溢出通路的制作方法
【專利摘要】用于提供在焊點(diǎn)形成工藝中使焊劑和產(chǎn)生的氣體從焊點(diǎn)離開的溢出通路的方法和裝置。
【專利說(shuō)明】溢出通路
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求享有35U.S.C.§ 119(e)下的于2013年3月5日申請(qǐng)的名稱為“ESCAPEROUTES(溢出通路)”的61/772978號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，在此援引該專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容作為參考。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體。更具體地，本發(fā)明涉及半導(dǎo)體組件。

【背景技術(shù)】
[0004]隨著電腦和消費(fèi)電子產(chǎn)品的普及，各種電子配件成為我們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵贰ｋ娮优浼琁C (集成電路)芯片，比如底部終端組件(BTC)。BTC因其高連通速度而變得越來(lái)越普及。然而，在中央接地墊片處的空隙問(wèn)題是與貼附到印刷電路板(PCB)上的BTC和其它電腦芯片相關(guān)的難題。例如，汽車工業(yè)中的四方扁平無(wú)引線封裝(QFN)具有HiP(枕頭效應(yīng))現(xiàn)象，伴隨著在一個(gè)插腳連接器中的發(fā)生率為90%的場(chǎng)失效，其通常是由空隙問(wèn)題造成的。
[0005]典型地，在回流工藝(例如SMT焊接)中，焊劑被截留在除其它SMT (表面黏著技術(shù))部分之外的底端內(nèi)部組件的下方。漿料中的焊劑量是總漿料量(按重量)的大約11%。有時(shí)，施加的焊劑量太多并且在焊接工藝中產(chǎn)生的氣體經(jīng)常被截留在組件和墊片的下方，這影響了焊點(diǎn)(solderjoint)的可靠性。過(guò)剩的焊劑和該氣體所產(chǎn)生的空隙影響機(jī)械性能并降低了焊點(diǎn)的完整性。一些實(shí)驗(yàn)顯示，組件和/或電腦芯片可由氣體提升近4密爾(mil)，其可壓迫形成在組件和信號(hào)插腳之間的焊點(diǎn)。
[0006]圖1示出了在PCB102上具有BTClOl的典型的半導(dǎo)體組件。在具有SMD墊片(阻焊膜限定)112和NSMD墊片(非阻焊膜限定)114的典型的PCB中，在焊接工藝中漿料達(dá)到183°C之后，焊劑開始運(yùn)動(dòng)和蒸發(fā)。當(dāng)熱增加時(shí)，截留在該BTC之下的焊劑蒸發(fā)并產(chǎn)生氣體。該焊劑和氣體試圖尋找一個(gè)出口。然而，樹脂密封了介于阻焊膜阻尼器120、122、116、118(其共同構(gòu)成阻尼器124)和BTC器件104、106的底面之間的外部邊緣，形成堅(jiān)固的空間108和110。當(dāng)氣體體積增加時(shí)，器件104和106被氣體提升。在某些情況下，器件104和106可被提升近4密耳(mil)，其可對(duì)形成在組件和信號(hào)插腳之間的焊點(diǎn)產(chǎn)生壓力。溫度一下降，焊劑的運(yùn)動(dòng)就開始減少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]提供了用于減少/避免電子芯片和PCB板之間的空隙并減少連接應(yīng)力的方法和裝置。該方法和裝置包括在焊點(diǎn)形成工藝中提供用于使焊劑和產(chǎn)生的氣體從焊點(diǎn)離開的溢出通路。
[0008]一方面，一種裝置，包括:與印刷電路板物理聯(lián)接的計(jì)算芯片；以及與計(jì)算芯片、印刷電路板或其組合聯(lián)接以允許焊劑流出的流體通道。在某些實(shí)施例中，該流體包括焊劑。在其他實(shí)施例中，該流體包括大量氣體。在其他實(shí)施例中，該流體是在施加熱時(shí)產(chǎn)生的。在某些其它實(shí)施例中，該熱是在回流工藝中施加的。在某些實(shí)施例中，該流體通道包括卸壓機(jī)構(gòu)。在某些其它實(shí)施例中，該計(jì)算芯片包括底部終端組件。
[0009]另一方面，一種半導(dǎo)體組件，包括流體壓力卸壓結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)流體通道。在其它實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)流體通道在半導(dǎo)體組件的拐角處。在某些其它實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)流體通道在半導(dǎo)體組件的側(cè)邊處。在某些實(shí)施例中，該組件包括雙平面無(wú)引線(DFN)、平面網(wǎng)格陣列(LGA)或縮回式四方扁平無(wú)引線(PQFN)。在其它實(shí)施例中，該流體壓力是在施加熱時(shí)產(chǎn)生的。在某些其它實(shí)施例中，該熱包括回流工藝。在某些實(shí)施例中，該流體壓力是由組件內(nèi)的大量氣體產(chǎn)生的。在其它實(shí)施例中，該流體壓力是由組件內(nèi)的大量焊劑產(chǎn)生的。
[0010]另一方面，一種防止在半導(dǎo)體封裝中建立壓力的方法，包括:在該半導(dǎo)體封裝中提供一個(gè)或多個(gè)孔并在施加熱時(shí)允許流體被釋出。在某些實(shí)施例中，該孔包括通道。在某些實(shí)施例中，該流體包括焊劑。在某些其它實(shí)施例中，該流體包括大量氣體。
[0011]在閱覽了下面陳述的各實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明晰。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]現(xiàn)在將通過(guò)舉例的方式、參考意指示范性而非限制性的附圖來(lái)描述各實(shí)施例。對(duì)于本文提到的所有圖，全文中標(biāo)記數(shù)字相同的元件指代相同的元件。
[0013]圖1例示了典型的半導(dǎo)體組件。
[0014]圖2例示了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的、具有溢出通路的裝置。
