專利名稱：在襯底上安裝電子元件的方法以及電子襯底的制作方法
在襯底上安裝電子元件的方法以及電子襯底 技術(shù)領(lǐng)域 本發(fā)明一般地涉及一種在電子(有機(jī))襯底上表面安裝電容器 的方法和裝置，尤其涉及一種減小表面安裝的元件中應(yīng)變的方法和 裝置o 背景技術(shù) 電子元件例如電容器典型地安裝在襯底上。例如，如圖1A中 所示，芯片102安裝在襯底104的表面上。多個(gè)電容器106或者其 他分立電子器件安裝在襯底104的表面上，圍繞芯片102。 圖1B說明圖1A中描繪的電子組件100的詳細(xì)描述。 典型地，襯底104通過首先形成核心108而形成。襯底104的 整個(gè)厚度可能典型地大約為lmm厚。接下來，構(gòu)造層110形成在核 心108的頂面和底面的每個(gè)上。構(gòu)造層典型地包括聚合物和銅層。 焊料掩模112然后形成在襯底104的表面上。焊料掩模112覆 蓋襯底，除了期望制造焊料連接的區(qū)域之外。 芯片(例如硅芯片)102通過焊點(diǎn)114安裝到襯底104。類似 地，電容器106，或者其他表面安裝元件，通過焊點(diǎn)116和焊墊118 安裝到襯底。 [下面的問題已經(jīng)由發(fā)明者發(fā)現(xiàn)或者常規(guī)器件的這些問題先前已 知嗎？
但是，根據(jù)上面的描述，安裝在襯底上的電容器可能遭受顯著 的熱機(jī)械應(yīng)變。溫度循環(huán)在電容器的陶瓷片中產(chǎn)生焊點(diǎn)疲勞或裂 紋。 電子組件經(jīng)歷熱循環(huán)以評(píng)估電子焊點(diǎn)的堅(jiān)固性。圖2說明在熱 循環(huán)期間表面安裝的元件上的應(yīng)變?cè)础?br> 首先，剪切應(yīng)力208在將電容器204安裝到襯底206的焊點(diǎn) 202中引起。焊點(diǎn)202上的剪切應(yīng)力由電容器204與襯底206的熱膨 脹系數(shù)的不匹配而引起。典型地，電容器204的熱膨脹系數(shù)可能大 約為3ppm，而襯底206的熱膨脹系數(shù)可能大約為20ppm。
圖3說明焊點(diǎn)202、電容器204和襯底206上的應(yīng)力208的程 泉。應(yīng)力也可能產(chǎn)生襯底206中的裂紋。
圖4說明熱循環(huán)期間在焊點(diǎn)上引起的兩種類型的應(yīng)變。馮邁斯 (Von Mises)應(yīng)力和剪切應(yīng)變?cè)诤更c(diǎn)上引起。
返回到圖2，熱膨脹系數(shù)的不匹配也使得襯底206彎曲。襯底 206的彎曲在焊點(diǎn)202上產(chǎn)生拉伸/壓縮應(yīng)力210。另外，雖然彎曲可 能減小焊點(diǎn)202上的剪切應(yīng)力208，但是這將引起置于電容器204上 的應(yīng)力的增加。
此外，焊點(diǎn)202具有可能與電容器204和/或襯底206的熱膨脹 系數(shù)不同的熱膨脹系數(shù)。熱膨脹系數(shù)的該不匹配在焊點(diǎn)202上引起 限于局部的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)212。
另外，焊點(diǎn)區(qū)域的應(yīng)力滲透過電子元件的主體，這可以產(chǎn)生可 能導(dǎo)致功能故障的裂紋。
因此，在本發(fā)明之前，還不存在將電子元件例如電容器表面安 裝到襯底上，同時(shí)減小焊點(diǎn)、電容器和襯底上應(yīng)力的作用的方法。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到常規(guī)方法和結(jié)構(gòu)的前述和其他實(shí)例問題、缺點(diǎn)和劣勢(shì)， 本發(fā)明的實(shí)例特征在于提供一種表面安裝的電子元件中應(yīng)變減小的 方法和結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面， 一種在襯底上安裝電子元件的方法包 括在襯底表面中形成至少一個(gè)溝槽。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面， 一種電子組件包括襯底，其具有在襯 底表面中形成的至少一個(gè)溝槽。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面， 一種電子襯底包括位于電子襯底表面
中的至少一個(gè)溝槽。
在電子襯底的表面中形成溝槽減小電容器(或任何其他電子元 件)周圍的襯底的剛度，使得襯底具有對(duì)于剪切的較少阻抗。因 此，將電子元件安裝到襯底上的焊點(diǎn)上的應(yīng)變減小，這增加焊點(diǎn)的 壽命。


前述和其他實(shí)例目的、方面和優(yōu)點(diǎn)將從下面參考附圖的本發(fā)明
實(shí)例實(shí)施方案的詳細(xì)描述中更好地理解，其中
