專(zhuān)利名稱(chēng)：用于維持在引腳位置中的精確性的引腳焊料的封閉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及微電子電路，更具體的，本發(fā)明涉及微電子電路的封裝。
背景技術(shù)：
在很多引腳網(wǎng)格陣列(PGA)的封裝過(guò)程中，在安裝相應(yīng)的電路小片以前，引腳接附到封裝基底。在接下來(lái)的電路小片接附過(guò)程中，如果相關(guān)的處理溫度太高，將引腳連接到基底的焊料會(huì)熔化。如果引腳焊料熔化，引腳會(huì)擺動(dòng)，且移出插口插入所要求的位置范圍。為了防止引腳焊料熔化，在電路小片接附期間，傳統(tǒng)使用較低溫度的焊料，使得不超過(guò)引腳焊料的熔化溫度。然而，在電路小片封裝過(guò)程中，使用較高熔化溫度的焊料(例如，無(wú)鉛焊料)變得更加普遍。這樣的焊料的使用使得在微電子電路封裝期間避免引腳焊料熔化愈來(lái)愈困難。


圖1、2、3、4和5是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于將引腳接附到微電子封裝基底的方法的一系列簡(jiǎn)化的截面?zhèn)纫晥D；圖6、7、8、9和10是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的用于將引腳接附到微電子封裝基底的方法的一系列簡(jiǎn)化的截面?zhèn)纫晥D；以及圖11和12示出了根據(jù)本發(fā)明可以使用的電路小片接附技術(shù)。
具體實(shí)施例方式
在接下來(lái)的詳細(xì)描述中，參考附圖，這些附圖通過(guò)示例性的方式示出了可以實(shí)踐本發(fā)明的具體的實(shí)施例。充分詳細(xì)地描述了這些實(shí)施例，以使得本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可以實(shí)踐本發(fā)明。應(yīng)該理解，盡管本發(fā)明的各種實(shí)施例是不同的，但是沒(méi)有必要相互排斥。例如，這里結(jié)合一個(gè)實(shí)施例描述的一種具體的特征、結(jié)構(gòu)或者特性可以在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。此外，應(yīng)該理解，在每個(gè)公開(kāi)的實(shí)施例中的單個(gè)元件的位置和安排可以在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行修改。因此，接下來(lái)的詳細(xì)描述不是限制性的，且本發(fā)明的范圍只由后附的權(quán)利要求書(shū)，適當(dāng)?shù)亟忉專(zhuān)B同權(quán)利要求書(shū)授權(quán)的等價(jià)物的全部范圍來(lái)限定。在附圖中，相同的數(shù)字表示遍及幾個(gè)視圖的相同的或者類(lèi)似的功能性。
本發(fā)明涉及在例如電路小片接附過(guò)程期間，當(dāng)引腳焊料熔化時(shí)，可以用來(lái)限制微電子封裝的引腳移動(dòng)的方法和結(jié)構(gòu)。使用固體材料來(lái)圍繞與引腳相關(guān)的焊點(diǎn)，使得即使當(dāng)焊料熔化時(shí)也可以約束引腳的移動(dòng)。這樣，在整個(gè)封裝過(guò)程中，引腳都保持在插口插入所要求的位置范圍。本發(fā)明原理可以結(jié)合很多種類(lèi)的在封裝上利用引腳來(lái)提供與外部電路電連接的微電子器件(例如，使用PGA的器件)來(lái)使用。本發(fā)明的原理對(duì)于在電路小片接附期間使用高溫(例如，無(wú)鉛)焊料的封裝過(guò)程中的使用尤其有利。
圖1-5是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于將引腳接附到封裝基底的方法的一系列簡(jiǎn)化的截面?zhèn)纫晥D。參考圖1，基底10設(shè)置為具有設(shè)置在其表面上的引腳接附接觸盤(pán)12。如圖2所示，聚合物材料14(例如，封閉材料)沉積在基底10的接觸盤(pán)12上。在至少一個(gè)實(shí)施例中，聚合物材料14在基底10上絲網(wǎng)印刷?？梢赃x擇多種其它沉積技術(shù)中的任何一種來(lái)沉積聚合物材料14，包括例如噴涂、液態(tài)分配和薄膜層壓。如圖2所示，在一種方法中，分開(kāi)的聚合物材料14部分應(yīng)用到基底10上的每個(gè)單個(gè)的接觸盤(pán)12。在另一種方法中，聚合物材料14以預(yù)定的組應(yīng)用到接觸盤(pán)12。在還有一種方法中，使用單層聚合物材料14來(lái)覆蓋基底10上的所有接觸盤(pán)12。如要理解的，本發(fā)明不限于聚合物材料14的應(yīng)用模式。盡管沒(méi)有示出，可以在聚合物材料14中的所期望的引腳位置中設(shè)置開(kāi)口或者凹陷。
