[go: up one dir, main page]

TWI664049B - 高階電子封裝用銅芯焊球製備方法 - Google Patents

高階電子封裝用銅芯焊球製備方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI664049B
TWI664049B TW107114751A TW107114751A TWI664049B TW I664049 B TWI664049 B TW I664049B TW 107114751 A TW107114751 A TW 107114751A TW 107114751 A TW107114751 A TW 107114751A TW I664049 B TWI664049 B TW I664049B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
copper
balls
solder balls
electronic packaging
core solder
Prior art date
Application number
TW107114751A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201945114A (zh
Inventor
林文良
Original Assignee
大陸商重慶群崴電子材料有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 大陸商重慶群崴電子材料有限公司 filed Critical 大陸商重慶群崴電子材料有限公司
Priority to TW107114751A priority Critical patent/TWI664049B/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI664049B publication Critical patent/TWI664049B/zh
Publication of TW201945114A publication Critical patent/TW201945114A/zh

Links

Landscapes

  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

一種高階電子封裝用銅芯焊球製備方法，係依續透過銅球製備、表面處理、抗氧化處理、篩選處理、電鍍處理、二次抗氧化處理、成品篩選等步驟所製成；在製備的過程中係先將銅粒或銅絲加工製成銅球，接著對銅球表面進行研磨以及微酸腐蝕後再進行抗氧化的處理，接續篩選出真圓度以及尺寸符合規定的銅球後，再進行電鍍處理並製成銅芯焊球，之後再對銅芯焊球進行第二次的抗氧化處理，最後再篩選出真圓度以及尺寸適用於電子封裝的銅芯焊球。

