专利名称：具有增加的表面组装元件可靠性的翻模多芯片模块的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及半导体器件封装领域。尤其，本发明涉及翻模模块封装领域。
背景技术：
电子器件，例如，蜂窝电话，通常利用MCM(多芯片模块或多元件模块)以在单个模制封装内提供高级电路集成度。MCM包括，例如，一个或多个芯片和大量组装在单个电路板上的表面组装元件(“SMC”)。包括SMC的电路板可以在模制工艺中密封，以形成翻模(overmolded)MCM封装。
作为背景，在常规MCM制造工艺中，焊料掩模在电路板上被构图和显影以形成焊料掩模开口，此开口会暴露电路板上例如金属衬垫的可焊接区域。SMC可以通过将SMC的端部焊接到位于焊料掩模开口中的暴露的金属衬垫来组装在印刷电路板上。当SMC组装在电路板上时，在SMC的底部和位于电路板顶表面上的焊料掩模之间会形成间隙。
在模制工艺期间，模制化合物，例如环氧模制化合物，在每个SMC之上形成并同时填充SMC的底部和位于电路板顶表面上的焊料掩模之间形成的间隙。然而，由于此间隙相对较窄，模制化合物不可能完全填充SMC下面的间隙。结果，会在位于SMC下面的模制化合物中形成一个或多个空隙。在完成模制工艺之后，通常要在翻模MCM上实施预处理测试，以确保翻模MCM封装满足Interconnect Packaging Committee(“IPC”)/JointElectronic Device Engineering Council(“JEDEC”)潮湿敏感度规范，并模拟用户处理。预处理测试包括潮湿浸泡和回流测试，回流测试会促使保护SMC端部到电路板的焊料熔化。结果，焊料会流进在模制工艺期间在SMC下面的模制化合物中形成的任何空隙，而引起SMC的端部短路，并由此导致SMC失败。这样，在SMC下面形成的空隙降低了SMC的可靠性，从而，降低了包括SMC的翻模MCM的可靠性。
因此，在本领域内，在翻模MCM中需要越来越可靠的SMC。
发明内容
本发明针对具有增加的表面组装元件可靠性的翻模MCM。本发明提出和解决了本领域内对翻模MCM中的更加可靠的SMC的需求。
根据本一个示例性实施例，翻模模块包括位于衬底之上的表面组装元件，其中所述表面组装元件包括第一端部和第二端部。例如，所述翻模模块可以为MCM，而所述衬底可以为叠层电路板。例如，所述表面组装元件可以是电阻器、电容器、或感应器。所述翻模模块还包括位于所述衬底上的第一和第二衬垫，其中所述第一衬垫连接到所述第一端部而所述第二衬垫连接到所述第二端部。
根据此示例性实施例，翻模模块还包括位于所述表面组装元件下面的焊料掩模沟槽，其中所述焊料掩模沟槽填充有模制化合物。所述翻模模块还包括位于所述表面组装元件的底表面和所述衬底的顶表面之间的可模制间隙，其中所述可模制间隙包括所述焊料掩模沟槽；所述可模制间隙可以填充有所述模制化合物。所述翻模模块还包括用以形成翻模封装的密封或模制工艺，其中所述翻模位于所述表面组装元件的上面和下面。在看了下面的详述和附图之后，本发明的其它特征和优点对于本领域内的一般技术人员来说将变得更加显而易见。
图1示出了根据本发明的一个实施例包括示例性表面组装元件的示例性结构的横截面图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的示例性表面组装元件布图。
图3示出了根据本发明的一个实施例包括示例性表面组装元件的示例性结构的横截面图。
具体实施例方式
本发明针对具有增加的表面组装元件可靠性的翻模MCMs。下面的描述包括关于本发明的应用的具体信息。本领域内的技术人员将公认，可以按与本申请中具体讨论的方式不同的方式应用本发明。而且，为了不使本发明变得模糊，将不讨论本发明的某些具体细节。
