专利名称：元件堆叠结构及其装配方法
技术领域：
本发明涉及一种元件堆叠结构及其装配方法。
背景技术：
随着电子产品集成度的提高，元件堆叠装配(package on package, POP) 作为一种可以有效縮减产品空间的技术，得到了越来越多的关注。POP技术是 将多层电子元件在空间上堆叠，在适当提高元件高度的情况下，大幅縮减电子 元件所占的平面面积。
但是，在POP技术的使用中出现了新的问题。最主要体现在不良的修复上。 因为POP制程要求更高的打件精度和更好的焊接效果，所以在应用中较之普通 的单片焊接不良率更高，修复更难。具体地说，受各种技术因素的制约，POP 技术通常的应用场合为两层元件堆叠。通常使用的方式是
1. 将两个堆叠元件堆叠在PCB上，堆叠元件之间及堆叠元件与PCB之间 印刷锡膏，然后经过SMT回流(焊)加热完成焊接；
2. 先进行堆叠单元的焊接，再将堆叠单元以SMT的方式焊接在PCB上。 由于第2种方式每次完成单面焊接，实现更简单，且同时可以针对堆叠元
件预检查，修复更容易，因而产线良率会更高，成为比较常用的方法。
但是在PCB焊接完成后，如果堆叠单元与PCB间焊接出现问题需修复时， 在普通的修复机台(rework station)上加热，会导致堆叠单元内部和外部所有 焊接面的解焊，造成大面积(两个焊球面，即每个堆叠元件的底部)的重新织球， 增加了额外的工作量和修复损耗(织球只有一定的良率，目前业界基本水平为 60%)。虽然采用业界高端的红外线定点加热机台可以解决该问题，但是此仪器 成本高昂，且速度很慢，难以满足量产中的修复需求。
发明内容
3因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种元件堆叠结构及其装配方法， 可以在修复时不会解焊不希望解焊的部分。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种元件堆叠结构 的装配方法，包括以下步骤依次焊接n层堆叠元件，各堆叠元件之间依次具 有包含在第一组焊膏内的第1 第n-l层焊膏，以组成一堆叠单元，其中n》2; 以第二焊膏将一电路板焊接于该堆叠单元，以组成元件堆叠结构；其中，该第 一组焊膏的n-l层焊膏的熔点高于该第二焊膏的熔点。
在上述的元件堆叠结构的装配方法中，该第一组焊膏的n-l层焊膏的熔点 相同。
在上述的元件堆叠结构的装配方法中，n》3，且该第一组焊膏的n-l层焊 膏中至少有部分焊膏的熔点不相同。
在上述的元件堆叠结构的装配方法中，该第一组焊膏的n-l层焊膏中，越远 离该电路板的焊膏的熔点越高。
在上述的元件堆叠结构的装配方法中，以第二焊膏将一电路板焊接于该堆 叠单元，以组成元件堆叠结构之后还包括，检验该元件堆叠结构，若该元件堆 叠结构需要修复，则以一介于该第一组焊膏的熔点与该第二焊膏的熔点之间的 温度对该元件堆叠结构进行解焊，然后进行一修复操作。
另一方面，本发明提出一种元件堆叠结构，包括 一堆叠单元，包括n层 堆叠元件，各堆叠元件之间依次具有包含在第一组焊膏内的第1 第n-l层焊 膏，其中n》2; —电路板，通过第二焊膏焊接于该堆叠单元；其中，该第一组 焊膏的n-l层焊膏的熔点高于该第二焊膏的熔点。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，通过高低温锡膏的 配合使用，简化了PCB层面的修复，在堆叠单元与PCB间出现焊接问题时， 采用仅能熔化低温锡膏的温度解焊，可以保证堆叠单元的完整性，不会造成额 外的修复动作和损耗。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发 明的具体实施方式
作详细说明，其中图1是本发明的装配方法中组成堆叠单元的流程示意图。
图2是本发明的装配方法中组成元件堆叠结构的流程示意图。 图3是修复本发明的元件堆叠结构时的解焊过程示意图。 图4是本发明另一实施例的元件堆叠结构图。
具体实施例方式
本发明是为了避免在解焊堆叠单元与PCB间焊点的同时，解焊了不希望解 焊的堆叠单元内部的焊点，因此使两种焊点所采用的焊膏具有不同的熔点。即 将堆叠单元内部采用较高熔点的锡膏，堆叠单元与PCB间采用较低熔点的锡 膏。那么在修复时，只要合理控制修复机台的温度，就可以达到只对堆叠单元 与PCB间焊点解焊的目的。
本发明的装配方法的流程包括以下步骤。首先如图1所示，用第一焊膏11 将两个堆叠元件101、 102焊接，组成堆叠单元10。在具体的实施过程中，可 以用承载板承载堆叠元件102，按照正常的打件方式将堆叠元件101焊接在堆 叠元件102上。打件完成后，按照SMT的检验方式(ICT, X-ray等)检验，如检 测到不良品，利用修复机台进行正常的修复工作。
然后，如图2所示，将通过检验的堆叠单元10作为整体，利用第二焊膏 12在电路板103 (如PCB)上进行打件，形成本发明的元件堆叠结构100。其 中第一焊膏ll与第二焊膏12具有不同的熔点。举例来说，为了在修复时只对 堆叠单元与PCB间的焊点解焊，可以使第一焊膏11具有比第二焊膏12更高的 熔点。
如图3所示，在打件之后进行的检验中，如果认为产品需修复，则利用修 复机台的热烘腔20将温度调整在介于两种焊膏的熔点之间的合适温度，该温 度仅能熔化第二焊膏12的温度，即可对堆叠单元IO完整解焊。在保证堆叠单 元10完整的基础上进行后续的修复。
上述两种焊膏11、 12的熔点差可以根据实际需要和试验获得，据此来选 自合适的焊膏材料。作为举例，第一焊膏11可以选择如下的锡膏材料
a.重量组分为99.3%的锡(Sn) 、 0.7%的铜(Cu)的组合物，其熔点为227
。C;b. 重量组分为96.5%的Sn、 3.5%的银(Ag )，其熔点为22rC。 此外，第二焊膏可以选择如下锡膏材料
c. 重量组分为88.5%的Sn、 3.0%的Ag、 0.5%的Cu、以及8.0%的铟(In)， 其熔点为195。C 20rC;
d. 重量组分为85.2%的Sn、 4.1%的Ag、 2.2%的铋(Bi) 、 0.5%的Cu、 以及8.0y。的In，其熔点为193°C 199°C。
举例来说，可以选择的第一、第二焊膏材料组合和修复机台的温度分别是: 材料a和c的组合、或材料a和d的组合，而修复机台温度为介于它们的熔点 之间温度21(TC，或者是材料b和d的组合，而修复机台温度为介于二者的熔 点间的温度208°C。
此外，根据需要，也可以将本发明推广到n(n^2)层堆叠元件依次焊接组 成堆叠单元的情形，在这种情况下，各堆叠元件之间的焊接面可以使用具有不 同熔点的焊膏，如发现某一层焊点出现不良问题，可以单独熔化该层的焊膏以 进行修复操作。具体地说，首先，依次焊接n (n》2)层堆叠元件，以组成一堆叠 单元，各堆叠元件之间依次具有第l 第n-l层焊膏。其中这n-l层焊膏是包含在 第一组焊膏内。然后，以第二焊膏将一电路板焊接于该堆叠单元，以组成元件堆叠 结构，其中，第一组焊膏的n-l层焊膏的熔点高于第二焊膏的熔点。
当n^3，即堆叠单元具有3层以上的堆叠元件时，n-l层焊膏中至少有部 分焊膏的熔点不相同，这种熔点的差别允许在发现堆叠单元存在不良时，使部 分堆叠元件之间的焊膏单独熔化，从而进行修复操作。较佳地是，n-l层焊膏 中，熔点是越远离电路板越高。