Description

高階電子封裝用銅芯焊球製備方法
本發明係有關於一種銅芯焊球製備方法；更詳而言之，特別係關於一種高階電子封裝用銅芯焊球製備方法。
近年來伴隨著移動電子產品的輕量化、纖薄化和多功能化的發展，傳統電子的封裝技術已無法滿足小型化、窄間距化和多針化的要求，而為了滿足這些市場要求，一種以堆疊封裝(POP)為代表的三維空間(3D)封裝技術便應運而生，而三維空間(3D)封裝技術起源於快閃記憶體和同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)的疊層封裝，這是一種在不改變封裝體尺寸的前提下，在同一個封裝體內於垂直方向疊放兩層以上芯片的封裝技術，其主要特點包括：多功能、高效能、大容量、高密度和低成本。
一般在進行三維空間(3D)封裝的製程時需要經過多次回焊，而傳統的球柵陣列封裝(BGA)錫球使用上在經過250℃多次回焊的情況下其焊接凸點會產生熔融狀態，當球柵陣列封裝(BGA)錫球焊接凸點產生熔融後再加上多層電子零件重量的壓迫下會使焊接凸點發生不可預測之變形，進而導致封裝空間變窄，且焊點與焊點之間或焊點與零件之間會產生粘黏短路等問題。
為了解決傳統球柵陣列封裝(BGA)錫球經多次回焊後會產生熔融的問題，在產業界中多使用銅球來取代傳統球柵陣列封裝(BGA)錫球，這是因為銅的熔點(1083℃)遠高於封裝時的回焊溫度(250℃)，因此即便經過多次的回焊製程，銅球也不會在回焊中產生變形並能維持封裝空間不變，而這個穩定的空間即可容納和封裝其他電子零件，故銅球的運用能夠確保回焊後封裝空間穩定的這一特性，有利於實現高密度的三維空間(3D)封裝。
此外，隨著電子產品的多功能化、微型化、高性能化的發展，也大幅的促進了高密度封裝的發展，進而使封裝芯片上的輸入/輸出(Input/Output、I/O)引腳數量增多、焊點面積減少，從而導致電流密度變高，然而電流密度的增大會加速焊點的電遷移失效，相較於傳統球柵陣列封裝(BGA)錫球焊點，銅球具有更好的抗電遷移和熱遷移特性，這是因為銅球的導電性能是錫球的5~10倍，且其導熱性能也優於傳統球柵陣列封裝(BGA)錫球。
因此在三維空間(3D)封裝中有必要利用銅球的這一優勢，開發出以銅球為核心且可焊性更好的銅芯焊球，藉此來滿足先進工藝的需求。
有鑑於此，本案申請人遂依其多年從事相關領域之研發經驗，針對前述之缺失進行深入探討，並依前述需求積極尋求解決之道，歷經長時間的努力研究與多次測試，終於完成本發明。
本發明之主要目的在於提供一種可焊性優異的銅芯焊球製備方法。
為達上述之目的，本發明高階電子封裝用銅芯焊球製備方法，係透過下列步驟所製成： A. 銅球製備：採用壓電震動工藝、切絲重熔工藝或冷鐓研磨工藝將銅粒或銅絲製成銅球。 B. 表面處理：將銅球進行研磨及微酸腐蝕處理，藉此來改善銅球表面的粗糙度。 C. 抗氧化處理：將經表面處理後的銅球進行抗氧化處理，藉此來保持銅球表面的光澤。 D. 篩選處理：將經抗氧化處理後的銅球進行真圓度以及尺寸的篩選。 E. 電鍍處理：將經過篩選後的銅球先進行表面的酸蝕處理，待完成酸蝕處理後便將銅球表面鍍上電鍍層，而在電鍍的過程中還會加入陪鍍球體與銅球一同電鍍，當電鍍完成後即可取得銅芯焊球。 F. 二次抗氧化處理：將完成電鍍處理的銅芯焊球再進行第二次的抗氧化處理，並讓電鍍層保持焊接性。 G. 成品篩選：將經二次抗氧化處理過的銅芯焊球進行最後的真圓度和尺寸篩選，當篩選完成後就可取得適用於電子封裝的銅芯焊球。
本發明高階電子封裝用銅芯焊球製備方法優點在於抗氧化的處理能確保銅芯焊球電鍍層的焊接性。
期許本發明之目的、功效、特徵及結構能夠有更為詳盡之瞭解，茲舉較佳實施例並配合圖式說明如後。
首先請參閱圖1，圖1為本發明高階電子封裝用銅芯焊球製備方法流程示意圖。
本發明高階電子封裝用銅芯焊球製備方法１，係透過下列步驟所製成： A. 銅球製備１１：採用壓電震動工藝、切絲重熔工藝或冷鐓研磨工藝將銅粒或銅絲製成銅球，而該銅球的純度為99.9%以上。 B. 表面處理１２：將銅球進行研磨及微酸腐蝕處理，藉此來改善銅球表面粗糙度。 C. 抗氧化處理１３：將經表面處理１２後的銅球進行抗氧化處理，藉此來保持銅球表面的光澤，同時避免銅球經長時間存放而氧化使其表面出現明顯色差。 D. 篩選處理１４：將經抗氧化處理１３後的銅球進行真圓度的篩選，而每顆銅球的真圓度需小於0.03，接著再對銅球進行尺寸的篩選，每顆銅球的尺寸需介於1~900 之間。 E. 電鍍處理１５：將經過篩選處理１４後的銅球先進行表面的酸蝕處理，待完成酸蝕處理後便將銅球表面鍍上電鍍層，而在電鍍的過程中還會加入陪鍍球體與銅球一同電鍍，當電鍍完成後即可取得銅芯焊球。 F. 二次抗氧化處理１６：將完成電鍍處理１５的銅芯焊球再進行第二次的抗氧化處理，目的是讓電鍍層保持焊接性，並防止電鍍層氧化導致在電子封裝回焊時出現焊接不良的問題。 G. 成品篩選１７：將經二次抗氧化處理１６過的銅芯焊球進行最後的篩選，其中該銅芯焊球真圓度需小於0.03，且尺寸需介於10~1000 之間，當篩選完成後就可取得適用於電子封裝的銅芯焊球。
上述步驟中需特別注意的是，在銅球製備１１中所使用的壓電震動工藝、切絲重熔工藝或冷鐓研磨工藝的差異在於所製造出的銅球尺寸不同。
篩選處理１４是為了控制銅球的真圓度及尺寸符合加工的要求，並使後續的電鍍處理１５能更好控制電鍍層的厚度，且有助於降低後續加工的不良率。
電鍍處理１５中所採用的電鍍方式有化學電鍍、震動電鍍、滾動電鍍…等，而採用不同的電鍍方式是為了配合不同尺寸的銅球，而電鍍的過程中所使用的陪鍍球體尺寸需與銅球以及電鍍完成後的銅芯焊球有明顯差別，以便於完成電鍍後能快速的篩選與分離銅芯焊球和陪鍍球體，其中，最適合做為陪鍍球體的材料為錫球。
另外，電鍍處理１５中鍍在銅球上的電鍍層可以為純金屬(例如：純錫、純金、純鎳…等)、合金(例如：錫鉛合金、普通合金、低α放射合金…等)以及複合鍍層(例如：鍍鎳層和純錫複合鍍層)其中任意一種，此外需特別注意的是，若該電鍍層為複合鍍層，則在電鍍的過程中會先鍍上一層厚度約1~10 的鎳，之後再鍍上一層厚度約5~100 的錫。
綜合上述，本發明高階電子封裝用銅芯焊球製備方法具有下列優點： 1. 電鍍層能依照不同種類的電子封裝來選用最適當的金屬來做為電鍍層。 2. 抗氧化的處理能保持電鍍層的焊接性，能避免經長時間存放後電鍍層氧化而使其在電子封裝回焊時出現焊接不良的問題
故，本發明在同類產品中具有極佳之進步性以及實用性，同時查遍國內外關於此類結構之技術資料文獻後，確實未發現有相同或近似之構造存在於本案申請之前，因此本案應已符合『創作性』、『合於產業利用性』以及『進步性』的專利要件，爰依法提出申請之。
唯，以上所述者，僅係本發明之較佳實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之其它等效結構變化者，理應包含在本發明之申請專利範圍內。
１‧‧‧本發明高階電子封裝用銅芯焊球製備方法
１１‧‧‧銅球製備
１２‧‧‧表面處理
１３‧‧‧抗氧化處理
１４‧‧‧篩選處理
１５‧‧‧電鍍處理
１６‧‧‧二次抗氧化處理
１７‧‧‧成品篩選
圖1：本發明高階電子封裝用銅芯焊球製備方法流程示意圖。
無。