本申请中的附图和它们结合的详细描述只针对本发明的示例性实施例。为了保持简短，本发明的其它实施例将不在本申请内做具体描述，并不通过本发明的附图具体示出。应该注意，虽然利用示例性SMC示出了本发明，但是本发明也适用于两个或更多SMC和/或具有多于两个端部的其它表面组装元件(在本申请中也称作“表面组装器件”)，以及在翻模或密封MCM中装配多个SMC所需的本发明的变化。
图1示出了用于描述本发明的一个实施例的结构100的横截面图。图1中省略的某些细节和特征对于本领域内的一般技术人员来说是明显的。结构100包括位于衬底104上的SMC102，并可以是，例如，MCM，即多芯片模块或多元件模块。应该注意，虽然为了简短在图1中只示出了一个SMC，但是结构100可以包括任何数目的SMC。
如图1中所示，衬垫106和108位于衬底104的顶表面110上，此衬底可以是，例如，叠层电路板。衬垫106和108可以包括例如铜的金属，并可以按本领域内公知的方式在衬底104的顶表面110上被构图。同样如图1中所示，焊料掩模112位于衬底104的顶表面110上，并可以在或不在部分衬垫108和106之上，并可以包括本领域内公知的适当的掩模材料。焊料掩模112可以具有厚度114，此厚度可以在，例如，约30.0和55.0微米之间。
还如图1中所示，SMC102的端部116通过焊接接头120连接到衬垫106，而SMC102的端部118通过焊接接头122连接到衬垫108。SMC可以是，例如，如电阻器、电容器、或感应器的无源元件和/或如双工器(diplexer)、二极管、或SAW(表面声波)滤波器的分立或有源元件，并可以包括陶瓷材料、塑料材料、或本领域内公知的其它适当的材料。SMC102的端部116和120可以包括金属，此金属可以按本领域内公知的方式在SMC102的每个末端上镀覆。在一个实施例中，端部116和120可以位于SMC102的下面，例如，在岸面栅格阵列图形中。焊接接头120和122分别用于形成SMC102端部116和118与衬垫106和108之间的机械和电连接。
同样如图1中所示，焊料掩模沟槽124位于SMC的底表面126和衬底104的顶表面110之间，以及SMC102的衬垫106和108之间。焊料掩模沟槽124可以通过在焊料掩模112中适当地构图和显影开口来形成。在本实施例中，焊料掩模沟槽124形成于衬底104上的非可焊接区域之上。相反，常规焊料掩模开口只形成于可焊接区域之上，或用以暴露衬底104上的互连区域。还如图1中所示，可模制间隙125位于SMC102的底表面126和衬底104的顶表面110之间，并包括焊料掩模沟槽124。可模制间隙125可以在模制工艺中用模制化合物填充，并具有高度128，此高度可以在，例如，约45.0和65.0微米之间。
这样，通过形成SMC102下面的焊料掩模沟槽124，本发明获得了明显大于常规可模制间隙的可模制间隙，即，可模制间隙125。例如，在常规工艺中，焊料掩模112应该在SMC下面的衬垫106和108之间延伸。结果，应该在焊料掩模112和SMC102的表面126之间形成的常规可模制间隙会具有等于高度130的高度，此高度可以在，例如，约10.0和25.0微米之间。这样，通过形成焊料掩模沟槽124，本发明有利地获得了明显更大的可模制间隙，此可模制间隙会改善SMC102下面的模制化合物流动，并因此最小化SMC102下面的空隙形成。结果，本发明有利地最小化了在例如回流装配期间端部120和122之间短路的风险，增加了SMC102的可靠性。