在聚合物材料14已經(jīng)沉積以后，焊料球16(或者類(lèi)似形式的焊料元件)放置在聚合物材料14的相應(yīng)于所期望的引腳位置的位置中，如圖3所示。在一種方法中，使用機(jī)械裝置(例如，夾具)將焊料球16物理壓入聚合物材料14。在另一種方法中，熔化的焊料滴到聚合物材料1 4的所期望的位置上。如果在聚合物材料14中設(shè)置了開(kāi)口或者凹陷，那么焊料球16可以沉積到開(kāi)口或者凹陷中。在一種優(yōu)選的技術(shù)中，所有的焊料球16同時(shí)應(yīng)用。
在焊料球16處于合適的位置以后，接附引腳18。如圖4所示，在一個(gè)實(shí)施例中，引腳18裝載到夾具20中，其以固定的相互關(guān)系保持引腳18。應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明也可以單個(gè)地放置引腳18(即，不使用夾具放置)。夾具20放置在基底10之上，且與基底10對(duì)準(zhǔn)，使得引腳18與相應(yīng)的接觸盤(pán)12對(duì)準(zhǔn)。組件加熱到合適的溫度(通常是高于引腳焊料的熔化溫度的一個(gè)固定的量)，且在基底10的方向上將力22施加到夾具20。在一種方法中，所使用的所有的力就是重力。在另一種方法中，施加額外的外部力到夾具20，以確保與每個(gè)引腳18相關(guān)的焊料浸漬相應(yīng)的接觸盤(pán)12，而不是簡(jiǎn)單地在聚合物材料14中漂浮。盡管沒(méi)有顯示，可以使用引導(dǎo)件來(lái)防止當(dāng)夾具20朝著基底10移動(dòng)時(shí)的側(cè)向移動(dòng)。在引腳18接觸相應(yīng)的的接觸盤(pán)12以后，允許冷卻該組件，其間，聚合物材料14固化。在進(jìn)行了充分冷卻以后，夾具20移開(kāi)，結(jié)果產(chǎn)生了如圖5所示的組件。如圖5中所示，每個(gè)引腳18在相應(yīng)的焊點(diǎn)24處連接到接觸盤(pán)12。重要的，聚合物材料14已經(jīng)以這樣的方式圍繞焊點(diǎn)24固化，即，其將約束相關(guān)的引腳18在接下來(lái)的處理期間的引腳焊料熔化產(chǎn)生的移動(dòng)。
在上述過(guò)程中使用的聚合物材料14應(yīng)該是這樣一種材料，即，當(dāng)施加壓力時(shí)，允許引腳18和其相關(guān)的焊料穿透材料14，如圖4所示。聚合物材料14還應(yīng)該是這樣一種材料，即，一旦固化，即使它隨后遇到相對(duì)高的溫度也能維持其形狀和結(jié)構(gòu)完整性。在至少一個(gè)實(shí)施例中，使用的聚合物材料14還具有助熔能力，以有利于形成焊點(diǎn)24。如要理解的，使用具有助熔能力的聚合物材料14可以不需要在引腳接附過(guò)程期間應(yīng)用單獨(dú)的助熔劑，這樣減小了相關(guān)的處理成本。在一種方法中，任何許多市場(chǎng)上可以買(mǎi)到的“不流動(dòng)”材料可以用作聚合物材料14。這些材料可以包括，例如，Cookson 2071E、Questech EF71或者LF-8、高級(jí)聚合物溶液(APS)UFR 1.0到1.5、Kester SolderSE-CURE9101、Emerson&Cuming RTP-100-1、Sumotomo CRP 4700，以及Loctite FF2000和FF2200。
圖6-10是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的用于將引腳接附到封裝基底的方法的一系列簡(jiǎn)化的截面?zhèn)纫晥D。參考圖6，基底30設(shè)置為具有設(shè)置在其表面上的引腳接附接觸盤(pán)32。焊料隆起34(或者類(lèi)似的焊料結(jié)構(gòu))沉積在接觸盤(pán)32上，如圖7所示(或者，焊料可以應(yīng)用到引腳36的接觸表面，或者應(yīng)用到引腳36和接觸盤(pán)32兩者)。參考圖8，引腳36裝載到夾具38中，夾具38放置在基底30之上，且與基底30對(duì)準(zhǔn)(也可以單個(gè)的放置引腳)。然后，組件加熱到合適的溫度，且在基底30的方向上將力40施加到夾具38。和前面一樣，該力可以是重力或者外部施加的力。然后，允許冷卻該組件，且?jiàn)A具38移開(kāi)，導(dǎo)致如圖9所示的結(jié)構(gòu)。如圖9中所示，每個(gè)引腳36在相應(yīng)的焊點(diǎn)42處可導(dǎo)電地連接到接觸盤(pán)32。如圖10所示，接下來(lái)封閉材料44以掩蓋與每個(gè)引腳36相關(guān)的焊點(diǎn)42的方式應(yīng)用到組件。然后，在進(jìn)行隨后的處理步驟之前，允許封閉材料44固化到硬化的狀態(tài)。類(lèi)似于前面的實(shí)施例，該硬化的封閉材料44將約束在隨后處理期間引腳36的相關(guān)的引腳焊料熔化產(chǎn)生的移動(dòng)。