Claims (9)

  1. 一種高階電子封裝用銅芯焊球製備方法，係透過下列步驟所製成：A.銅球製備：採用壓電震動工藝、切絲重熔工藝或冷鐵研磨工藝將銅粒或銅絲製成銅球；B.表面處理：將銅球進行研磨及微酸腐蝕處理；C.抗氧化處理：將經表面處理後的銅球進行抗氧化處理，藉此來保持銅球表面的光澤；D.篩選處理：將經抗氧化處理後的銅球進行真圓度以及尺寸的篩選，其中，該篩選處理中所選出的銅球真圓度小於0.03；E.電鍍處理：將經過篩選後的銅球先進行表面的酸蝕處理，待完成酸蝕處理後便將銅球表面鍍上電鍍層，而在電鍍的過程中會加入陪鍍球體與銅球一同電鍍，當電鍍完成後即可取得銅芯焊球；F.二次抗氧化處理：將完成電鍍處理的銅芯焊球再進行第二次的抗氧化處理；G.成品篩選：將經二次抗氧化處理過的銅芯焊球進行真圓度和尺寸篩選，並取得適用於電子封裝的銅芯焊球。
  2. 如請求項第1項所述之高階電子封裝用銅芯焊球製備方法，其中，該銅球製備中銅球的純度在99.9%以上。
  3. 如請求項第1項所述之高階電子封裝用銅芯焊球製備方法，其中，該篩選處理中所選出的銅球尺寸介於1~900μm之間。
  4. 如請求項第1項所述之高階電子封裝用銅芯焊球製備方法，其中，該電鍍處理中的鍍層可以為純金屬、合金、複合金屬其中任意一種。
  5. 如請求項第5項所述之高階電子封裝用銅芯焊球製備方法，其中，該純金屬為純錫、純金、純鎳其中任意一種。
  6. 如請求項第5項所述之高階電子封裝用銅芯焊球製備方法，其中，該合金為錫鉛合金、普通合金、低α放射合金其中任意一種。
  7. 如請求項第5項所述之高階電子封裝用銅芯焊球製備方法，其中，該複合金屬為鎳和錫的複合金屬。
  8. 如請求項第1項所述之高階電子封裝用銅芯焊球製備方法，其中，該成品篩選所選出的銅芯焊球真圓度小於0.03。
  9. 如請求項第1項所述之高階電子封裝用銅芯焊球製備方法，其中，該成品篩選選出的銅芯焊球尺寸介於10~1000μm之間。
TW107114751A 2018-04-30 2018-04-30 高階電子封裝用銅芯焊球製備方法 TWI664049B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107114751A TWI664049B (zh) 2018-04-30 2018-04-30 高階電子封裝用銅芯焊球製備方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107114751A TWI664049B (zh) 2018-04-30 2018-04-30 高階電子封裝用銅芯焊球製備方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI664049B true TWI664049B (zh) 2019-07-01
TW201945114A TW201945114A (zh) 2019-12-01

