專利名稱：電子元件的裝配及其裝配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電子元件，特別涉及電子元件的封裝方法。
Glob top(GT)封裝已發(fā)展成為半導(dǎo)體器件模塑封裝的一種。要形成Glob top封裝，首先將半導(dǎo)體器件粘結(jié)到襯底上，然后使用很粘滯的流體的熔珠在半導(dǎo)體器件的周圍形成密封墻。之后用很快流過半導(dǎo)體器件并填充密封墻限定的區(qū)域的封裝流體覆蓋半導(dǎo)體器件。
有必要用密封墻限制封裝流體以便部分流體保留在半導(dǎo)體器件上。封裝材料填充密封墻限定的區(qū)域直至達(dá)到流體靜力平衡狀態(tài)，從而使半導(dǎo)體器件上封裝流體的深度大約為0.3毫米。一旦半導(dǎo)體器件被履蓋，固化襯底以使粘滯流體和封裝流體硬化以適當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)半導(dǎo)體器件。
以上提到的Glob top工藝的一個(gè)缺點(diǎn)是該工藝需要使用粘滯流體形成密封墻。使用粘滯流體不僅增加成本，而且分配粘滯流體時(shí)需要精確控制以確保密封墻有合適的高度和寬度。如果粘滯流體沒有適當(dāng)?shù)恼扯然虺叽绫Ａ糇》庋b流體，那么半導(dǎo)體器件將不能被適當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)。
現(xiàn)在最好有一種不必在半導(dǎo)體器件周圍形成密封墻結(jié)構(gòu)也能封裝半導(dǎo)體器件的方法。這種工藝可省掉密封墻材料的成本且不必復(fù)雜地形成具有所需粘度和尺寸的密封墻來適當(dāng)?shù)厝菁{封裝流體。


圖1為根據(jù)本發(fā)明其內(nèi)有多個(gè)電子元件的襯底的放大俯視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的襯底的放大的剖面圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的襯底的放大的剖面圖；圖4-5為根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的襯底的放大俯視圖。
為了說明的簡化和清楚起見，圖中示出的元件沒有按比例畫出。例如，為了清楚起見，相對(duì)于其他元件，一些元件的尺寸增大。而且，在需要的位置，在圖中重復(fù)使用相同的參考數(shù)字來表示對(duì)應(yīng)的或類似的元件。
一般來說，本發(fā)明提供了一種通過使封裝流體流到電子元件上從而將電子元件封裝到襯底裝配件中的新工藝。封裝流體流過的距離由襯底裝配件中形成的結(jié)構(gòu)的浸潤端線決定。存在這些結(jié)構(gòu)可防止封裝流體流到浸潤端線以外，并使封裝流體流到所需區(qū)域內(nèi)。浸潤端線代替了密封墻結(jié)構(gòu)的功能。然而，浸潤端線是由襯底的浸潤和表面張力特性造成的，并且浸潤端線限定了襯底上的封裝流體的流動(dòng)邊界。
現(xiàn)在參見圖1，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的介紹。圖1為形成電子元件12和13過程中起支撐作用的襯底裝配件10的放大俯視圖。在優(yōu)選實(shí)施例中，控制封裝流體流動(dòng)路徑的浸潤圖形是由完全穿過襯底10的布線槽(routingslot)11形成的。每個(gè)布線槽11在襯底10的表面內(nèi)都有一個(gè)邊緣，形成布線槽11以使它們與電子元件12和13相鄰接。布線槽11在電子元件12和13周圍分別形成浸潤端線14和15。
在圖1中，浸潤端線14和15與布線槽11的邊緣重合處用實(shí)線表示，不與布線槽11相交處用虛線表示。浸潤端線14和15與分別在電子元件12和13上形成的封裝材料17和18的外邊界重合。如以下將詳細(xì)介紹的，浸潤端線14和15用于限制形成封裝材料17和18的封裝流體(未顯示)。與布線槽11邊緣相交處的浸潤端線14和15是防止封裝流體流出電子元件12和13的實(shí)際邊界。再次重申，在圖1中，與布線槽11邊緣重合的浸潤端線14和15的那些部分用實(shí)線表示。
