溢出通路的制作方法
【专利摘要】用于提供在焊点形成工艺中使焊剂和产生的气体从焊点离开的溢出通路的方法和装置。
【专利说明】溢出通路
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有35U.S.C.§ 119(e)下的于2013年3月5日申请的名称为“ESCAPEROUTES(溢出通路)”的61/772978号美国临时专利申请的优先权，在此援引该专利申请的全部内容作为参考。
【技术领域】
[0003]本发明涉及半导体。更具体地，本发明涉及半导体组件。
【背景技术】
[0004]随着电脑和消费电子产品的普及，各种电子配件成为我们日常生活中的必需品。电子配件包含IC (集成电路)芯片，比如底部终端组件(BTC)。BTC因其高连通速度而变得越来越普及。然而，在中央接地垫片处的空隙问题是与贴附到印刷电路板(PCB)上的BTC和其它电脑芯片相关的难题。例如，汽车工业中的四方扁平无引线封装(QFN)具有HiP(枕头效应)现象，伴随着在一个插脚连接器中的发生率为90%的场失效，其通常是由空隙问题造成的。
[0005]典型地，在回流工艺(例如SMT焊接)中，焊剂被截留在除其它SMT (表面黏着技术)部分之外的底端内部组件的下方。浆料中的焊剂量是总浆料量(按重量)的大约11%。有时，施加的焊剂量太多并且在焊接工艺中产生的气体经常被截留在组件和垫片的下方，这影响了焊点(solderjoint)的可靠性。过剩的焊剂和该气体所产生的空隙影响机械性能并降低了焊点的完整性。一些实验显示，组件和/或电脑芯片可由气体提升近4密尔(mil)，其可压迫形成在组件和信号插脚之间的焊点。
[0006]图1示出了在PCB102上具有BTClOl的典型的半导体组件。在具有SMD垫片(阻焊膜限定)112和NSMD垫片(非阻焊膜限定)114的典型的PCB中，在焊接工艺中浆料达到183°C之后，焊剂开始运动和蒸发。当热增加时，截留在该BTC之下的焊剂蒸发并产生气体。该焊剂和气体试图寻找一个出口。然而，树脂密封了介于阻焊膜阻尼器120、122、116、118(其共同构成阻尼器124)和BTC器件104、106的底面之间的外部边缘，形成坚固的空间108和110。当气体体积增加时，器件104和106被气体提升。在某些情况下，器件104和106可被提升近4密耳(mil)，其可对形成在组件和信号插脚之间的焊点产生压力。温度一下降，焊剂的运动就开始减少。
【发明内容】
[0007]提供了用于减少/避免电子芯片和PCB板之间的空隙并减少连接应力的方法和装置。该方法和装置包括在焊点形成工艺中提供用于使焊剂和产生的气体从焊点离开的溢出通路。
[0008]一方面，一种装置，包括:与印刷电路板物理联接的计算芯片；以及与计算芯片、印刷电路板或其组合联接以允许焊剂流出的流体通道。在某些实施例中，该流体包括焊剂。在其他实施例中，该流体包括大量气体。在其他实施例中，该流体是在施加热时产生的。在某些其它实施例中，该热是在回流工艺中施加的。在某些实施例中，该流体通道包括卸压机构。在某些其它实施例中，该计算芯片包括底部终端组件。
[0009]另一方面，一种半导体组件，包括流体压力卸压结构。在某些实施例中，该结构包括一个或多个流体通道。在其它实施例中，该一个或多个流体通道在半导体组件的拐角处。在某些其它实施例中，该一个或多个流体通道在半导体组件的侧边处。在某些实施例中，该组件包括双平面无引线(DFN)、平面网格阵列(LGA)或缩回式四方扁平无引线(PQFN)。在其它实施例中，该流体压力是在施加热时产生的。在某些其它实施例中，该热包括回流工艺。在某些实施例中，该流体压力是由组件内的大量气体产生的。在其它实施例中，该流体压力是由组件内的大量焊剂产生的。
[0010]另一方面，一种防止在半导体封装中建立压力的方法，包括:在该半导体封装中提供一个或多个孔并在施加热时允许流体被释出。在某些实施例中，该孔包括通道。在某些实施例中，该流体包括焊剂。在某些其它实施例中，该流体包括大量气体。
[0011]在阅览了下面陈述的各实施例的详细描述之后，本发明的其它特征和优点将变得明晰。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]现在将通过举例的方式、参考意指示范性而非限制性的附图来描述各实施例。对于本文提到的所有图，全文中标记数字相同的元件指代相同的元件。
[0013]图1例示了典型的半导体组件。
