焊丝的衬底外扭结的制作方法
【专利说明】焊丝的衬底外扭结
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请是2014年6月6日提交的美国专利申请第14/297，701号的接续申请，第14/297，701号申请是2013年11月12日提交的美国专利申请14/077,597的部分接续申请。所述申请的公开内容据此以引用方式并入本文。
技术领域
[0003]本申请的主题涉及微电子部件、封装和组件的制造，此类物件具有焊丝，这些焊丝充当至少部分地在大致垂直的方向上延伸的互连件。
【背景技术】
[0004]微电子器件(诸如半导体芯片)通常要求到其他电子部件的许多输入和输出连接。半导体芯片或其他相当的器件的输入和输出触点通常设置成基本上覆盖器件表面的栅格状图案(俗称为“面积阵列”)，或设置成可平行于且相邻于器件的前表面的每个边缘或在前表面的中心中延伸的细长行。通常，器件(诸如芯片)必须物理地安装在衬底(诸如印刷电路板)上，且器件的触点必须电连接到电路板的导电特征结构。
[0005]半导体芯片通常在封装中提供，所述封装促进在制造期间和在将芯片安装在外部衬底(诸如电路板或其他电路面板)上期间处置芯片。例如，将诸多半导体芯片在适于进行表面安装的封装中提供。已提议这种一般类型的众多封装来用于各种应用。最常见的是，这些封装包括在电介质上具有形成为电镀或蚀刻的金属结构的端子的介电元件，俗称为“芯片载体”。这些端子通常通过以下项连接到芯片自身的触点:诸如沿芯片载体自身延伸的薄迹线的特征结构，和在芯片触点与端子或迹线之间延伸的细引线或导线。在表面安装操作中，将封装放置到电路板上，使得封装上的每个端子与电路板上的对应接触焊盘对准。在端子与接触焊盘之间提供焊料或其他粘结材料。可通过对组件加热以便使焊料熔化或“回流”或以其他方式使粘结材料活化，来将封装永久性粘结在适当位置。
[0006]诸多封装包括呈焊料球形式的、通常直径为约0.1mm和约0.8mm(5密耳和30密耳)、附接到封装端子的焊料块。具有从其底部表面凸出的焊料球阵列的封装俗称为球栅阵列或“BGA”封装。其他封装(称为连接盘栅格阵列或“LGA”封装)通过由焊料形成的薄层或连接盘固定到衬底。这种类型的封装可以相当紧凑。某些封装(俗称为“芯片级封装”)占据电路板的面积等于或略大于整合在封装中的器件的面积。此有利之处在于其减小组件的整体大小且允许在衬底上的各种器件之间使用短互连，这继而限制器件之间的信号传播时间且因此促进以高速度操作组件。
[0007]封装式半导体芯片通常以“堆叠式”布置提供，其中例如在电路板上提供一个封装，且在第一封装的顶部上安装另一封装。这些布置可允许多个不同芯片安装在电路板上的单个覆盖面积内，且可通过在封装之间提供短互连来进一步促进高速度操作。通常，这个互连距离仅略大于芯片自身的厚度。为了在芯片封装的堆叠内实现互连，必须在每个封装(最顶部封装除外)的两侧上提供用于机械连接和电连接的结构。例如，这已通过在安装有芯片的衬底的两侧上提供接触垫或连接盘完成，所述垫通过导电通孔等连接到衬底。焊料球等已被用来桥接下衬底的顶部上的触点与下一较高衬底的底部上的触点之间的间隙。焊料球必须高于芯片的高度以便连接触点。堆叠式芯片布置和互连结构的实例提供在第2010/0232129号美国专利申请公开(“’129公开”)中，所述公开的全部公开内容以引用的方式并入本文。
[0008]呈细长柱或销的形式的微接触元件可用来将微电子封装连接到电路板且用于微电子封装中的其它连接。在一些实例中，微触点已通过蚀刻金属结构(包括一或多个金属层)以形成微触点而形成。蚀刻过程限制微触点的大小。常规蚀刻过程通常无法形成具有大纵横比(高度对最大宽度比率)的微触点。难以或不可能形成具有可观高度以及相邻微触点之间具有非常小节距或间隔的微触点阵列。此外，通过常规蚀刻过程形成的微触点的配置是受限的。
[0009]尽管本领域中已有上述进步，但仍将期望制作和测试微电子封装的进一步改进。
【发明内容】
[0010]可使用焊接工具来形成导电引线。在一个实施例中，在将导线焊接至金属表面并使导线的长度延伸超过焊接工具后，夹紧导线。焊接工具的移动可在导线与除焊接工具以外的任何金属元件完全分离的位置处赋予该导线扭结。成形元件，例如，在焊接工具的外表面处提供边缘或刀片裙部，可帮助扭结导线。随后可使用焊接工具来张紧导线，或者也可以同时使导线扭曲，以导致导线断裂并且限定端部。引线随后从金属表面延伸到端部。