浸潤端線14和15的虛線也是封裝流體的邊界，但應(yīng)該明白沿浸潤端線14和15虛線部分襯底10不必有實(shí)際的結(jié)構(gòu)。相反，虛線部分是封裝流體的表面張力、襯底裝配件10的表面特性、和布線槽11位置相互作用的結(jié)果。當(dāng)這些特征都適當(dāng)?shù)乜刂茣r(shí)，就可以限制形成封裝材料17和18的封裝流體，使之不能流過浸潤端線14和15的虛線部分。為了確保封裝流體限制在浸潤端線14和15內(nèi)，相鄰的布線槽定位原則為它們之間分開的距離19最好約為0.5毫米到4毫米。
如圖1所示，相鄰的布線槽11的部分在襯底10的區(qū)域(見圖1中箭頭21的指示)內(nèi)相互靠近。在襯底10的這些部分中，布線槽相互之間在大約100毫米以內(nèi)，最好，相互之間在大約10毫米以內(nèi)。這樣做可簡化從襯底10中切掉每個(gè)電子元件12和13的工藝。下面將對(duì)該工藝進(jìn)行詳細(xì)的介紹。
現(xiàn)在參見圖2，下面將對(duì)在襯底裝配件上形成電子元件12和13進(jìn)行詳細(xì)的介紹。圖2為沿圖1中剖線2截取的襯底10的放大剖面圖。襯底10可以為多種材料，包括印制電路板、半導(dǎo)體襯底、陶瓷襯底，或引線框。形成的布線槽11完全穿過襯底10，既可以在形成襯底10時(shí)形成布線槽11，也可以在襯底10形成后除去這部分襯底10形成布線槽11。形成布線槽11的一種方法是使用沖壓工藝。這種工藝在襯底10上穿出布線槽11形狀的孔。
然后將電子元件12和13粘結(jié)到襯底10的表面24。電子元件12和13可以是電子工業(yè)中使用的任何元件，例如半導(dǎo)體器件、集成電路、或光學(xué)元件。粘結(jié)工藝可選擇地包括焊接鍵合線(未顯示)，為襯底10到電子元件12和13提供必要的電連接。
然后將封裝流體27形成在或分配在電子元件12和13上。在電子工業(yè)中使用的多種流體都可用做封裝流體27。這些材料中的一種是日本東京的Sumitomo Bakelight制造的SUMIRESN EXCEL(CRP-X4095)。封裝流體27有與襯底的表面24接觸的邊緣23，并且相對(duì)于表面24有產(chǎn)生浸潤角22的斜度。浸潤角22的度數(shù)取決于封裝流體27的表面張力特性、襯底10的表面24的清潔程度，及與表面24有關(guān)的浸潤特性。如圖2所示，浸潤角22的斜度要使封裝流體27不能流過布線槽11的邊緣(布線槽11的邊緣與浸潤端線14和15重合)。因此，利用浸潤端線14和15將封裝流體27限制在電子元件12和13的周圍和相鄰的區(qū)域內(nèi)。
應(yīng)該明白，借助表面24上邊緣的外形，布線槽11的邊緣限制封裝流體27流動(dòng)的能力得到增強(qiáng)。與襯底10的表面24相比，邊緣的外形對(duì)比度越大(即邊緣越陡)，流過邊緣所需的浸潤角22就越小。
再參考圖1，由于存在布線槽11，導(dǎo)致形成虛線部分的浸潤端線14和15。封裝流體27的邊緣23的外形(圖2)受浸潤端線14和15的虛線附近的相鄰布線槽、封裝流體27的浸潤角22和表面張力影響。在實(shí)際結(jié)構(gòu)不存在的位置，浸潤端線14和15的這些部分就很必要。因此，封裝流體27被限制在電子元件12和13的周圍的區(qū)域內(nèi)。當(dāng)分配到電子元件12和13上的封裝流體27達(dá)到合適的厚度之后，加熱封裝流體27使之固化并形成封裝材料17和18(見圖1)。固化工藝的時(shí)間和溫度取決于封裝流體27的成分，這在本領(lǐng)域里是公知的。
封裝流體27一旦固化，通過切除隔離相鄰的布線槽11的那部分襯底10來切掉電子元件12。在優(yōu)選實(shí)施例中，用沖壓法除去圖1中箭頭21指示的材料來完成切除。這就是用于電子元件12和13的電子元件裝配。
本發(fā)明與已知的封裝技術(shù)的差別在于控制襯底表面浸潤能力的結(jié)構(gòu)(在此也稱做浸潤圖形)是在襯底中形成的。這同樣能終止封裝流體的流動(dòng)使之不具有小得足以繼續(xù)流過表面的浸潤角。相比之下，以前形成密封墻的已知技術(shù)依賴流體靜力平衡來限制封裝流體，并沒有使用表面的浸潤能力來控制封裝流體的流動(dòng)或散布。