[0014]图2例示了根据本发明的某些实施例的、具有溢出通路的装置。
[0015]图3例示了根据本发明的某些实施例的、用于制作焊剂和气体溢出孔的制造工艺。
[0016]图4例示了根据本发明的某些实施例的溢出通路结构。
[0017]图5例示了根据本发明的某些实施例的另一个溢出通路结构。
[0018]图6是例示了根据本发明的某些实施例的、防止在半导体封装中建立压力的方法600的流程图。
【具体实施方式】
[0019]详细地参考本发明的各实施例，在附图中例示了这些实施例的示例。虽然结合下面的实施例描述了本发明，应当理解的是它们不意在将本发明限制为这些实施例和示例。恰恰相反，本发明意欲覆盖可被包括在由随附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的替换方案、修改和等效方案。而且，在本发明下面的详细描述中，许多特定细节被提出以便于更全面地例示本发明。然而，对于得益于本公开的本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。另一方面，众所周知的方法和工序、部件和工艺未进行详细的描述，以避免不必要地模糊本发明的各方面。当然，应意识到，任意这样的实际实施的开发中，必须进行许多针对于实施的决策以便于实现开发者的特定目的，比如顺应与应用和商业有关的约束，并且这些特定目的随不同的实施和不同的开发者而变化。而且，应当意识到，这样的开发工作可能是复杂的和耗时的，但对于受益于本公开的那些本领域技术人员而言属于常规工程事务。
[0020]图2例示了根据本发明的某些实施例的、具有溢出通路的装置200。PCB204包括拐角溢出通路206和侧边溢出通路208。该拐角溢出通路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。该侧边溢出通路包括分别在电脑芯片202的四个侧边处的通路208A-208D。2A是SMD的侧视图，2B是NSMD的侧视图。
[0021]图3例示了根据本发明的某些实施例的、用于制作焊剂和气体溢出孔的制造工艺300。工艺300可通过在IC芯片302上标记和/或标注预钻孔303A-303D的步骤3A处开始。预钻孔303A-303D由一些因素决定，包括不影响IC的电信号性能的位置、允许焊剂和/或产生的气体溢出的位置、热膨胀以及热消散。在步骤3B处，使用工具在已标记的预钻孔303A-303D上钻孔，形成溢出孔306A-306D。所用的工具可以是激光、锯或可被用于钻孔的任意其它机械和/或光、热工具。在步骤3C处，该IC芯片302可被焊接在PCB板310上。在加热工艺期间的过剩的焊剂和产生的气体能够从溢出孔306A-306D溢出，形成溢出的焊剂和/或气体310A和310B。本领域技术人员应意识到该溢出孔可位于IC芯片上，只要该孔不影响IC芯片的性能。在某些实施例中，该溢出孔位于该IC芯片的四个拐角处。在其它实施例中，该溢出孔位于该IC芯片的中心处。在某些实施例中，该溢出孔可被并入IC芯片的形成工艺中，以使得能够避免额外的钻孔工艺。
[0022]图4例示了根据本发明的某些实施例的溢出通路结构400。该结构400具有芯片401，该芯片401带有允许焊剂和气体从芯片401下方离开的焊剂和气体溢出通路/通道。正如所示的，该芯片401包括拐角溢出通路404A、404B、404C和404D。顶部和底通路可以包括诸如406A-406C和412A-412C。在某些实施例中，包括侧边通路，比如410A-410C和408A-408C。在某些实施例中，该焊剂和气体溢出通路/通道可具有0.1-1mm的直径。在其它实施例中，该焊剂和气体溢出通路/通道可具有允许气体/焊剂流出的尺寸。在某些实施例中，该焊剂和气体溢出通路/通道通过在PCB板上制作通道而形成。在某些实施例中，该焊剂和气体溢出通路/通道通过在IC芯片上钻/制作孔而形成。在其它实施例中，该焊剂和气体溢出通路/通道通过提升该IC芯片结构的一部分而形成。正如例示的，产生的大量气体414可被移除并从拐角通道404D流出，变成被移除的气体414A。该焊剂416从侧边通道410A流出并变成被移除的焊剂416A。
[0023]图5例示了根据本发明的某些实施例的另一个溢出通路结构500。在PCB502上的拐角处的阻焊膜阻尼器506从NSMD(非阻焊膜限定)垫片处被移除，形成溢出通道504A-504D。本发明还能够被应用在SMD(阻焊膜限定)垫片上。在下文中，包含了 PCB设计的改进，包括具有被覆盖的盲孔、移开各中央垫片之间的阻焊膜阻尼器、添加四个拐角垫片、具有长度相同的信号垫片、具有带适当瓶颈约束的迹线以及具有沿着板的屏蔽Cu和断路器。