Family

ID=68049747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107114751A TWI664049B (zh) 2018-04-30 2018-04-30 高階電子封裝用銅芯焊球製備方法

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI664049B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113113374A (zh) * 2021-04-08 2021-07-13 重庆群崴电子材料有限公司 一种封装用圆球及其封装结构
CN117020592A (zh) * 2023-10-09 2023-11-10 中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司 一种自钎复合焊锡球、制备方法、电子器件

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW202325862A (zh) * 2021-12-28 2023-07-01 財團法人工業技術研究院 具凹凸結構之錫球及其製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103273062A (zh) * 2013-06-13 2013-09-04 中国科学院过程工程研究所 一种高温金属相变储热材料及制备方法
CN103614735A (zh) * 2013-11-25 2014-03-05 广东依顿电子科技股份有限公司 一种电镀铜球清洗装置
CN104816105A (zh) * 2014-02-04 2015-08-05 千住金属工业株式会社 芯球、焊膏、成形焊料、助焊剂涂布芯球以及焊料接头

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103273062A (zh) * 2013-06-13 2013-09-04 中国科学院过程工程研究所 一种高温金属相变储热材料及制备方法
CN103614735A (zh) * 2013-11-25 2014-03-05 广东依顿电子科技股份有限公司 一种电镀铜球清洗装置
CN104816105A (zh) * 2014-02-04 2015-08-05 千住金属工业株式会社 芯球、焊膏、成形焊料、助焊剂涂布芯球以及焊料接头

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113113374A (zh) * 2021-04-08 2021-07-13 重庆群崴电子材料有限公司 一种封装用圆球及其封装结构
CN117020592A (zh) * 2023-10-09 2023-11-10 中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司 一种自钎复合焊锡球、制备方法、电子器件
CN117020592B (zh) * 2023-10-09 2024-02-02 中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司 一种自钎复合焊锡球、制备方法、电子器件

Also Published As

Publication number Publication date
TW201945114A (zh) 2019-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5893528B2 (ja) 無鉛はんだバンプ接合構造
TWI648416B (zh) 核材料和半導體封裝以及形成凸塊電極的方法
TWI664049B (zh) 高階電子封裝用銅芯焊球製備方法
JP6255949B2 (ja) 接合方法、及び半導体装置の製造方法
US10483230B2 (en) Bonding package components through plating
TWI566650B (zh) Copper pillars, copper core posts, welded joints and silicon through electrodes
WO2013132942A1 (ja) 接合方法、接合構造体およびその製造方法
US20100127047A1 (en) Method of inhibiting a formation of palladium-nickel-tin intermetallic in solder joints
Hu et al. Effect of Bi segregation on the asymmetrical growth of Cu-Sn intermetallic compounds in Cu/Sn-58Bi/Cu sandwich solder joints during isothermal aging
CN107408517B (zh) 用于薄FLI涂敷的在Cu表面抛光上的掺Zn焊料
JP6376266B1 (ja) 核材料およびはんだ継手およびバンプ電極の形成方法
TW201417932A (zh) 具多層介金屬層的銲點結構
TWI763582B (zh) 核材料、電子零件及凸塊電極之形成方法
TWI440518B (zh) 多層結構之高溫焊料及其製造方法
TW202116540A (zh) 芯材料、電子部件以及凸塊電極的形成方法
TWI441704B (zh) Solder alloy
TWI795778B (zh) 無鉛焊料合金、焊料球、焊膏及半導體裝置
JP2017195267A (ja) 電子装置、及び電子装置の製造方法
CN105609437A (zh) 一种3d封装用镀金或镀镍锡铜球制备方法
CN105834611B (zh) 一种适用于电子封装的高电导高可靠性Ce‑Sn‑Ag‑Cu焊料
Gorywoda et al. On the failure mechanism in lead-free flip-chip interconnects comprising ENIG finish during electromigration
CN106449422B (zh) 一种铜核球的制备方法
Hanim et al. Intermetallic evolution for isothermal aging up to 2000 hours on sn-4ag-0.5 cu and sn-37pb solders with ni/au layers
이채린 et al. Thermal Compression of Copper-to-Copper Direct Bonding by Copper films Electrodeposited at Low Temperature and High Current Density
Zhang et al. Nickel nanoparticles mediated growth of the intermetallic compound between Sn-1.0 Ag-Xni solders alloy and Cu substrate

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees