具有带有多个焊球材料的球栅阵列的半导体装置封装的制作方法

具有带有多个焊球材料的球栅阵列的半导体装置封装


背景技术：

1.本公开涉及一种具有包含多个焊球材料的球栅阵列的半导体装置封装。根据一些实施例的半导体装置封装包含球栅阵列，所述球栅阵列具有由第一材料制成的焊球的第一子集，以及由具有比所述第一材料低的弹性模数的第二材料制成的焊球的至少第二子集。
2.半导体装置(例如，集成电路裸片)的有源表面上的接合垫可包含用于安装到衬底上的焊球阵列。衬底可为例如印刷电路板(pcb)、载体和/或具有用于连接到焊球的接触垫的另一半导体装置。焊球阵列，通常被称作球栅阵列(bga)，提供半导体装置与衬底之间的电连接和机械连接。为了将bga附接到衬底，通常使用加热工艺(例如，回焊工艺)将焊球熔融到接触垫上。
3.常规焊球可完全由例如锡、锡合金、锡/铅合金、银合金等的金属或金属合金焊料构成，且可被配置成在约175℃至约250℃范围内的温度下熔融。然而，这些常规焊球不具有机械顺从性。结果，归因于热应力和/或机械应力(例如，振动)的衬底或半导体装置封装的其它组件的弯曲可使焊球接头开裂以及断裂。这又可引起半导体装置与衬底之间的电和/或机械断接。举例来说，由半导体装置在使用期间产生的热和/或周围环境中的温度变化可归因于衬底与其它组件之间的热膨胀系数(cte)的差异而产生热应力。当经历温度变化时，半导体装置封装的衬底和其它组件可以不同速率膨胀或收缩，从而在焊球处产生应力和开裂。因此，将有利的是能够改进bga以在此类应力期间抵抗开裂。


技术实现要素：

4.根据一些实施例，本公开提供一种半导体装置封装，其包含具有由不同材料的焊球构成的球栅阵列的半导体装置。在一些实施例中，所述球栅阵列包含由第一材料构成的焊球的第一子集以及由与所述第一材料不同的第二材料构成的焊球的第二子集。在一些实施例中，所述第一材料具有大于所述第二材料的弹性模数的弹性模数。在一些实施例中，所述第一材料为金属焊料，且所述第二材料为包含至少一种聚合物的复合材料。在一些实施例中，所述复合材料包含由所述至少一种聚合物制成的芯，并且进一步包含包围所述芯的焊料层。在一些实施例中，所述第二材料的所述焊料层具有与所述第一材料的所述金属焊料的熔融温度相同或大致相同的所述熔融温度。在一些实施例中，所述第二材料进一步包含安置于所述芯与所述焊料层之间的一个或多个内层。在一些实施例中，所述一个或多个内层包含具有大于所述焊料层的所述熔融温度的熔融温度的一个或多个金属层。
5.在一些实施例中，焊球的所述第二子集的至少一部分位于所述球栅阵列的周边上。在一些实施例中，焊球的所述第二子集的至少一部分定位在所述球栅阵列的一个或多个拐角处。在一些实施例中，焊球的所述第二子集的焊球定位在所述球栅阵列的每一拐角处。在一些实施例中，所述球栅阵列包含完全由焊球的所述第二子集的焊球构成的一个或多个周边行和/或一个或多个周边列。在一些实施例中，焊球的所述第二子集的所有所述焊球定位在所述球栅阵列的所述一个或多个周边行和/或所述一个或多个周边列中。在一些实施例中，所述第一子集的每一焊球位于所述球栅阵列的同一列或行中的所述第二子集的
至少两个焊球之间。在一些实施例中，焊球的所述第一子集部分地或完全由焊球的所述第二子集包围。
6.在一些实施例中，衬底通过所述球栅阵列电且机械地耦合到所述半导体装置。在一些实施例中，在所述衬底与所述半导体装置之间添加底部填充材料。在其它实施例中，底部填充材料不存在于所述半导体装置与所述衬底之间。在一些实施例中，焊球的所述第二子集的至少一部分可与所述半导体装置电隔离，以使得所述焊球的此部分并不提供所述半导体装置与所述衬底之间的电连接。在一些实施例中，所述第二子集的所有所述焊球与所述半导体装置电隔离。