[0015]圖3例示了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于制作焊劑和氣體溢出孔的制造工藝。
[0016]圖4例示了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的溢出通路結(jié)構(gòu)。
[0017]圖5例示了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的另一個(gè)溢出通路結(jié)構(gòu)。
[0018]圖6是例示了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的、防止在半導(dǎo)體封裝中建立壓力的方法600的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]詳細(xì)地參考本發(fā)明的各實(shí)施例，在附圖中例示了這些實(shí)施例的示例。雖然結(jié)合下面的實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解的是它們不意在將本發(fā)明限制為這些實(shí)施例和示例。恰恰相反，本發(fā)明意欲覆蓋可被包括在由隨附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替換方案、修改和等效方案。而且，在本發(fā)明下面的詳細(xì)描述中，許多特定細(xì)節(jié)被提出以便于更全面地例示本發(fā)明。然而，對(duì)于得益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見的是，本發(fā)明可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。另一方面，眾所周知的方法和工序、部件和工藝未進(jìn)行詳細(xì)的描述，以避免不必要地模糊本發(fā)明的各方面。當(dāng)然，應(yīng)意識(shí)到，任意這樣的實(shí)際實(shí)施的開發(fā)中，必須進(jìn)行許多針對(duì)于實(shí)施的決策以便于實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目的，比如順應(yīng)與應(yīng)用和商業(yè)有關(guān)的約束，并且這些特定目的隨不同的實(shí)施和不同的開發(fā)者而變化。而且，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，這樣的開發(fā)工作可能是復(fù)雜的和耗時(shí)的，但對(duì)于受益于本公開的那些本領(lǐng)域技術(shù)人員而言屬于常規(guī)工程事務(wù)。
[0020]圖2例示了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的、具有溢出通路的裝置200。PCB204包括拐角溢出通路206和側(cè)邊溢出通路208。該拐角溢出通路206可以是右上方溢出通路206A、右下方溢出通路206B、左上方溢出通路206D和左下方溢出通路206C。該側(cè)邊溢出通路包括分別在電腦芯片202的四個(gè)側(cè)邊處的通路208A-208D。2A是SMD的側(cè)視圖，2B是NSMD的側(cè)視圖。
[0021]圖3例示了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的、用于制作焊劑和氣體溢出孔的制造工藝300。工藝300可通過(guò)在IC芯片302上標(biāo)記和/或標(biāo)注預(yù)鉆孔303A-303D的步驟3A處開始。預(yù)鉆孔303A-303D由一些因素決定，包括不影響IC的電信號(hào)性能的位置、允許焊劑和/或產(chǎn)生的氣體溢出的位置、熱膨脹以及熱消散。在步驟3B處，使用工具在已標(biāo)記的預(yù)鉆孔303A-303D上鉆孔，形成溢出孔306A-306D。所用的工具可以是激光、鋸或可被用于鉆孔的任意其它機(jī)械和/或光、熱工具。在步驟3C處，該IC芯片302可被焊接在PCB板310上。在加熱工藝期間的過(guò)剩的焊劑和產(chǎn)生的氣體能夠從溢出孔306A-306D溢出，形成溢出的焊劑和/或氣體310A和310B。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到該溢出孔可位于IC芯片上，只要該孔不影響IC芯片的性能。在某些實(shí)施例中，該溢出孔位于該IC芯片的四個(gè)拐角處。在其它實(shí)施例中，該溢出孔位于該IC芯片的中心處。在某些實(shí)施例中，該溢出孔可被并入IC芯片的形成工藝中，以使得能夠避免額外的鉆孔工藝。
[0022]圖4例示了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的溢出通路結(jié)構(gòu)400。該結(jié)構(gòu)400具有芯片401，該芯片401帶有允許焊劑和氣體從芯片401下方離開的焊劑和氣體溢出通路/通道。正如所示的，該芯片401包括拐角溢出通路404A、404B、404C和404D。頂部和底通路可以包括諸如406A-406C和412A-412C。在某些實(shí)施例中，包括側(cè)邊通路，比如410A-410C和408A-408C。在某些實(shí)施例中，該焊劑和氣體溢出通路/通道可具有0.1-1mm的直徑。在其它實(shí)施例中，該焊劑和氣體溢出通路/通道可具有允許氣體/焊劑流出的尺寸。在某些實(shí)施例中，該焊劑和氣體溢出通路/通道通過(guò)在PCB板上制作通道而形成。在某些實(shí)施例中，該焊劑和氣體溢出通路/通道通過(guò)在IC芯片上鉆/制作孔而形成。在其它實(shí)施例中，該焊劑和氣體溢出通路/通道通過(guò)提升該IC芯片結(jié)構(gòu)的一部分而形成。正如例示的，產(chǎn)生的大量氣體414可被移除并從拐角通道404D流出，變成被移除的氣體414A。該焊劑416從側(cè)邊通道410A流出并變成被移除的焊劑416A。
