专利名称：用于集成电路封装的应力应变焊柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路封装的引脚互连结构，具体地说是一种用于集成电路封装的应力应变焊柱，属于集成电路制造技术领域。
背景技术：
随着半导体集成电路器件引出端I/O数的提高，封装密度提高，封装引出端均采用面阵阵列排布，如球栅阵列(BGA)、柱栅阵列(CGA)，并且封装尺寸越来越大。对于尺寸大于27mmX27mm或33mmX33mm的陶瓷封装就不能再采用焊球阵列封装(CBGA)，否则就会在集成电路与印刷电路板组装中出现热膨胀系数失配问题，带来互连可靠性问题，故高引出端、大尺寸封装的陶瓷封装均采用柱栅阵列(CGA)封装。目前柱栅阵列(CGA)封装所使用的焊柱主要是铅锡材料，如Snl(^b90，但其硬度低，存在抗冲击、耐疲劳性能差等问题，易出现连接缺陷，为此有些实用新型在焊料柱子中引入柱状或栅格状的金属结构(如采用细直的铜线、铜网、铜质簧丝等)来增强焊料柱的性能，一定层度上增强了焊柱的抗冲击、耐疲劳性能，有效地改进了焊接互连的可靠性，但这类增强型焊料柱存在加工工艺步骤多、加工难度大、质量控制困难、费用高等问题，而且仍不能很好解决焊接跟部易出现的互连失效问题。
发明内容
本发明针对上述现有结构的不足，提供一种用于集成电路封装的应力应变焊柱， 该焊柱可提高焊接的强度和可靠性。按照本发明提供的技术方案，一种用于集成电路封装的应力应变焊柱，所述焊柱的两个端部的横截面面积大于其中部的横截面面积。所述焊柱的端部的横截面面积与其中部的横截面面积之比为2:1—6:1。所述焊柱的中部是多节结构。所述焊柱的材料为无氧铜或铜合金。所述焊柱的外表面设置有锡镀层。所述焊柱为哑铃型。本发明与现有技术相比，具有以下优点本发明将焊柱制成两端大中间小的结构， 其受到应力应变时，应变所产生的应力能在焊柱中部较细部分缓冲释放，而两端不发生任何有损伤性的应变，消除了焊柱跟部疲劳而产生裂纹；同时，焊柱采用无氧铜或铜合金制作，提高了焊柱的强度，消除了焊柱的断裂问题；本发明加工工艺更为简单，可以在不改变现有焊接设备情况下，提高了焊柱强度，耐疲劳性，大大提高了焊接可靠性。
图1是本发明的剖面图。图2是本发明的组装焊接示意图。
图3是应用本发明的1. 27 mm节距CCGA560封装的外形图。图4是图3的左视图。图5是应用本发明的1.0 mm节距CCGA1121封装的外形图。图6是图5的左视图。
具体实施例方式下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的说明。图1 图6中，包括端部1、中部2、镀层3、焊柱4、陶瓷外壳5、焊膏6、助焊剂或焊膏7、PCB板8等。如图1所示，本发明是一种用于集成电路封装的应力应变焊柱，该焊柱4的两个端部1的横截面面积大于其中部2的横截面面积。焊柱4的端部1的横截面面积与其中部2 的横截面面积之比为2:1—6:1。焊柱4最好为哑铃型。焊柱4的中部2还可以制成多节结构。焊柱4的材料为无氧铜或铜合金，其外表面设置有锡镀层3，以保证可焊性。本发明将焊柱4制成两端大中间小的结构，当温度改变导致陶瓷封装电路与有机基板等热膨胀系数失配发生形变，焊柱4受到应力应变时，应变所产生的应力能在焊柱4中部较细部分缓冲释放，而两端不发生任何有损伤性的应变，消除了焊柱4跟部疲劳而产生裂纹甚至断路而使器件失去功能；同时，焊柱4采用无氧铜或铜合金制作，提高了焊柱4的强度，消除了焊柱4的断裂问题；另外，本发明加工工艺更为简单，可以在不改变现有焊接设备情况下，提高了焊柱强度，耐疲劳性，大大提高了焊接可靠性。实施例1，1. 27謹节距CCGA560封装
如图3、图4所示，根据封装重量和高度要求，采用两个端部1的横截面为Φ0. 85mm、高 0. 4mm，中部2的横截面为Φ0. 50mm、高1. 2mm的无氧铜焊柱4 ；端部1的横截面是中部2的 2. 9倍，中部2细径高度约是端部1粗径的3倍；无氧铜焊柱4的表面设置有锡镀层3，用 Sn63Pb37焊膏6 (或其他成分焊膏)经丝网印刷、模具装架、红外回流焊并拆架、清洗后焊接至CCGA560陶瓷外壳5上，检测合格后包装。CCGA560封装可以保证电路通过助焊剂7组装到PCB板8上，若遇到过应力，应变将仅发生在中部2细径部位，参见图2。实施例2，1. Omm节距CCGAl 121封装
如图5、图6所示，根据封装重量和高度要求，采用个端部1的横截面为Φ0. 70mm、高 0. 4mm,中部2的横截面为Φ0. 45mm、高1. 2mm的含3%锡的铜合金焊柱4 (保证强度);端部 1的横截面是中部2的2. 4倍，中部2细径高度约是端部1粗径的3倍；铜合金焊柱4的表面设置有锡镀层3，用Sn96. 5Ag3. OCuO. 5焊膏6 (或其他成分焊膏)经丝网印刷、模具装架、 红外回流焊并拆架、清洗后焊接至CCGA1121陶瓷外壳5上，检测合格后包装。CCGA1121封装可以保证电路通过Sn63I^b37焊膏7组装到PCB板8上，若遇到过应力，应变将仅发生在中部2细径部位，参见图2。
权利要求
1.一种用于集成电路封装的应力应变焊柱，其特征是所述焊柱(4)的两个端部(1) 的横截面面积大于其中部(2)的横截面面积。
2.根据权利要求1所述的用于集成电路封装的应力应变焊柱，其特征是所述焊柱(4) 的端部(1)的横截面面积与其中部(2)的横截面面积之比为2:1—6:1。
3.根据权利要求1所述的用于集成电路封装的应力应变焊柱，其特征是所述焊柱(4) 的中部(2)是多节结构。
4.根据权利要求1所述的用于集成电路封装的应力应变焊柱，其特征是所述焊柱(4) 的材料为无氧铜或铜合金。
5.根据权利要求1或4所述的用于集成电路封装的应力应变焊柱，其特征是所述焊柱(4)的外表面设置有锡镀层(3)。
6.根据权利要求1所述的用于集成电路封装的应力应变焊柱，其特征是所述焊柱(4) 为哑铃型。
全文摘要
本发明涉及一种用于集成电路封装的应力应变焊柱，所述焊柱的两个端部的横截面面积大于其中部的横截面面积。本发明将焊柱制成两端大中间小的结构，其受到应力应变时，应变所产生的应力能在焊柱中部较细部分缓冲释放，而两端不发生任何有损伤性的应变，消除了焊柱跟部疲劳而产生裂纹；本发明加工工艺更为简单，可以在不改变现有焊接设备情况下，提高了焊柱强度，耐疲劳性，大大提高了焊接可靠性。
文档编号H01L23/488GK102157481SQ20111008008
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者丁荣峥, 吴刚, 李秀林 申请人:中国电子科技集团公司第五十八研究所, 无锡中微高科电子有限公司