在上述過(guò)程中，可以使用任何寬范圍的封閉材料44。在一種方法中，例如，任何通常在微電子組件中用作底層填料的材料可以用作封閉材料44。這可以包括，例如，環(huán)氧材料、聚酰亞胺材料(例如SPARK)、Dow Chemical BCB(例如，Cyclotene)、Dexter CNB868-10以及SEC 5230JP或者5114。在另一種方法中，一種注模化合物用作封閉材料44。如圖10所示，在至少一個(gè)實(shí)施例中，封閉材料44選擇性地應(yīng)用到單個(gè)引腳36的焊點(diǎn)。這可以通過(guò)使用例如液態(tài)分配過(guò)程來(lái)沉積封閉材料44來(lái)實(shí)現(xiàn)?？梢赃x擇性地使用許多其它沉積技術(shù)來(lái)沉積封閉材料44，包括例如注模、噴涂、薄膜涂覆等。在另一種方法中，使用單層封閉材料44來(lái)掩蓋基底30上的所有引腳36的焊點(diǎn)42。其它技術(shù)也是可能的。
在微電子封裝的引腳已經(jīng)接附到封裝基底以后，微電子電路小片可以接附到基底。通常，引腳由封裝的賣(mài)主來(lái)接附，而電路小片由微電子器件制造商來(lái)接附。其它情況也是可能的。圖11和12示出了根據(jù)本發(fā)明可以使用的一種可能的電路小片接附過(guò)程。應(yīng)該理解，可以選擇性地使用許多其它電路小片接附技術(shù)。如圖11所示，基底50設(shè)置為已經(jīng)有引腳52接附到其第一表面?；?0還具有許多設(shè)置在其第二表面上的電路小片接附接觸盤(pán)54。微電子電路小片56設(shè)置為在其表面上包括許多盤(pán)58。在電路小片56上的盤(pán)58可以包括，例如，接附到電路小片56上的下面結(jié)合盤(pán)的焊料隆起。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，使用高熔化溫度的無(wú)鉛焊料來(lái)將電路小片56連接到基底50。如圖11所示，電路小片56定位在基底50之上，且與基底50對(duì)準(zhǔn)。部件的溫度增加到合適的水平(通常是高于電路小片焊料的熔化溫度的一個(gè)固定的量)，且電路小片56與基底50接觸，使得在電路小片56上的盤(pán)58連接到基底50上的相應(yīng)的接觸盤(pán)54。然后允許冷卻組件。如圖12所示，底層填料60可以注入電路小片的互相連接的區(qū)域中，以為組件提供額外的結(jié)構(gòu)剛度。
盡管圖1-12示出了本發(fā)明的各種視圖和實(shí)施例，但是這些圖并不意味著以精確的細(xì)節(jié)來(lái)描繪微電子組件。例如，這些圖通常不是按比例的。相反，這些圖以相信可以更清楚地表達(dá)本發(fā)明的概念的方式來(lái)示出微電子組件。
盡管結(jié)合某些實(shí)施例來(lái)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行改進(jìn)和變化，如本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員容易理解的。這樣的改進(jìn)和變化被認(rèn)為是在本發(fā)明和后附的權(quán)利要求書(shū)的權(quán)限和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于組裝微電子電路封裝的方法，其包括提供封裝基底；應(yīng)用聚合物材料到所述封裝基底的表面；通過(guò)焊料重熔來(lái)將引腳通過(guò)所述聚合物材料接附到所述封裝基底；以及允許所述聚合物材料圍繞與所述引腳相關(guān)的焊點(diǎn)固化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于接附引腳包括將焊料元件放置在聚合物材料的所期望的引腳位置中。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述焊料元件包括焊料球。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于接附引腳包括將引腳在焊料元件的位置處朝著所述封裝基底按壓。