将半导体器件或元件焊接到基板上的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及将半导体器件或半导体元件如芯片或芯片载体焊接到基板如印刷电路板(PCB)或类似物的方法以及装置。
【背景技术】
[0002]使用在芯片和基板上的回流焊料凸点的互补阵列将芯片热焊接到基板如PCB以及之后将形成的焊接界面用热定形环氧糊状物或类似物回填是大家熟知的。
[0003]该已知的方法存在不少问题，包括在其固定之前不能确保整个阵列的焊料凸点适当润湿以及不能防止或降低环氧糊状物的蠕变。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于在某种程度上减轻或排除上述与已知的将半导体器件或元件焊接到基板的方法相关的问题
[0005]附上的权利要求书阐述了被认为具有创造性的本发明的各方面和特点。
【附图说明】
[0006]本发明前述以及进一步的特征将从以下【具体实施方式】中体现，这些优选实例仅结合附图作为示例，其中:
[0007]图1为焊接到基板上的芯片的侧视图；
[0008]图2为图1的俯视图；
[0009]图3为已知的将芯片焊接到基板的装置的侧视图和俯视图；
[0010]图4为另一种已知的将芯片焊接到基板的装置的侧视图和俯视图；
[0011]图5为图4中的包含加热设备的装置的侧视图；
[0012]图6为图4中的装置的侧视图，其展示了当将芯片焊接到基板时装置的第一温度分布特性；
[0013]图7为图4中的装置的侧视图，其展示了当将芯片焊接到基板时装置的第二温度分布特性；
[0014]图8为本发明的将芯片焊接到基板的装置的侧视图和俯视图；
[0015]图9为图8中的包含有加热设备的装置的侧视图；
[0016]图10为图8中的装置的侧视图，其展示了当将芯片焊接到基板时装置的第一温度分布特性；以及
[0017]图11为图8中的装置的侧视图，其展示了当将芯片焊接到基板时装置的第二温度分布特性。
【具体实施方式】
[0018]以下的优选实施方式仅是示例性的，其对实施本发明的必要特征的组合不构成限制。
[0019]一般而言，本发明涉及一种将半导体器件或元件如芯片焊接到基板的装置。该装置包括具有压模的加热设备，而该压模具有加热表面，当芯片的底面放在具有预定数量的夹在该底面和基板之间的焊料凸点的基板上时，该加热表面用于与该芯片的上表面产生热接触。该压模用于加热芯片以使焊料凸点回流。当回流焊料凸点固定了，所形成的焊缝可用热定形环氧糊状物回填。该压模的加热表面具有接触芯片的上表面的中心区域和延伸超出芯片上表面周边的外区域。该压模加热表面上可具有横跨所述周边的凹槽。该压模加热表面的外区域可与压模的中心区域处在同一平面或处在比压模的中心区域低的平面。该压模可包括平面加热件。
[0020]参见图1和2，芯片10通过多个回流焊料凸点14被焊接到基板12以形成焊接界面或焊缝16.如本领域技术人员熟悉的，每个芯片10和基板12均设有如图2所见的焊料凸点14的补偿阵列，虽然用虚线环形线的阵列表示的阵列是不完整的。通过已知的方法将热施加到芯片10的上表面时，每个阵列中对应的凸点14被促使回流在一起从而形成焊接界面16。当焊接界面16形成，粘接剂18如热定形环氧基糊状物被回填进该焊接界面。施加到芯片10的顶面的热量使环氧糊状物18固定以将芯片10焊接到基板12。
[0021]文中所指的“芯片”解释为处理芯片如计算机芯片，数据处理芯片或信息处理芯片。它也可以被认为是指一种半导体器件，甚至是半导体元件，例如芯片载体或类似物。
[0022]图3展示了将芯片10焊接到基板(未示出)的已知的装置20。芯片示出了具有设置仅在芯片两侧端子22上的焊料凸点14，但应理解，这些仅仅是设置在芯片10的下表面的焊料凸点14的阵列的代表。焊接装置20包括加热设备(未示出)，该加热装置在加热界面24上方并为其提供热能。该加热界面24下方为加热压模26，该加热压模26可以是一块金属或任何适合的导热材料做成的块。将通过界面24加热的压模26施加到芯片10的上表面以促使在芯片10和基板12上的焊料凸点14回流。在该已知的装置20中，接触芯片10的上表面的压模26的加热表面比芯片的上表面窄，这可从图3的俯视图中清楚地看到。在图3的俯视图中，虚线28表示壓模26在芯片10的上表面上的接触印迹。
[0023]采用这种已知的装置，产生的第一问题是热量没有直接施加到芯片10的周边区域1a上，这通常导致焊料凸点阵列边沿的焊料凸点14不能适当地回流，也就是说，不能适当地重新润湿，导致在阵列边沿的对应的焊料凸点14之间的焊接连接质量差。可能产生的又一问题是由于芯片10的周边区域1a的不良加热，回填的环氧糊状物18在固定之前可能侧向蠕变多于预期从而增加需要分离基板12上的芯片焊接位置的距离。
[0024]为了尝试克服部分与图3的装置相关的一些问题，图4展示了一种改进的焊接装置30，但是已改进的装置30依然存在问题。
[0025]在图4的装置30中，压模32具有台阶式的设置，压模32的主体32a比图3的装置的压模26的主体宽，但是压模32的接触部分32b的尺寸比芯片10的上表面小。如图4的俯视图显示，虚线34代表的压模32在芯片10的上表面的接触印迹与图3的相同，但是线36代表的不直接接触芯片10的压模32的主体32a的宽度和面积稍中于芯片10的上表面的宽度和面积。这样压模32的主体32a延伸超过芯片10的上表面，但是位于高于接触部分32b的加热表面的平面。
[0026]图5示出的装置30具有用于提供热能给加热界面24的加热设备38，该加热界面24反过来加热台阶式压模。
[0027]从图6中可看到加热界面24和台阶式压模32的热量分布，这些元件的外沿区域40a都是凉的，而不规则线分隔的是渐热的内区域40b，c，d。透过界面24，压模的主体部分32a以及压模接触部分32b这个热量分布模式或特性很明显。显而易见的是，不能适当地重新润湿在芯片的周边区域1a的焊料凸点14的问题与环氧糊状物在固定之前侧向蠕变的问题一样继续存在。
[0028]图7示出了因为加热界面24和压模32的外边沿区域的冷却，压模32的边沿的热强度相对低。
[0029]图8到11展示的是本发明改进的焊接装置50。图8中仅示出了装置50的