[0024]图6是例示了根据本发明的某些实施例的防止在半导体封装中建立压力的方法600的流程图。该方法600可从步骤602开始。在步骤604处，在半导体组件中制作一个或多个溢出通路。该溢出通路可被战略性地放置在该组件上的预定位置处，只要在施加热时该焊剂和产生的气体可被释出即可。在步骤606处，气体/焊剂得以从该溢出通路流出，以防止在组件中建立压力。该方法600可在步骤608处停止。
[0025]制得的带有溢出通道的该装置显示:通过在x、y以及z轴上具有极小的移动，中央空隙被消除，并且在形成信号插脚的过程中焊点之上的应力很小。所公开的在施加热时允许气体/焊剂流动并减小其压力的腔室中的气体/焊剂溢出空间和弹性材料落入本发明的范围内。
[0026]该溢出通道可被用于减少在施加热时由焊剂和/或产生的气体导致的压力。在运行中，该溢出通道可被放置在预定的位置，以使得该气体/焊剂可经由这些通道移除而不干扰电脑芯片和PCB板的性能。
[0027]已根据包含了细节的特定实施例描述了本发明以便于理解本发明的构造和运行的原理。对特定实施例及其细节的这种参考不意欲限制随附权利要求书的范围。对于本领域技术人员来说显而易见的是，可在不脱离由权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下对所选择的用于例示的实施例进行其他各种修改。
【权利要求】
1.一种装置，包括: a.计算芯片，其与印刷电路板物理联结；以及 b.流体通道，其与所述计算芯片、所述印刷电路板或其组合联结，以允许流体流出。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流体包括焊剂。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流体包括大量气体。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流体是在施加热时产生的。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述热是在回流工艺中施加的。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流体通道包括卸压机构。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述计算芯片包括底部终端组件。
8.一种包括流体压力卸压结构的半导体组件。
9.根据权利要求8所述的组件，其中，所述结构包括一个或多个流体通道。
10.根据权利要求8所述的组件，其中，所述一个或多个流体通道在所述半导体组件的拐角处。
11.根据权利要求8所述的组件，其中，所述一个或多个流体通道在所述半导体组件的侧边处。
12.根据权利要求8所述的组件，其中，所述组件包括双平面无引线(DFN)、平面网格阵列(LGA)或缩回式四方扁平无引线(PQFN)。
13.根据权利要求8所述的组件，其中，所述流体压力是在施加热时产生的。
14.根据权利要求13所述的组件，其中，所述热包括回流工艺。
15.根据权利要求8所述的组件，其中，所述流体压力是由所述组件内的大量气体产生的。
16.根据权利要求8所述的组件，其中，所述流体压力是由所述组件内的大量焊剂产生的。
17.一种防止在半导体封装中建立压力的方法，包括: a.在半导体封装中提供一个或多个孔；以及 b.在施加热时允许流体被释出。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述孔包括通道。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述流体包括焊剂。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述流体包括大量气体。
【文档编号】H01L23/16GK104332448SQ201410182703
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2013年3月5日
【发明者】P·阿赫马达, E·A·赛卡达, M·科瓦, J·C·冈萨雷兹, O·G·洛佩兹 申请人:弗莱克斯电子有限责任公司