[0023]圖5例示了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的另一個(gè)溢出通路結(jié)構(gòu)500。在PCB502上的拐角處的阻焊膜阻尼器506從NSMD(非阻焊膜限定)墊片處被移除，形成溢出通道504A-504D。本發(fā)明還能夠被應(yīng)用在SMD(阻焊膜限定)墊片上。在下文中，包含了 PCB設(shè)計(jì)的改進(jìn)，包括具有被覆蓋的盲孔、移開各中央墊片之間的阻焊膜阻尼器、添加四個(gè)拐角墊片、具有長(zhǎng)度相同的信號(hào)墊片、具有帶適當(dāng)瓶頸約束的跡線以及具有沿著板的屏蔽Cu和斷路器。
[0024]圖6是例示了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的防止在半導(dǎo)體封裝中建立壓力的方法600的流程圖。該方法600可從步驟602開始。在步驟604處，在半導(dǎo)體組件中制作一個(gè)或多個(gè)溢出通路。該溢出通路可被戰(zhàn)略性地放置在該組件上的預(yù)定位置處，只要在施加熱時(shí)該焊劑和產(chǎn)生的氣體可被釋出即可。在步驟606處，氣體/焊劑得以從該溢出通路流出，以防止在組件中建立壓力。該方法600可在步驟608處停止。
[0025]制得的帶有溢出通道的該裝置顯示:通過(guò)在x、y以及z軸上具有極小的移動(dòng)，中央空隙被消除，并且在形成信號(hào)插腳的過(guò)程中焊點(diǎn)之上的應(yīng)力很小。所公開的在施加熱時(shí)允許氣體/焊劑流動(dòng)并減小其壓力的腔室中的氣體/焊劑溢出空間和彈性材料落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0026]該溢出通道可被用于減少在施加熱時(shí)由焊劑和/或產(chǎn)生的氣體導(dǎo)致的壓力。在運(yùn)行中，該溢出通道可被放置在預(yù)定的位置，以使得該氣體/焊劑可經(jīng)由這些通道移除而不干擾電腦芯片和PCB板的性能。
[0027]已根據(jù)包含了細(xì)節(jié)的特定實(shí)施例描述了本發(fā)明以便于理解本發(fā)明的構(gòu)造和運(yùn)行的原理。對(duì)特定實(shí)施例及其細(xì)節(jié)的這種參考不意欲限制隨附權(quán)利要求書的范圍。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見的是，可在不脫離由權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)所選擇的用于例示的實(shí)施例進(jìn)行其他各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: a.計(jì)算芯片，其與印刷電路板物理聯(lián)結(jié)；以及 b.流體通道，其與所述計(jì)算芯片、所述印刷電路板或其組合聯(lián)結(jié)，以允許流體流出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述流體包括焊劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述流體包括大量氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述流體是在施加熱時(shí)產(chǎn)生的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述熱是在回流工藝中施加的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述流體通道包括卸壓機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述計(jì)算芯片包括底部終端組件。
8.一種包括流體壓力卸壓結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體組件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其中，所述結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)流體通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其中，所述一個(gè)或多個(gè)流體通道在所述半導(dǎo)體組件的拐角處。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其中，所述一個(gè)或多個(gè)流體通道在所述半導(dǎo)體組件的側(cè)邊處。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其中，所述組件包括雙平面無(wú)引線(DFN)、平面網(wǎng)格陣列(LGA)或縮回式四方扁平無(wú)引線(PQFN)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其中，所述流體壓力是在施加熱時(shí)產(chǎn)生的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的組件，其中，所述熱包括回流工藝。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其中，所述流體壓力是由所述組件內(nèi)的大量氣體產(chǎn)生的。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其中，所述流體壓力是由所述組件內(nèi)的大量焊劑產(chǎn)生的。
17.一種防止在半導(dǎo)體封裝中建立壓力的方法，包括: a.在半導(dǎo)體封裝中提供一個(gè)或多個(gè)孔；以及 b.在施加熱時(shí)允許流體被釋出。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述孔包括通道。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述流體包括焊劑。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述流體包括大量氣體。
【文檔編號(hào)】H01L23/16GK104332448SQ201410182703
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月5日
【發(fā)明者】P·阿赫馬達(dá), E·A·賽卡達(dá), M·科瓦, J·C·岡薩雷茲, O·G·洛佩茲 申請(qǐng)人:弗萊克斯電子有限責(zé)任公司