7.在其它实施例中，一种半导体装置封装包含：衬底构件，其用于提供电互连；集成电路构件，其用于将电信号输出到所述衬底构件；第一焊球构件，其安置于所述集成电路构件与所述衬底构件之间以用于将所述集成电路构件电耦合到所述衬底构件；以及第二焊球构件，其安置于所述集成电路构件与所述衬底构件之间以用于将所述集成电路构件机械耦合到所述衬底。所述第二焊球构件可包含具有比所述第一焊球构件低的弹性模数和/或高的抗拉强度(例如，极限抗拉强度)的材料。在一些实施例中，所述第一焊球构件和所述第二焊球构件布置成阵列，其中所述第二焊球构件至少定位于所述阵列的一个或多个拐角处。在一些实施例中，所述第一焊球构件由所述第二焊球构件包围。在一些实施例中，所述第二焊球构件的至少一部分与所述集成电路构件电隔离。
附图说明
8.当结合附图阅读时，将更好地理解前述概述以及以下详细描述。出于示出本公开的目的，在附图中展示当前优选的实施例，其中相同的附图标记始终指示相同的元件。然而，应注意，本公开的各方面可以不同形式体现且因此不应理解为受限于本文中所阐述的所示实施例。在附图中示出的元件未必按比例绘制，而是可能已被夸大以突出其中主题的重要特征。此外，可通过省略对于理解所公开实施例未必需要的元件来简化图式。
9.图1a为示出根据一个实例的在半导体装置的一侧上包含bga的半导体装置的平面视图；
10.图1b为沿由线1b-1b标示的平面截取的图1a的半导体装置的横截面视图；
11.图1c为图1b的半导体装置和衬底的部分横截面视图，bga与衬底的接触垫对准；
12.图1d为通过bga耦合到图1c的衬底的半导体装置的部分横截面视图；
13.图1e为通过bga耦合到图1c的衬底的半导体装置的部分横截面视图，其进一步展示安置于半导体装置与衬底之间的底部填充材料；
14.图2a为在-40℃与125℃之间循环1000次循环之后bga中14个常规焊球接头的示例行的横截面图像；
15.图2b为图2a中所展示的第1至第7焊球的放大横截面视图；
16.图2c为图2a中所展示的第8至第14焊球的放大横截面视图；
17.图3a为根据另一实例的方形bga上的模拟应变能量密度的热度图；
18.图3b为在图3a的热度图中标示为3b的拐角区的放大透视图；
19.图3c为展示根据一个实例的温度循环数目与模拟应变能量密度之间的关系的图；
20.图4a为根据一些实施例的示出在半导体装置的一侧上包含bga的半导体装置的平
面视图，其中bga包含焊球的第一子集(空心圆)和焊球的第二子集(图案化圆)，焊球的第二子集定位于bga的拐角处；
21.图4b为沿由线4b-4b标示的平面截取的图4a的半导体装置的横截面视图；
22.图4c为通过bga耦合到衬底的图4b的半导体装置的部分横截面视图；
23.图5a为根据一些实施例的示出在半导体装置的一侧上包含bga的半导体装置的平面视图，其中bga包含焊球的第一子集(空心圆)和焊球的第二子集(图案化圆)，焊球的第二子集定位于bga的拐角处且沿bga的周边行/列；
24.图5b为沿由线5b-5b标示的平面截取的图5a的半导体装置的横截面视图；
25.图5c为通过bga耦合到衬底的图5b的半导体装置的部分横截面视图；
26.图6为根据一些实施例的示出在半导体装置的一侧上包含bga的半导体装置的平面视图，其中bga包含焊球的第一子集(空心圆)和焊球的第二子集(图案化圆)，焊球的第二子集定位于bga的拐角区处；
