專利名稱：表面安裝集成電路組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本發(fā)明涉及表面安裝，具體來說，涉及將一個(gè)電子組件表面安裝到另一 個(gè)電子組件。
背景技術(shù)：
表面安裝一般涉及在加熱時(shí)將一個(gè)組件焊接到另一個(gè)組件。通常，焊球和焊膏定 位在待連接的組件與印刷電路板之間，并且在稱作回流的過程中加熱。結(jié)果，兩個(gè)組件固定
在一起。這些焊球已經(jīng)產(chǎn)生更細(xì)微的互連間距，這意味著在集成電路組件之間每單位的表 面面積可制作更多連接。同時(shí)，焊球接合處易于出現(xiàn)焊球與所連接組件之間的故障。故障 機(jī)制可以是多樣的，但包括疲勞故障和沖擊故障。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種方法，包括形成從半導(dǎo)體第一組件突出的金屬柱；使所述柱與第二組件上的焊料嚙合；以及使所述焊料回流，使得所述柱穿入并且嚙合所述焊料，從而形成所述組件之間的
焊接接合。按照本發(fā)明的另一方面，提供一種設(shè)備，包括第一組件，包括電路元件以及耦合到所述電路元件的金屬突出體的陣列；以及第二組件，包括耦合到所述第二組件并且焊接到所述第一組件上的所述突出體的 多個(gè)焊料部分。按照本發(fā)明的另一方面，提供一種方法，包括使焊料回流，從而將具有多個(gè)突出金屬柱的第一組件耦合到具有與突出金屬柱的 圖案匹配的焊膏的圖案的第二組件；以及使所述柱穿入所述焊膏，從而形成所述組件之間的焊接接合。按照本發(fā)明的另一方面，提供一種設(shè)備，包括包括半導(dǎo)體組件的襯底；以及耦合到所述半導(dǎo)體組件的金屬突出體的陣列，所述突出體從所述襯底的表面突 出，所述突出體實(shí)現(xiàn)到另一個(gè)組件的外部連接。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的放大截面圖；圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的早期階段的放大截面圖；圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的后續(xù)階段的放大截面圖；圖4是在后續(xù)階段的放大截面圖，示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的布線的創(chuàng)建；
圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例、使用干膜顯影來展現(xiàn)布線的放大截面圖；圖6是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例、鍍銅以形成通孔柱(via stud)的放大截面圖；圖7是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的無電解鍍銅的放大截面圖；圖8是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的干膜圖案化的放大截面圖；圖9是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的加強(qiáng)層(build up layer)的形成的放大截面圖；圖10是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的金屬鍍層的放大截面圖；圖11是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在核心的去除中面板的分離的放大截面圖；圖12是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例、膜去除以展現(xiàn)通孔柱的放大截面圖；以及圖13是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例、示出襯底凸塊的附連的放大截面圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)一些實(shí)施例，表面安裝布置可使用嚙合焊膏并且產(chǎn)生更可靠連接的突出柱。 當(dāng)將具有突出柱的一個(gè)組件壓在具有與柱相同布置的焊膏的另一個(gè)組件上時(shí)，柱穿入并且 嚙合焊膏，從而創(chuàng)建更可靠的表面安裝連接。在一些實(shí)施例中，更可靠的連接歸因于(1) 與比較平坦的平面焊接區(qū)與焊球之間的常規(guī)連接相比，柱與焊膏之間的接觸的更大表面面 積；以及( 在橫向負(fù)荷中柱的更大強(qiáng)度。 參照圖1，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，表面安裝設(shè)備10可包括集成電路組件12，它表面安裝 到印刷電路板14、如主板。組件12可以是已封裝的或未封裝的集成電路板、襯底、或者集成 電路的組合，這里只是列舉幾個(gè)示例。印刷電路板14可包括耦合到焊料18的內(nèi)部布線16。 例如，焊料可以是淀積到板14上的焊膏。在一個(gè)實(shí)施例中，焊膏可由助焊劑基體中的微球 組成。焊料在回流過程中已流動(dòng)，從而在與組件12上的嚙合突出體或通孔柱42接觸時(shí)呈 現(xiàn)U形。U形是由于放置壓力，它可在回流期間使柱陷入并且穿過焊膏。