現(xiàn)在參考圖3-5，圖中提供了形成浸潤端線的另外的結(jié)構(gòu)或浸潤圖形。圖3為本發(fā)明的另一實(shí)施例的放大剖面圖。代替形成穿過襯底10的布線槽11(見圖2)，可以形成凹槽28來提供浸潤端線14和15。封裝流體27的浸潤角22不取決于凹槽28或布線槽11的深度。
如果襯底10的結(jié)構(gòu)完整性因形成布線槽11而受損，那么使用凹槽28將是優(yōu)選的技術(shù)。凹槽28可以和襯底10一同形成或在襯底10形成后在表面24內(nèi)形成劃痕。為防止封裝流體27由于慣性流到凹槽28上，凹槽28的最佳寬度約為1毫米到1,000毫米，并且最佳深度約為1微米到1,000微米。
圖4為本發(fā)明的再一實(shí)施例的放大剖面圖。代替在襯底10內(nèi)形成大的連續(xù)的開口布線槽11(見圖1)，可以形成孔32的圖形作為浸潤端線33。在這個(gè)實(shí)施例中，浸潤端線33由實(shí)際邊緣和相鄰的孔對(duì)封裝流體的表面張力的影響共同作用形成。這就是為什么顯示在圖4中的浸潤端線33既有實(shí)線又有虛線。浸潤端線33的實(shí)線部分是孔32的圖形中每個(gè)孔的實(shí)際邊緣。虛線部分是由于存在附近的孔使封裝流體停止流動(dòng)的地方。
圖5為本發(fā)明的又一實(shí)施例的放大剖面圖。形成連續(xù)的蠟制圖形42，可作為浸潤圖形產(chǎn)生浸潤端線43。蠟制圖形42的厚度約為0.04毫米或更小，基本上小于常規(guī)的密封墻結(jié)構(gòu)的厚度，常規(guī)的密封墻的厚度約為1.5毫米。
與已知技術(shù)中使用的密封墻結(jié)構(gòu)不同，蠟制圖形不依賴流體靜力平衡來限制封裝流體。相反，連續(xù)的蠟制圖形42可調(diào)節(jié)襯底10表面的浸潤特性。從回憶可知道表面越干凈，穿過襯底所需的浸潤角就越小。當(dāng)封裝流體與蠟制圖形42相交時(shí)，封裝流體的浸潤角度增加。這可防止封裝流體繼續(xù)流動(dòng)。
如圖5所示，浸潤端線43不會(huì)再向蠟制圖形42的角延伸。這是由于蠟制圖形42的邊還會(huì)增加封裝流體的浸潤角。蠟制圖形42不必連續(xù)地環(huán)繞著電子元件12，因?yàn)榉侄蔚南炛茍D形42對(duì)封裝流體的流動(dòng)有相同的效果。蠟制圖形可以由印刷工藝形成，而印刷工藝比分配粘性流體形成密封墻結(jié)構(gòu)更容易并且更便宜。
到現(xiàn)在為止，應(yīng)該了解本發(fā)明提供了一種將電子元件封裝到裝配件中的方法，該方法與已知的技術(shù)相比具有許多優(yōu)點(diǎn)。浸潤端線使用浸潤圖形在襯底上形成。這種圖形是由包括布線槽、凹槽、孔的圖形或蠟制圖形形成的。大多數(shù)的浸潤圖形可以在形成襯底期間或之后形成，并且不必象形成密封墻結(jié)構(gòu)那樣需要使用額外的材料。省去形成密封墻結(jié)構(gòu)所需的額外材料，不僅本發(fā)明的封裝工藝的制造成本將更低，而且不必進(jìn)行與形成密封墻結(jié)構(gòu)相關(guān)的復(fù)雜工藝。
權(quán)利要求
1.一種電子元件的裝配件，其特征在于包括具有表面和浸潤端線(14)的襯底(10)，所述浸潤端線是由襯底的表面上形成的結(jié)構(gòu)提供的；電子元件(12)，覆蓋襯底(10)的表面；具有邊緣的封裝材料(27)，其中封裝材料覆蓋電子元件(12)，并且封裝材料的邊緣與襯底(10)表面的浸潤端線(14)重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電子元件的裝配件，其中襯底(10)是從包含印制電路板、半導(dǎo)體襯底、陶瓷襯底，和引線框的組中選擇出來的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電子元件的裝配件，其中浸潤端線(14)的一部分是由具有一邊緣且完全穿過襯底(10)，并與電子元件(12)相鄰的第一布線槽(11)提供的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電子元件的裝配件，其特征在于還包括襯底(10)中的第二布線槽(11)，具有提供浸潤端線(14)的另一部分的邊緣，并且從第一布線槽(11)的邊緣到第二布線槽(11)的邊緣約為0.5毫米到4毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電子元件的裝配件，其中浸潤端線(14)的部分由襯底(10)內(nèi)的凹槽(28)提供，并且凹槽與電子元件(12)相鄰。