27.图7为根据一些实施例的示出在半导体装置的一侧上包含bga的半导体装置的平面视图，其中bga包含焊球的第一子集(空心圆)和焊球的第二子集(图案化圆)，焊球的第二子集不对称地布置于bga上；
28.图8为根据一些实施例的示出在半导体装置的一侧上包含bga的半导体装置的平面视图，其中bga包含焊球的第一子集(空心圆)和焊球的第二子集(图案化圆)，焊球的第二子集沿bga的周边列定位；
29.图9为根据一些实施例的示出在半导体装置的一侧上包含bga的半导体装置的平面视图，其中bga包含焊球的第一子集(空心圆)和焊球的第二子集(图案化圆)，焊球的第二子集沿bga的周边行定位；
30.图10为根据一些实施例的示出在半导体装置的一侧上包含bga的半导体装置的平面视图，其中bga包含焊球的第一子集(空心圆)和焊球的第二子集(图案化圆)，焊球的第二子集沿bga的周边列和周边行定位；
31.图11为根据一些实施例的示出在半导体装置的一侧上包含bga的半导体装置的平面视图，其中bga包含焊球的第一子集(空心圆)和焊球的第二子集(图案化圆)，焊球的第二子集进一步定位在邻近于周边行/列的一个或多个行和/或列中；
32.图12为根据一些实施例的第二子集的焊球的放大横截面视图，其示出芯材料、外层和安置于芯材料与外层之间的一个或多个内层。
具体实施方式
33.现将在下文中参考附图更全面地描述本主题，在所述附图中展示代表性实施例。然而，本主题可以不同形式体现且不应解释为受限于本文中所阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了描述且实现所属领域的技术人员。
34.图1a和1b示出示例半导体装置封装100，其包含半导体装置102(例如，集成电路(ic)裸片)和耦合到阵列(bga)中的半导体装置102的有源侧的多个焊球106。每一焊球106可为完全由例如锡、锡合金、锡/铅合金、银合金等的相同金属焊料材料构成的常规焊球。举例来说，焊球106可由锡-铜(sn-cu)合金、锡-铅(sn-pb)合金或锡-银-铜(sn-ag-cu)合金构成。如图1a中所描绘，bga的焊球106可布置为形成栅格的多个行和/或列。举例来说，所示实
例展示布置成十个水平行和二十个竖直列的两百个焊球106。然而，焊球106的总数及其布置未必受限于此特定配置。如在图1b的横截面视图中所展示，焊球106可各自附接到半导体装置102的表面上的单独接合垫104。
35.如在图1c和1d中进一步示出，焊球106被配置成将半导体装置102电和/或机械地连接到衬底110。衬底110可包含例如pcb、芯片载体和/或另一半导体装置。衬底110的表面可包含各自被配置成与单独焊球106接触的多个接触垫112。为了连接半导体装置102与衬底110，半导体装置102可定位成使得焊球106与接触垫112对准(图1c)，且随后半导体装置102和衬底110朝向彼此移动直到焊球106与接触垫112对接为止。加热工艺，例如标准回焊工艺可随后用于将焊球106加热并熔融到接触垫112上。举例来说，每一焊球106可完全由被配置成在约175℃至约250℃的温度下熔融的焊料材料构成。
36.现参考图1e，为了加强半导体装置102与衬底110的附接，底部填充材料108可应用于半导体装置102与衬底110之间以改进粘附和/或分布热应力。底部填充材料108可包含例如注入到半导体装置102与衬底110之间的空间中且随后固化的非导电树脂(例如，环氧树脂)。然而，使用底部填充材料108需要额外的通常复杂的制造步骤以及附加成本。此外，底部填充材料108可包含延伸超出半导体装置102的边缘的衬底110上的圆角108a，从而减少可用于安装其它组件的衬底110上的区域。