在一些情況下，熔 融的焊膏可吸附于柱。在柱由焊料潤濕時(shí)，焊料可塌陷，從而引起對焊料的進(jìn)一步柱穿透。在一個(gè)實(shí)施例中，柱可以是錐體的，特別是截頭錐體的。在一個(gè)實(shí)施例中，柱從組 件12的下表面向外突出。組件12包括柱的陣列或矩陣，并且板14可具有焊料的匹配陣列 或矩陣。組件12可包括耦合到集成電路芯片17的直接激光和層壓(DLL)襯底15。芯片 17可模制在密封劑19中。底層填料13可在芯片17與襯底15之間形成。根據(jù)一些實(shí)施例，圖1所示的結(jié)構(gòu)可使用DLL襯底加工技術(shù)來制造。但是，也可使 用其它制造技術(shù)。此外，雖然所示實(shí)施例是倒裝芯片通孔柱網(wǎng)格陣列，但是倒裝芯片模制通 孔柱網(wǎng)格陣列也可使用基本相同的技術(shù)來形成。在一些實(shí)施例中，可能不在組件12上使用球形附連，從而降低組件12的成本、縮 短組裝過程、提高吞吐量以及提高產(chǎn)量。此外，在一些實(shí)施例中，對于沖擊和疲勞斷裂的焊 接處可靠性可得到提高。根據(jù)一些實(shí)施例，通孔柱的使用可允許與印刷電路板上的焊料的 三維接合，以便加強(qiáng)接合處以及提高對沖擊故障的抵抗力。同時(shí)，在一些情況下，與焊料相 比，通孔柱可具有良好的抗疲勞斷裂性。在一些實(shí)施例中，互連間距可縮放到甚至比間距當(dāng)前技術(shù)更小的等級。例如，在一 些實(shí)施例中可實(shí)現(xiàn)小于0. 4毫米的互連間距。參照圖2，根據(jù)一些實(shí)施例，DLL樹脂核心28可在兩對夾合的金屬箔M與沈之間形成。在一些實(shí)施例中，核心的頂部和底部的箔可由銅制成。在一個(gè)實(shí)施例中，將箔層壓到 核心上可使用熱壓機(jī)來實(shí)現(xiàn)，使得箔嵌入并且粘附于核心。在一些實(shí)施例中，在第一步驟層 壓一個(gè)上箔和一個(gè)下箔，然后在核心的頂部和底部上層壓第二箔。然后，如圖2所示，可利用玻璃掩模連同掩模材料30、如光致抗蝕劑。在一個(gè)實(shí)施 例中，在紫外(UV)光曝光時(shí)，掩模材料30在玻璃掩模周圍被曝光的地方被顯影。在一個(gè)實(shí) 施例中，材料30可以是干膜。使用玻璃掩模，通過掩模材料30的曝光來創(chuàng)建柱圖案。掩模材料30被顯影，從而展現(xiàn)保持在玻璃掩模之下的所得開口 32中的通孔柱設(shè) 計(jì)圖案，如圖3所示。在一個(gè)實(shí)施例中，鍍鎳可由無電解鍍銅34來覆蓋，如圖3所示。此后，如圖4所示，干膜層壓和UV光曝光創(chuàng)建通孔柱設(shè)計(jì)布線。具體來說，玻璃掩 ?？捎糜谧钃醺赡さ哪承﹨^(qū)域38中的UV光，同時(shí)使區(qū)域36中的干膜曝光?？涨?7保持 在干膜區(qū)域38之下。隨后，如圖5所示，干膜被顯影，從而展現(xiàn)通孔柱設(shè)計(jì)布線40。此后，在圖6中，應(yīng)用電解鍍銅，從而形成開口 40中的通孔柱42。隨后，區(qū)域36中的干膜可被剝?nèi)?，然后是絕緣體44層壓，如圖7所示。在一個(gè)實(shí) 施例中，絕緣體44可以是加強(qiáng)膜，例如Ajinomoto加強(qiáng)膜(ABF)。所層壓的絕緣體則可具有 形成一直到通孔柱42的孔46。在一個(gè)實(shí)施例中，孔46可以是激光通孔。可應(yīng)用無電解鍍 銅48。隨后，干膜52圖案化之后是用于形成微通孔、跡線和平面的電解鍍銅50，如圖8所 示。接著，通過干膜剝離去除干膜52，隨后進(jìn)行用于去除不想要的無電解銅的快速蝕刻。然后，如圖9所示，重復(fù)圖8所示的用于在層之上形成加強(qiáng)層M的序列。隨后，涂敷阻焊涂層60，并且在其中形成開口 56，如圖10所示。在一個(gè)實(shí)施例中， 在開口 56內(nèi)形成鍍鎳、鍍鈀、然后是鍍金58。隨后，面板邊緣可切掉，如虛線所示。隨后，分離面板62和64，并且去除核心，如圖11所示。施加保護(hù)膜疊層65，隨后 是銅蝕刻和鎳蝕刻，如圖12所示。然后，去除保護(hù)膜和干膜，以便展現(xiàn)通孔柱42成品。最后，在圖13中，附連微球或焊料凸塊66，以便形成襯底凸塊。凸塊66可用于固 定集成電路芯片12。在添加底層填料13和密封劑19之后，該結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備用于連接。此后，圖13所示的結(jié)構(gòu)則可在回流過程中附連到凸起表面、如印刷電路板14，如 圖1所示。在回流過程中，在一個(gè)實(shí)施例中，可施加壓力，以便使柱42穿入板14上的焊料 18中。柱42可包括改進(jìn)可焊性的可焊性表面加工。適當(dāng)?shù)目珊感员砻婕庸た梢苑窍拗?性地包括有機(jī)可焊性保護(hù)劑(OSP)、無電解鎳-沉金(ENIG)、沉錫、沉銀、NiPdAu、熱風(fēng)焊料 整平(HASL)、電解鎳-硬金或者電解鎳-軟金。本說明書全文中提到“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”表示結(jié)合該實(shí)施例所述的具體特 征、結(jié)構(gòu)或特性包含在本發(fā)明內(nèi)所涵蓋的至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)中。