[0011]在一个实例中，当导线扭曲时，扭曲包括赋予焊接工具和金属表面之间围绕导线的长度方向的轴线的相对旋转运动。在一个实例中，相对旋转运动可少于或等于一次全程旋转，其中一次全程旋转是指焊接工具或金属表面相对于彼此围绕沿导线长度方向取向的轴线的全程旋转。在一个具体实例中，相对旋转运动可重复多次，例如十次，以使导线断开。
[0012]在根据一个实例的方法中，可以通过以下步骤形成部件的导线引线:使用焊接工具将延伸超过焊接工具表面的导线焊接至金属表面;将焊接工具远离金属表面牵拉，同时允许导线从焊接工具表面延伸更远;夹紧导线以限制导线进一步延伸超过焊接工具表面；移动焊接工具，同时使导线保持夹紧，使得焊接工具在导线与除焊接工具以外的任何金属元件完全分离的位置赋予该导线扭结；以及使用焊接工具张紧导线，使得导线在扭结处断裂以限定末端，其中引线包括从金属表面延伸至末端的导线。在张紧期间，导线也可扭曲，这可进一步帮助使导线在扭结处断裂。
[0013]当该方法包括使导线扭曲时，以此方式处理和断开的导线可显示本文所述的扭转力的迹象，例如具有围绕导线轴线的扭曲表面，或可具有扭曲形状如辫状。这种效应可沿着导线的整个长度出现，或可仅限于导线的一部分长度或某个区域，例如导线的自由端附近。
[0014]各种部件可结合根据本文提供的方法实施例而形成的引线。
[0015]可根据本文提供的方法实施例实现焊接工具的各种移动和导电引线的形状。
【附图说明】
[0016]图1是示出了诸如根据本发明的一个实施例制造的微电子封装的截面图。
[0017]图2是图1的微电子封装的平面图。
[0018]图3A是示出了诸如根据本发明的一个实施例制造的内插器的截面图。
[0019]图3B是图3A的内插器的平面图。
[0020]图4是示出了诸如可结合图3A至图3B的内插器的微电子组件的截面图。
[0021]图5是表示根据一种形成引线的方法的焊接工具移动的示意图，该方法是根据本发明的一个实施例。
[0022]图6示出了根据本发明的一个实施例的形成引线的一个阶段。
[0023]图7示出了根据本发明的一个实施例的形成引线的另一个阶段。
[0024]图8A示出了根据本发明的一个实施例的形成引线的另一个阶段。
[0025]图SB示出了根据本发明的一个实施例而形成的引线，其中引线的边缘使用针脚式焊接或楔形焊接技术焊接至金属表面。
[0026]图9A是示出了在一种根据本发明一个实施例的方法中使导线扭结的一个阶段并且示出了焊接工具的一个具体实例的截面图。
[0027]图9B是图9A所示焊接工具的对应平面图。
[0028]图9C是示出了焊接工具的一个具体实例的截面图。
[0029]图9D是示出了焊接工具的一个具体实例的截面图。
[0030]图1OA是示出了根据本发明的一个实施例而形成的引线的侧视图。
[0031]图1OB是图1OA所示引线的对应平面图。
[0032]图1OC是示出了根据本发明的一个实施例而形成的引线的侧视图。
[0033]图1OD是图1OC所示引线的对应平面图。
[0034]图11是示出了在一种形成引线的方法中的一个阶段的平面图，该方法是根据本发明的一个实施例。
[0035]图12是与图11的平面图相对应的截面图。
[0036]图13是与图12相对应的详细的部分截面图。
[0037]图14是示出了制造方法中继图11、图12和图13所示阶段之后的一个阶段的详细的部分截面图，其根据这样的实施例。
[0038]图15是示出了制造方法中继图14所示阶段之后的一个阶段的截面图。
[0039]图16是与图15相对应的详细的部分截面图。
[0040]图17是表示根据一种形成引线的方法的焊接工具移动的示意图，该方法是根据本发明的一个实施例。
[0041]图18示出了根据本发明的一个实施例的形成引线的一个阶段。
[0042]图19示出了根据本发明的一个实施例的形成引线的另一个阶段。
[0043]图20示出了根据本发明的一个实施例的形成引线的另一个阶段。
[0044]图21是示出了根据本发明的一个实施例的系统的示意性截面图。
【具体实施方式】
[0045]参见图1，本文所述的工艺可用于形成导电引线137，这些导电引线从部件表面111处的金属垫110延伸至部件表面上方的第二表面144，在那里这些引线可与第二部件的对应特征结构互连，或在一些情况下，与重新分布层的垫、通孔或迹线互连。“引线”是指一种导电元件，它被配置成在系统或其部件(例如，微电子元件、衬底、内插器或电路板等等)表面的触点(例如，导电垫)到该表面所在平面上方的某个高度处的位置之间传导电流。可使引线的远离触点的端部暴露以便进一步连接到另一个部件或系