37.如先前所描述，当半导体装置封装经受热和/或机械应力时，常规焊球(例如，焊球106)可易于开裂。图2a至2c在经历温度循环实验(tct)之后在bga中提供一行14个常规焊球接头的横截面图像。在此实例中，焊球由sn-ag-cu合金构成，其中银含量为约1.2％。确切地说，焊球在-40℃与125℃之间循环1000次循环。图2a提供整行14个焊球的视图，图2b提供第1至第7焊球的放大视图，并且图2c提供第8至第14焊球的放大视图。如这些图像中所展示，许多焊球在其材料中产生开裂，所述开裂由箭头突出显示。虽然位于行中间的第7焊球也产生开裂，但发现最显著的开裂出现在最靠近行的任一端的焊球中(例如，第1至第3球和第10至第14焊球)。不希望受理论所束缚，据信，所述行的端部经受来自热循环的最大应变。
38.图3a和3b展示根据另一实例的在方形bga上的模拟应变能量密度的热度图。图3b为图3a中所展示的bga的右下拐角部分的放大透视图。如在此模拟中所展现，发现最高应变发生在位于bga的最外行处，尤其在拐角区处，的焊球当中。相反，发现更靠近bga的中心而定位的焊球具有最低应变量。因为最外焊球可能遇到最大应变，所以其可能更易于开裂和失效。已发现应变能量密度可充当tct性能的指标。更确切地说，应变能量密度与tct性能相反，以使得应变能量密度越高，失效之前的温度循环数就越低。图3c为展示根据一个实例的tct失效循环与模拟应变能量密度(sed)的关系的图。如图3c中所展示，最高sed(约0.95)在约489个循环下具有tct失效，而最低sed(约0.14)在约3330个循环下具有tct失效。
39.根据本公开的某些实施例，据信，用由具有较大弹性的材料构成的焊球替换定位于最大应变的区域处的常规焊球可防止或减少焊球开裂量，且因此改进bga的可靠性。在一些实施例中，本公开提供一种半导体装置封装，其包含bga，所述bga至少具有由第一材料制成的焊球的第一子集，以及由与第一材料不同的第二材料制成的焊球的第二子集。焊球的第一子集可为例如完全金属焊球(例如，锡、锡合金、锡/铅合金等)，而焊球的第二子集可为由金属和聚合物(例如，塑料)材料的组合制成的复合焊球。如本文中将进一步描述，在一些实施例中，第二子集的焊球可包含由金属或金属合金的一个或多个层包围的聚合物芯。在
一些实施例中，第二子集的焊球可包含具有与第一子集的焊球相同或类似的熔融温度的焊料外层。在一些实施例中，第二子集的焊球可具有比第一子集的焊球低的弹性模数。在一些实施例中，第二子集的焊球可具有比第一子集的焊球低的热膨胀系数(cte)。在一些实施例中，第二子集的焊球可具有更紧密地匹配于衬底的cte的cte。在一些实施例中，第二子集的焊球具有比第一子集的焊球大的韧性，韧性是材料能够吸收能量且在不断裂的情况下塑性变形的能力。在一些实施例中，第二子集的焊球具有比第一子集的焊球高的抗拉强度。在一些实施例中，具有较高抗拉强度可允许第二子集的焊球比第一子集的焊球更好地耐受应力/应变。在一些实施例中，第一子集的焊球可仍具有比第二子集的焊球合乎需要的特定性质，例如，更好的电导率、更低的成本等。因此，在一些实施例中，可为优选的是将第一子集和第二子集两者的焊球类型包含在bga中，而不是包含仅一个或另一个。
40.在一些实施例中，焊球的第二子集可在bga中定位在可能遇到最大应变的区域中。在一些实施例中，例如，焊球的第二子集可定位在bga的周边处，例如沿bga的最外行和/或列。在一些实施例中，焊球的第二子集可仅定位在bga的最外行和/或列中的一者或多者中。在其它实施例中，焊球的第二子集还可位于邻近于bga的最外行和/或列的一个或多个行和/或列内。在一些实施例中，焊球的第二子集可定位在bga的至少一个或多个拐角或拐角区处，可能位于bga的所有拐角或拐角区处。在一些实施例中，焊球的第一子集的焊球可部分地或完全由第二子集的焊球包围。在一些实施例中，焊球的第一子集的每一焊球可安置在第二子集的两个或更多个焊球之间的行和/或列中。