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于接附引腳包括使用夾具將多個(gè)引腳在焊料元件的位置處朝著所述封裝基底按壓。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于應(yīng)用聚合物材料包括將所述材料在所述表面上絲網(wǎng)印刷。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將引腳接附到所述封裝基底包括在等于或者超過(guò)引腳焊料的熔化溫度的溫度下將所述引腳放置在夾具中，且施加壓力到所述夾具，使得引腳被按壓通過(guò)該聚合物材料。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述聚合物材料包括不流動(dòng)的材料。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述聚合物材料具有助熔能力。
10.一種在微電子器件封裝的制作期間使用的方法，其包括提供在其表面上具有多個(gè)接觸盤(pán)的封裝基底；通過(guò)焊料重熔來(lái)將引腳接附到所述多個(gè)接觸盤(pán)；以及圍繞與所述引腳相關(guān)的焊點(diǎn)應(yīng)用封閉材料，所述封閉材料用來(lái)在隨后的高溫處理期間維持所述引腳在所述封裝基底上的位置。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于接附引腳包括將所述引腳放置在夾具中；將焊料應(yīng)用到以下中的至少一個(gè)所述引腳和所述接觸盤(pán)；使所述夾具與所述封裝基底對(duì)準(zhǔn)；以及在等于或者超過(guò)所述焊料的熔化溫度的溫度下施加壓力到所述夾具。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于應(yīng)用封閉材料包括應(yīng)用不流動(dòng)的材料。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述封閉材料包括以下中的至少一種環(huán)氧基材料和聚酰亞胺基材料。
14.一種用于微電子電路封裝中的基底，其包括在所述基底的第一表面上的多個(gè)引腳接觸盤(pán)；焊接到在所述基底的所述第一表面上的引腳接觸盤(pán)的多個(gè)引腳；以及圍繞與所述多個(gè)引腳相關(guān)的焊點(diǎn)的封閉材料，當(dāng)所述基底經(jīng)歷高溫時(shí)，所述封閉材料防止引腳移動(dòng)。
15.如權(quán)利要求14所述的基底，其特征在于所述封閉材料包括聚合物材料。
16.如權(quán)利要求14所述的基底，其特征在于所述封閉材料包括不流動(dòng)的材料。
17.如權(quán)利要求14所述的基底，其特征在于所述封閉材料包括以下中的至少一種環(huán)氧基材料和聚酰亞胺基材料。
18.一種微電子器件包括在其第一表面上具有引腳接觸盤(pán)的封裝基底；焊接到在所述封裝基底的所述第一表面上的所述引腳接觸盤(pán)的多個(gè)引腳；圍繞與所述多個(gè)引腳相關(guān)的焊點(diǎn)的封閉材料，當(dāng)所述微電子器件經(jīng)歷高溫時(shí)，所述封閉材料防止引腳移動(dòng)；以及連接到所述封裝基底微電子電路小片，所述微電子電路小片具有通過(guò)所述封裝基底可導(dǎo)電地連接到所述引腳的結(jié)合盤(pán)。
19.如權(quán)利要求18所述的微電子器件，其特征在于所述微電子器件使用具有相對(duì)高的熔化溫度的無(wú)鉛焊料來(lái)連接到所述封裝基底。
20.如權(quán)利要求18所述的微電子器件，其特征在于所述封閉材料包括聚合物材料。
21.如權(quán)利要求18所述的微電子器件，其特征在于所述封閉材料包括不流動(dòng)的材料。
22.如權(quán)利要求18所述的微電子器件，其特征在于所述封閉材料包括以下中的至少一種環(huán)氧基材料和聚酰亞胺基材料。
全文摘要
將引腳(18)連接到微電子封裝基底(10)的焊點(diǎn)(24)被封閉材料(14)掩蓋。這樣，即使引腳焊料隨后熔化了，也可以限制引腳的移動(dòng)。
文檔編號(hào)H01L21/48GK1572023SQ02819054
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2002年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月27日
發(fā)明者M·J·貝里 申請(qǐng)人:英特爾公司