6.具有表面的襯底裝配件，其特征在于第一電子元件(12)在襯底裝配件的表面上；第二電子元件(13)在襯底裝配件的表面上；襯底裝配件內(nèi)的第一布線槽(11)位于第一電子元件(12)和第二電子元件(13)之間，第一布線槽(11)具有邊緣；襯底裝配件內(nèi)的第二布線槽(11)與第一電子元件(12)相鄰，第二布線槽(11)具有邊緣；襯底裝配件內(nèi)的第三布線槽(11)與第二電子元件(13)相鄰，第三布線槽(11)具有邊緣，其中第一布線槽(11)和第二布線槽(11)的邊緣為第一浸潤端線(14)的一部分，并且第一布線槽(11)和第三布線槽(11)為第二浸潤端線(15)的一部分；第一封裝材料(27)具有與第一浸潤端線(14)的部分重合的邊緣；并且第二封裝材料(27)具有與第二浸潤端線(15)的部分重合的邊緣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的襯底裝配件，其中第一布線槽(11)、第二布線槽(11)，和第三布線槽(11)的部分相互之間都在大約10毫米內(nèi)。
8.具有表面的襯底裝配件，其特征在于第一電子元件(12)在襯底裝配件的表面上；第二電子元件(13)在襯底裝配件的表面上；襯底裝配件內(nèi)的第一浸潤圖形位于第一電子元件(12)和第二電子元件(13)之間；襯底裝配件內(nèi)的第二浸潤圖形與第一電子元件(12)相鄰；襯底裝配件內(nèi)的第三浸潤圖形與第二電子元件(13)相鄰，其中第一浸潤圖形和第二浸潤圖形形成第一浸潤端線(14)，并且第一浸潤圖形和第三浸潤圖形形成第二浸潤端線(15)；第一封裝材料具有與第一浸潤端線重合的邊緣；第二封裝材料(27)具有與第二浸潤端線(15)重合的邊緣；并且其中第一浸潤圖形、第二浸潤圖形，和第三浸潤圖形的部分相互之間都在大約10毫米內(nèi)。
9.一種制造第一電子元件和第二電子元件的方法，其特征在于以下步驟提供具有第一浸潤圖形、第二浸潤圖形，和第三浸潤圖形的襯底(10)；將第一電子元件(12)放置在襯底(10)上，使第一電子元件(12)與第一浸潤圖形和第二浸潤圖形相鄰，其中第一浸潤圖形和第二浸潤圖形形成與第一電子元件(12)相鄰的第一浸潤端線(14)的部分；將第二電子元件(13)放置在襯底上，使第二電子元件(13)與第二浸潤圖形和第三浸潤圖形相鄰，其中第二浸潤圖形和第三浸潤圖形形成與第二電子元件(13)相鄰的第二浸潤端線(15)的部分；在第一電子元件(12)上形成第一封裝材料(27)，其中第一封裝材料(27)具有與襯底(10)相接觸的邊緣，并與第一浸潤端線(14)的部分重合；并且在第二電子元件(12)上形成第二封裝材料(27)，其中第二封裝材料(27)具有與襯底(10)相接觸的邊緣，并與第二浸潤端線(15)的部分重合。
10.一種裝配電子元件裝配件的方法，其特征在于以下步驟提供具有表面和在襯底表面上的結(jié)構(gòu)的襯底(10)；將電子元件(12)放置在襯底上，其中所述結(jié)構(gòu)與電子元件相鄰的邊緣成為浸潤端線(14)；并且在所述電子元件(12)上分布封裝流體(27)，其中封裝流體(27)具有邊緣和浸潤角，并且封裝流體(27)流過襯底(10)的表面直至封裝流體(27)的邊緣與浸潤端線(14)重合。
全文摘要
在襯底(10)上形成浸潤端線(14、15、33、43)來終止封裝流體(27)的流動(dòng)。浸潤端線(14、15、33、43)的部分由襯底內(nèi)或上形成的浸潤圖形的部分的實(shí)際邊緣形成。這種浸潤圖形包括布線槽(11)、凹槽(28)、孔(32)上的圖形、或蠟制圖形(42)。由于封裝流體沒有可以流出浸潤端線(14、15、33、43)的足夠小的浸潤角(22),所以浸潤圖形(11、28、32、42)的存在限制了封裝流體。
文檔編號(hào)H01L23/28GK1177209SQ9711549
公開日1998年3月25日 申請(qǐng)日期1997年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月31日
發(fā)明者約漢·拜爾德 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司