41.图4a展示根据某些实施例的半导体装置封装200a的bga的平面视图。bga定位在半导体装置202的一侧上且包含焊球206的第一子集(各自描绘为空心圆)和焊球208的第二子集(各自描绘为图案化圆)。半导体装置202可为例如集成电路(ic)裸片或芯片，例如，微处理器、倒装芯片裸片、控制器裸片、专用集成电路(asic)裸片等。在一些实施例中，第一子集的焊球206由与第二子集的焊球208不同的材料构成，如上文所描述。举例来说，在一些实施例中，焊球206完全由金属焊料(例如，锡焊料、锡合金、锡/铅合金等)构成，而第二子集的每一焊球208可由金属和聚合物(例如，塑料)材料的组合制成。在一些实施例中，焊球208可具有比焊球206低的弹性模数。在一些实施例中，焊球208可具有比焊球206低的cte。在一些实施例中，焊球208可具有比焊球206大的韧性。在一些实施例中，焊球208可具有比焊球206高的抗拉强度(例如，极限抗拉强度)。
42.如图4a中所展示，焊球206和焊球208可布置为形成阵列(例如，正方形或矩形阵列)的多个行和/或列。举例来说，所描绘的实例展示布置成十个水平行和二十个竖直列的总共两百个焊球。然而，焊球的总数及其布置未必受限于出于说明性目的提供的此特定配置。更少或更多数目个焊球可包含在其它实施例中，且其可布置为更少或更多数目个行/列，或布置成其它图案。
43.在一些实施例中，如所展示，焊球208定位于bga的拐角中的至少一者或多者处。在一些实施例中，焊球208定位于bga的所有拐角处。在一些实施例中，焊球208仅定位在bga的一个或多个拐角处。在一些实施例中，bga的拐角是指bga的周边行和/或列的端部位置。周边行和/或列又可指沿bga的最外边缘定位的行和/或列。在其中bga配合在半导体装置202的覆盖面积内的一些实施例中，周边行和/或列可为最靠近半导体装置202的横向侧中的每一者(例如，横向侧202a、202b、202c、202d)的行和/或列。在一些实施例中，bga的周边行和/
或列可为离bga的中心最远的行和/或列。
44.图4b提供沿由在图4a中的线4b-4b(沿焊球的第一列)标示的平面截取的半导体装置封装200a的横截面视图。如所展示，每一焊球206和焊球208可在半导体装置202的表面上附接到单独的接合垫204。在一些实施例中，如图4c中所展示，半导体装置封装200a进一步包含衬底210，所述衬底通过焊球206和焊球208电和/或机械地耦合到半导体装置202。衬底210可包含例如pcb、载体和/或另一半导体装置等。在一些实施例中，衬底210的表面包含多个接触垫212，所述接触垫各自被配置成接触单独焊球206或208。为了连接半导体装置202与衬底210，半导体装置202可定位成使得焊球206和208与接触垫212对准，且随后半导体装置202和衬底210朝向彼此移动直到焊球206和208与接触垫212对接为止。加热工艺，例如标准回焊工艺可随后用于将焊球206和208加热并熔融到接触垫212上。在一些实施例中，如本文中将进一步描述，焊球208可包含经选择以在与焊球206的熔融温度相同或接近的温度下熔融的外部焊料层。在一些此类实施例中，焊球206和焊球208两者可在单个回焊工艺中熔融。