圖1A和IB說明包括根據(jù)常規(guī)安裝技術(shù)安裝的表面安裝電容器 106的電子組件100;
圖2說明在常規(guī)表面安裝的電容器204的焊點(diǎn)202中引起的典 型應(yīng)力；
圖3進(jìn)一步說明在常規(guī)表面安裝的電容器上引起的應(yīng)力； 圖4進(jìn)一步說明在常規(guī)表面安裝的電容器上引起的應(yīng)力； 圖5說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)例實(shí)施方案的實(shí)例具有溝槽的襯底
502;
圖6說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)例實(shí)施方案的第一溝槽設(shè)計(jì)；
圖7說明困6中描繪的溝槽設(shè)計(jì)的三維視圖8用曲線圖描繪由本發(fā)明的具有溝槽的襯底引起的應(yīng)力減 小，顯示MTLIC左上引腳，分別表示馮邁斯平均應(yīng)力；RMS XZ 剪切應(yīng)力；RMSYZ剪切應(yīng)力；
圖9說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)例實(shí)施方案的第二溝槽設(shè)計(jì)；以及
圖IO說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)例實(shí)施方案的第三溝槽設(shè)計(jì)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，尤其參考圖5-10,顯示根據(jù)本發(fā)明的方法和結(jié) 構(gòu)的實(shí)例實(shí)施方案。
圖5說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)例實(shí)施方案的實(shí)例電子組件500。電子 組件包括襯底502，其具有安裝在襯底502表面上的電子元件(例如
電容器)506。電容器506通過焊點(diǎn)(例如焊接點(diǎn))504安裝在襯底 502上。
根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)例方面，至少一個(gè)溝槽508在襯底502的 表面中形成。通過在襯底502的表面中形成溝槽508，襯底502的剛 度減小。減小襯底502的剛度將減小襯底502對(duì)于剪切力的阻抗。 因此，在襯底502和焊點(diǎn)504上引起的應(yīng)力減小。因此，焊點(diǎn)504 的壽命增加。
圖6說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)例實(shí)施方案的溝槽設(shè)計(jì)。圖7說明圖6 中所示電子組件的三維視圖。
如圖6中所示，電子組件600包括安裝在襯底602上的電子元 件(電容器)608。電容器608通過多個(gè)電容器引腳(leg)(焊墊/ 焊點(diǎn))606安裝到襯底602。
根據(jù)圖6中描繪的實(shí)例實(shí)施方案，電容器608由兩行焊墊606 安裝到襯底602。連續(xù)溝槽604形成在每行焊墊606周圍。各個(gè)溝槽 每個(gè)大約為15nm深且大約200nm寬。
圖8是描繪使用圖6和7中說明的溝槽設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)力減小的 曲線圖。如圖8中所示，圖6和7中描繪的溝槽設(shè)計(jì)提供18%的減 小應(yīng)力。
圖9說明根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)例實(shí)施方案的備選溝槽設(shè)計(jì)。圖9 中描繪的溝槽設(shè)計(jì)也包括在每行焊點(diǎn)904周圍形成的連續(xù)溝槽902。 另外，溝槽902包括在每個(gè)焊點(diǎn)904之間形成的溝槽延伸縫隙 (slit) 906。溝槽延伸縫隙906進(jìn)一步減小襯底的剛度，從而進(jìn)一步 減小焊點(diǎn)904上的應(yīng)力。
圖10說明本發(fā)明的另一種備選實(shí)施方案。與上述實(shí)施方案類 似，電子組件1000包括由多個(gè)電容器引腳1006安裝到襯底1002的 電容器1004。根據(jù)本實(shí)施方案，各個(gè)溝槽1008形成在各個(gè)電容器引 腳1006的每個(gè)周圍。溝槽1008具有與電容器引腳類似的形狀。在 圖10中說明的實(shí)施方案中，溝槽具有圓形形狀。
雖然已經(jīng)根據(jù)幾種實(shí)例實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以使用附加權(quán)利要求的本質(zhì)和范圍內(nèi)的修改來 實(shí)踐本發(fā)明。
此外，應(yīng)當(dāng)注意，申請(qǐng)者的意圖在于包括所有權(quán)利要求要素的 等價(jià)物，即使隨后在實(shí)行期間修正。