因此，短語“一個(gè)實(shí)施例”或“在 一個(gè)實(shí)施例中”的出現(xiàn)不一定都指的是同一個(gè)實(shí)施例。此外，具體特征、結(jié)構(gòu)或特性可通過 與所示具體實(shí)施例不同的其它適當(dāng)形式來創(chuàng)立，并且所有這類形式均可被涵蓋在本申請的 權(quán)利要求中。雖然針對有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)從其中知 道大量修改和變化。所附權(quán)利要求意在涵蓋落入本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍之內(nèi)的所有這類修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括形成從半導(dǎo)體第一組件突出的金屬柱； 使所述柱與第二組件上的焊料嚙合；以及使所述焊料回流，使得所述柱穿入并且嚙合所述焊料，從而形成所述組件之間的焊接接合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，包括使用直接激光和層壓襯底加工技術(shù)來形成所述柱。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，包括使用小于0.4毫米的互連間距將所述組件焊接在一起。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，包括將壓力施加到所述組件中的至少一個(gè)，從而使所述 柱穿入所述焊料。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，包括將在所述第二組件上形成焊膏。
6.一種設(shè)備，包括第一組件，包括電路元件以及耦合到所述電路元件的金屬突出體的陣列；以及 第二組件，包括耦合到所述第二組件并且焊接到所述第一組件上的所述突出體的多個(gè) 焊料部分。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，金屬突出體的所述陣列具有可縮放到小于0.4毫米 的間距。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，包括在所述突出體與所述焊料部分之一之間的三維接合。
9.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述突出體是錐體的。
10.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述第一組件包括集成電路。
11.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述突出體包括可焊性表面加工。
12.一種方法，包括使焊料回流，從而將具有多個(gè)突出金屬柱的第一組件耦合到具有與突出金屬柱的圖案 匹配的焊膏的圖案的第二組件；以及使所述柱穿入所述焊膏，從而形成所述組件之間的焊接接合。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，包括使用小于0.4毫米的互連間距將所述組件焊接在一起。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，包括將壓力施加到所述組件中的至少一個(gè)，從而使所 述柱穿入所述焊膏。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，包括連接包括柱的組件，所述柱是截頭錐體的。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，包括連接包括集成電路的第一組件。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，包括形成所述柱與所述焊膏之間的三維接合。
18.一種設(shè)備，包括包括半導(dǎo)體組件的襯底；以及耦合到所述半導(dǎo)體組件的金屬突出體的陣列，所述突出體從所述襯底的表面突出，所 述突出體實(shí)現(xiàn)到另一個(gè)組件的外部連接。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述突出體以可縮放到小于0.4毫米的間距排列。
20.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述突出體是錐體的。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述突出體是截頭錐體的。
22.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括集成電路。
23.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述突出體具有可焊性表面加工。
全文摘要
表面安裝集成電路組件，一種電子設(shè)備可包括焊接接合到第二組件的第一組件。第一組件可以是例如集成電路。第一組件可具有金屬突出體的陣列。那些突出體可耦合到所述第一組件內(nèi)的電路元件。第二組件可包括多個(gè)焊料部分，它們耦合到第二組件并且由第一組件上的突出體以焊接連接來嚙合。
文檔編號(hào)H05K13/04GK102123578SQ20101062101
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者J·H·西爾 申請人:英特爾公司