简单，通过再流焊接炉焊接金属球3成本低，避免使用昂贵设备。

图2是本实施例提供的另一种射频组件的焊接方法的流程图，如图2所示，该焊接方法包括：

S201、在芯片1的各焊盘上沉积一层焊接层11(UBM层)。

步骤S201包括：在芯片1的各焊盘上依次沉积铬层、铜层和金层。

在上述实施方式中，铬层作为粘附以及扩散阻挡层。铜层能够增强金属焊料的润湿性。金层能够防止焊盘氧化并满足高频信号输送的要。

在本实施例中，铬层的厚度为0.05-0.2μm，铜层的厚度为0.05-0.1μm，金层的厚度为1.5-2μm，从而保证焊接层11的厚度在合理范围内。

S202、在基板2上的各金属焊盘21的表面镀镍金。

在上述实施方式中，镀金能够满足高频信号输送的需求，镀镍能够增加金层的附着力。

S203、对各金属焊盘21表面进行搪锡除金处理。

在上述实施方式中，搪锡除金处理能够防止大量金元素融于锡料中导致“金脆”。

S204、根据金属球3的直径，对各金属焊盘21的周向覆盖绿油，以限制焊接时金属球3形成的液体的扩散。

在上述实施方式中，绿油能够防止金属球3融化后向金属焊盘21周围及相连印制线扩散，有助于后续焊接时保证各金属焊盘21焊接后的金属球3处于同一高度处。

S205、在焊接层11和金属焊盘21上分别点涂助焊膏。

在上述实施方式中，助焊膏有利于焊接层11、金属焊盘21与金属球3焊接。

在本实施例中，助焊膏通过点胶机点涂。

S206、通过再流焊接炉分别在各焊接层11上和各金属焊盘21上焊接金属球3，焊接层11上的金属球3和金属焊盘21上的金属球3一一对应，并保证各金属焊盘21焊接后的金属球3处于同一高度处(见图3)。

需要说明的是，再流焊接的峰值温度应较高(峰值温度：240-250℃)，保证金属球3和芯片1、金属焊盘21之间形成足够厚度的合金层。

步骤S206包括：焊接时的升温速率为1-2℃/s。

在上述实施方式中，升温速率为1-2℃/s，能够保证助焊膏中的焊剂充分挥发。

另外，保温区时间应足够长，可以为90-120s。

步骤S206还包括：根据各金属焊盘21的面积，通过添加锡铅焊锡膏来焊接各金属焊盘21和相对应的金属球3。

在上述实施方式中，添加锡铅焊锡膏来焊接各金属焊盘21和金属球3，能够进一步保证各金属焊盘21焊接后的金属球3处于同一高度处。

在本实施例中，金属球3可以为锡球，且锡球的半径可以为100-150μm。

示例性地，锡球为无铅锡球(锡球熔点为217℃)，材质为SAC。

S207、将各金属焊盘21上的金属球3和焊接层11上相对应的金属球3焊接在一起，形成连接体4。

在本实施例中，焊接相对两个金属球3过程中使用有铅锡膏(材质：Sn63Pb37,熔点183℃)。将芯片1和基板2的无铅锡球焊接在一起，但由于芯片1本体是硅介质，器件传热较差，金属球3温度上升较慢，因此在焊接时采用了较低的链速(45cm/min)，峰值温度(峰值温度约230℃)低于第一次焊接时，焊接部位有足够的热容量使金属球3塌陷可控，保证了焊接的可靠性。

S208、在相邻的连接体4之间填充绝缘层5，且绝缘层5夹装在芯片1和基板2之间。

可选地，绝缘层5为环氧树脂层。

在上述实施方式中，环氧树脂具有较强的结构强度和一定的绝缘性。

S209、在芯片1背离基板2的板面平行铺设金属垫板6，且金属垫板6的面积大于芯片1的面积。

S210、通过导电胶液7将金属垫板6和基板2上的接地焊盘22连接在一起，且导电胶液7位于芯片1的外边缘处(见图4)。

需要说明的是，基板2上的接地焊盘22为环形金属焊盘。

本发明提供的焊接方法具有以下优势：

(1)、射频组件的芯片1焊盘直接与基板2焊接，引线电感小、信号间串扰小、信号传输延时短、电性能好，更利于产品高频信号的传输要求。

(2)、采用点胶机和回流焊炉对芯片1及基板2上同时植锡球，工艺方法简单，操作方便，无需采用激光植球机、倒装植球机等昂贵的微组装设备。

(3)、根据金属球3的直径，对基板2上金属焊盘21周围覆盖阻焊绿油，再根据不同金属焊盘21面积添加少量锡铅焊锡膏，保证了再流焊植球后的凸点高度均匀、一致。

(4)、对芯片1倒装后背面增加金属垫板6同接地焊盘22连接，避免芯片1正面的接地焊盘22面积相对较小，影响微波电路的插损。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。