图4为本发明另一实施例的堆叠元件结构200，其包含了堆叠元件201 20n、每两个相邻的堆叠元件201与202、 202与203之间分别有一层焊膏21 和焊膏22，依次类推，堆叠元件20n-l与20n之间有一层焊膏2n-l。而堆叠元 件201与电路板210之间有一层第二焊膏211，其中焊膏21 2n-l组成第一组 焊膏，这些焊膏21 2n-l可以是具有相同熔点的焊膏，也可以是至少有部分具 有不同熔点的焊膏。较佳地是，所有焊膏21 2n-l之间的熔点不同，例如，焊 膏22的熔点高于焊膏21的熔点，而越远离电路板210往上，焊膏的熔点越高， 以符合堆叠操作时从上到下的堆叠顺序。第二焊膏211的熔点低于第一组焊膏
6中的焊膏21 2n-l的熔点。也就是说，就熔点而言，焊膏211-1>焊膏22〉焊膏 21〉焊膏211。因此，在堆叠的不同阶段，可以根据需要先使下方的部件解焊分 离，再进行修复操作。
因此，本发明的元件堆叠结构的装配方法相比现有技术的优点在于，通过 高低温锡膏的配合使用，简化了PCB层面的修复，在堆叠单元与PCB间出现 焊接问题时，或堆叠单元内部出现焊接问题时，采用仅能熔化低温锡膏的温度 解焊，可以保证堆叠单元的完整性，不会造成额外的修复动作和损耗。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善， 因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求
1. 一种元件堆叠结构的装配方法，包括以下步骤依次焊接n层堆叠元件，各堆叠元件之间依次具有包含在第一组焊膏内的第1～第n-1层焊膏，以组成一堆叠单元，其中n≥2；以第二焊膏将一电路板焊接于该堆叠单元，以组成元件堆叠结构；其中，该第一组焊膏的n-1层焊膏的熔点均高于该第二焊膏的熔点。
2. 如权利要求1所述的元件堆叠结构的装配方法，其特征在于，该第一组焊 膏的n-l层焊膏的熔点相同。
3. 如权利要求1所述的元件堆叠结构的装配方法，其特征在于，n>3，且该 第一组焊膏的n-l层焊膏中至少有部分焊膏的熔点不相同。
4. 如权利要求3所述的元件堆叠结构的装配方法，其特征在于，该第一组焊 膏的n-l层焊膏中，越远离该电路板的焊膏的熔点越高。
5. 如权利要求1 4任一项所述的元件堆叠结构的装配方法，其特征在于， 以第二焊膏将一电路板焊接于该堆叠单元，以组成元件堆叠结构之后还包括，检验 该元件堆叠结构，若该元件堆叠结构需要修复，则以一介于该第一组焊膏的熔点与 该第二焊膏的熔点之间的温度对该元件堆叠结构进行解焊，然后进行一修复操作。
6. —种元件堆叠结构，包括一堆叠单元，包括n层堆叠元件，各堆叠元件之间依次具有包含在第一组焊 膏内的第1 第n-l层焊膏，其中n》2;一电路板，且通过第二焊膏焊接于该堆叠单元；其中，该第一组焊膏的n-l层焊膏的熔点均高于该第二焊膏的熔点。
7. 如权利要求6所述的元件堆叠结构，其特征在于，该第一组焊膏的n-l层 焊膏的熔点相同。
8. 如权利要求6所述的元件堆叠结构，其特征在于，n>3，且该第一组焊膏 的n-l层焊膏中至少有部分焊膏的熔点不相同。
9. 如权利要求8所述的元件堆叠结构，其特征在于，该第一组焊膏的n-l层 焊膏中，越远离该电路板的焊膏的熔点越高。
全文摘要
本发明涉及一种元件堆叠结构的装配方法，包括以下步骤依次焊接n层堆叠元件，各堆叠元件之间依次具有包含在第一组焊膏内的第1～第n-1层焊膏，以组成一堆叠单元，其中n≥2；以第二焊膏将一电路板焊接于该堆叠单元之下，以组成元件堆叠结构；其中，该第一组焊膏的n-1层焊膏的熔点高于该第二焊膏的熔点。
文档编号H01L21/60GK101471268SQ200710173370
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者孙立民, 邱文谅 申请人:英华达(上海)电子有限公司