權(quán)利要求
1.一種在襯底上安裝電子元件的方法，包括形成減小通過襯底的應(yīng)力流的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述結(jié)構(gòu)包括位于襯底表面中 的至少一個(gè)溝槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述至少一個(gè)溝槽形成在多個(gè) 電容器引腳周圍，所述電容器引腳將電子元件安裝到襯底。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述至少一個(gè)溝槽包括 形成在第一行電容器引腳周圍的第一溝槽；以及 形成在第二行電容器引腳周圍的第二溝槽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，還包括形成多個(gè)溝槽延伸縫隙，所 述溝槽延伸縫隙從所述溝槽的每個(gè)延伸并且在所述第一行電容器引 腳和所述第二行電容器引腳的多個(gè)電容器引腳之間延伸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述至少一個(gè)溝槽包括連續(xù)溝
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括在所述襯底的所述表面中形 成多個(gè)溝槽。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述多個(gè)溝槽包括在多個(gè)電容 器引腳周圍形成的多個(gè)連續(xù)溝槽。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述多個(gè)溝槽包括多個(gè)獨(dú)立溝 槽，所述獨(dú)立溝槽形成在多個(gè)電容器引腳周圍。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述至少一個(gè)溝槽具有大約 15nm或更大的深度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述至少一個(gè)溝槽具有大約 200nm的寬度。
12. —種電子襯底，包括 位于電子襯底的表面中的至少一個(gè)溝槽。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的電子襯底，其中所述至少一個(gè)溝槽形成在多個(gè)電容器引腳周圍，所述電容器引腳將電子元件安裝到襯底。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12的電子襯底，其中所述至少一個(gè)溝槽包括形成在笫一行電容器引腳周圍的第一溝槽；以及 形成在第二行電容器引腳周圍的第二溝槽。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的電子襯底，還包括多個(gè)溝槽延伸縫隙， 所述溝槽延伸縫隙從所述溝槽的每個(gè)延伸并且在所述第一行電容器 引腳和所述第二行電容器引腳的多個(gè)電容器引腳之間延伸。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13的電子襯底，其中所述至少一個(gè)溝槽包括 連續(xù)溝槽。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12的電子襯底，還包括位于所述襯底的所述 表面中的多個(gè)溝槽。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的電子村底，其中所述多個(gè)溝槽包括在多 個(gè)電容器引腳周圍形成的多個(gè)連續(xù)溝槽。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17的電子襯底，其中所述多個(gè)溝槽包括多個(gè) 獨(dú)立溝槽，所述獨(dú)立溝槽形成在多個(gè)電容器引腳周圍。
20. —種電子組件，包括襯底，該襯底其具有在襯底表面中形成的至少一個(gè)溝槽。
全文摘要
一種在襯底上安裝電子元件的方法，包括在襯底表面中形成至少一個(gè)溝槽。在襯底中形成的溝槽減小襯底的剛度，這提供對(duì)于剪切的較小阻抗。因此，溝槽減小將電子元件安裝到襯底的焊點(diǎn)上的應(yīng)變量，這增加焊點(diǎn)的壽命。
文檔編號(hào)H01L23/498GK101339907SQ20081000944
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日
發(fā)明者戴維·L.·奎斯塔德, 斯里·M.·斯里-加亞塔, 洛倫佐·瓦爾德維特, 維賈葉斯沃·D.·卡納, 詹尼弗·V.·穆絲, 阿魯恩·莎瑪 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司