在一个实施例中，例如MCM的结构可以包括位于例如衬底104的衬底之上的表面组装器件，其中表面组装器件包括多于两个端部，并且其中每个多于两个端部连接到位于衬底顶表面上的各个衬垫。在一个实施例中，焊料掩模沟槽可以位于表面组装器件的下面，并可以提供与上述关于图1中的本发明的实施例类似的优点。表面组装器件可以是无铅表面组装器件，并可以包括，例如，双工器、低通滤波器、带通滤波器、SAW滤波器或如二极管的分立或有源封装器件。在一个实施例中，上述表面组装器件可以为封装的含铅器件。
图2示出了根据本发明的一个实施例图1中的结构100的示例性布图。具体地说，图2中的布图200中的SMC202、衬垫206和208、以及焊料掩模沟槽224分别对应于图1中的结构100中的SMC102、衬垫106和108、以及焊料掩模沟槽124。应该注意，图2中，例如图1中的焊料掩模112的焊料掩模包围但不位于焊料掩模沟槽224和焊料掩模开口250和252中。如图2中所示，焊料掩模开口250和252分别位于衬垫206和208之上，并可以通过构图和显影如图1中的焊料掩模112的焊料掩模中的适当的开口形成。焊料掩模开口250和252分别暴露部分衬垫206和208，以使衬垫206和208的暴露部分可以分别焊接到SMC202的端部。
同样如图2中所示，焊料掩模区254位于衬垫206和焊料掩模沟槽224之间，而焊料掩模区256位于衬垫208和焊料掩模沟槽224之间。在一个实施例中，焊料掩模沟槽224延伸到衬垫206和208的边缘，以除去焊料掩模区254和256。在一个实施例中，焊料掩模沟槽224包围衬垫206和208，并包括衬垫206和208之间的区域，以在焊料掩模沟槽224中完全暴露衬垫206和208。还如图2中所示，SMC202位于焊料掩模开口250和252之上和焊料掩模沟槽224之上。
图3示出了根据本发明的一个实施例，在施加模制化合物之后的图1中的结构100的横截面图。图3中，结构300中的衬底304、衬垫306和308、顶表面310、焊料掩模312、端部316和318、焊接接头320和322、焊料掩模沟槽324、可模制间隙325、和底表面326分别对应于图1中的结构100中的衬底104、衬垫106和108、顶表面110、焊料掩模112、端部116和118、焊接接头120和122、焊料掩模沟槽124、可模制间隙125、和底表面126。
如图3中所示，翻模360位于焊料掩模312之上和SMC302之上。翻模360可以包括环氧模制化合物或其它适当的模制化合物，并可以在模制工艺中以本领域内公知的方法形成。同样如图3中所示，内模(undermold)362位于包括焊料掩模沟槽324的可模制间隙325中。内模362可以包括与上述翻模360类似的模制化合物，并可以通过在模制工艺中以本领域内公知的方法用模制化合物填充可模制间隙325来形成。翻模360和内模362可以在或可以不在相同的模制/密封工艺中以本领域内公知的方法获得。
通过形成焊料掩模沟槽324，本发明有利地获得了更容易用模制化合物填充的SMC302下面的可模制间隙，降低了在模制工艺期间在可模制间隙中形成空隙的风险。结果，本发明有利地获得了具有增加的可靠性的SMC。另外，通过利用焊料掩模沟槽324以增加可模制间隙，即，可模制间隙325的尺寸，本发明在焊接接头320和322之间有利地获得了更稳定的模制填充，即，内模362。
通过上面的详述表明，本发明提供了具有增加的可靠性的SMC，其中SMC位于例如翻模MCM的结构中。从上述本发明的描述中明显的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以用各种技术实现本发明的概念。然而，尽管通过具体参考某些实施例描述了本发明，但是本领域内的一般技术人员应该明白，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。因此，所述实施例在各方面被认为是示意性的而不是限制性的。同样应该理解，本发明不限于这里描述的具体实施例，而是在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多重新布置、修改、和替代。
这样，描述了具有增加的表面组装元件可靠性的翻模MCM。
权利要求
1.一种翻模模块，包括表面组装元件，位于衬底之上，所述表面组装元件包括第一端部和第二端部；第一和第二衬垫，位于所述衬底上，所述第一衬垫连接到所述第一端部而所述第二衬垫连接到所述第二端部；焊料掩模沟槽，位于所述表面组装元件下面，所述焊料掩模沟槽填充有模制化合物。
2.根据权利要求1的翻模模块，还包括位于所述表面组装元件的底表面和所述衬底的顶表面之间的可模制间隙，所述可模制间隙包括焊料掩模沟槽。
3.根据权利要求2的翻模模块，其中所述可模制间隙填充有所述模制化合物。
4.根据权利要求1的翻模模块，还包括翻模，所述翻模位于所述表面组装元件之上。
5.根据权利要求1的翻模模块，其中所述表面组装元件选自电阻器、电容器、感应器、双工器、二极管、和SAW滤波器。
6.根据权利要求3的翻模模块，其中所述可模制间隙具有约45.0微米和65.0微米之间的高度。
7.根据权利要求1的翻模模块，其中所述翻模模块为MCM。
8.根据权利要求1的翻模模块，其中所述衬底包括叠层电路板。
9.一种翻模模块，包括表面组装元件，位于衬底之上，所述表面组装元件包括第一端部和第二端部；第一和第二衬垫，位于所述衬底上，所述第一衬垫连接到所述第一端部而所述第二衬垫连接到所述第二端部；可模制间隙，位于所述表面组装元件下面，所述可模制间隙包括焊料掩模沟槽，所述焊料掩模沟槽填充有模制化合物。
10.根据权利要求9的翻模模块，其中所述可模制间隙填充有所述模制化合物。
11.根据权利要求9的翻模模块，还包括翻模，所述翻模位于所述表面组装元件之上。
12.根据权利要求11的翻模模块，其中所述翻模包括所述模制化合物。
13.根据权利要求9的翻模模块，其中所述可模制间隙具有约45.0微米和65.0微米之间的高度。
14.根据权利要求9的翻模模块，其中所述表面组装元件选自电阻器、电容器、感应器、双工器、二极管、和SAW滤波器。
15.根据权利要求9的翻模模块，其中所述翻模模块为MCM。
16.一种翻模模块，包括表面组装器件，位于衬底之上，所述表面组装器件包括多个端部；多个衬垫，位于所述衬底上，每个所述多个衬垫分别连接到对应的一个所述多个端部；焊料掩模沟槽，位于所述表面组装器件下面，所述焊料掩模沟槽填充有模制化合物。
17.根据权利要求16的翻模模块，其中所述表面组装器件为含铅表面组装器件。
18.根据权利要求16的翻模模块，其中所述表面组装器件为无铅表面组装器件。
19.根据权利要求16的翻模模块，其中所述表面组装器件包括至少一个元件，所述至少一个元件选自有源元件和无源元件。
20.根据权利要求16的翻模模块，其中所述翻模模块为MCM。
全文摘要
根据本一个示例性实施例，翻模模块包括位于衬底之上的表面组装元件，其中所述表面组装元件包括第一端部和第二端部。例如，所述翻模模块可以为MCM，而所述衬底可以为叠层电路板。所述翻模模块还包括位于所述衬底上的第一和第二衬垫，其中所述第一衬垫连接到所述第一端部而所述第二衬垫连接到所述第二端部。根据此示例性实施例，翻模模块还包括位于所述表面组装元件下面的焊料掩模沟槽，其中所述焊料掩模沟槽填充有模制化合物。所述翻模模块还包括位于所述表面组装元件的底表面和所述衬底的顶表面之间的可模制间隙，其中所述可模制间隙包括所述焊料掩模沟槽。
文档编号H05K7/06GK1823558SQ200480020640
公开日2006年8月23日 申请日期2004年6月4日 优先权日2003年7月17日
发明者A·D·阿拉瓦尼, S·L·佩蒂-威克斯, L·A·德奥利奥, R·U·比利亚努埃瓦 申请人:斯盖沃克斯瑟路申斯公司