45.在一些实施例中，可以类似于针对图1e中展示的半导体装置封装100进行描述的方式在半导体装置202与衬底210之间添加底部填充材料(未展示)。在其它实施例中，半导体装置封装200a不包含半导体装置202与衬底210之间的底部填充材料。如所论述，使用底部填充材料需要额外制造步骤以及附加成本。此外，底部填充材料可产生减小衬底上可用于安装其它组件的区域的圆角。因此，在一些实施例中，可为优选的是不在半导体装置202与衬底210之间包含底部填充材料。在一些实施例中，除了焊球206之外的焊球208的使用也允许衬底的cte与bga的cte之间的较好匹配，使得不需要底部填充材料来分布热应力。
46.现参考图5a，展示根据另一实施例的半导体装置封装200b的bga的平面视图。半导体装置封装200b可类似于半导体装置封装200a，因为bga包含焊球206的第一子集和焊球208的第二子集(在由虚线标示的区域中展示)。更确切地说，焊球208的第二子集包含定位在bga的一个或多个拐角处的焊球208a。焊球208的第二子集进一步包含沿bga的周边行和/或列定位的一个或多个额外焊球208b。根据一些实施例，这些额外焊球208b中的至少一些可定位成邻近于焊球208a。在一些实施例中，第二子集的每一焊球208位于bga的一个或多个周边行和/或列中。在一些实施例中，第二子集的每一焊球208定位成邻近于至少一个其它焊球208。在一些实施例中，bga的周边行和/或列还可包含第一子集的一个或多个焊球206。第一子集的一个或多个焊球206可位于焊球208b的集合之间。
47.图5b提供沿由在图5a中的线5b-5b标示的平面(沿焊球的第一列)截取的半导体装置封装200b的横截面视图。如所展示，每一焊球206和焊球208可在半导体装置202的表面上附接到单独的接合垫204。在一些实施例中，如图5c中所展示，半导体装置封装200b进一步包含具有多个接触垫212的衬底210，所述接触垫通过焊球206和焊球208以类似于上文针对图4c所描述的方式来电和/或机械地耦合到半导体装置202。在一些实施例中，可在半导体装置202与衬底210之间添加底部填充材料(未展示)。在其它实施例中，不在半导体装置202与衬底210之间包含底部填充材料。
48.图6至11展示根据其它实施例的具有焊球206和焊球208的组合的额外实例bga的平面视图。图6展示具有半导体装置202的半导体装置封装200c，所述半导体装置具有包含焊球206的第一子集和焊球208的第二子集(在由虚线标示的区域中展示)的bga。焊球208的
第二子集包含定位在bga的一个或多个拐角处的焊球208以及沿可邻近于拐角的bga的周边行和/或列定位的一个或多个额外焊球208。焊球208未必受限于bga的周边行和/或列。如在此实例实施例中进一步展示，焊球208的第二子集可包含在邻近于bga的周边行和/或列的一个或多个行和/或列中的焊球208。举例来说，在一些实施例中，半导体装置封装200c在从半导体装置202的横向侧(例如，横向侧202a、202b、202c或202d)的第二和/或第三行或列中包含一个或多个焊球208。
49.虽然焊球208的布置在一些实施例中可为对称的，但这未必是其它实施例的情况。图7展示具有半导体装置202的半导体装置封装200d，所述半导体装置具有包含焊球206的第一子集和焊球208的第二子集(在由虚线标示的区域中展示)的bga，其中焊球208不对称地布置在bga上。举例来说，如所示出，焊球208可占据bga上的不同形状或不同大小的拐角区。
50.在其它实施例中，焊球208可占据bga的一个或多个整行和/或整列。一些此类实施例例如展示于图8至11中。图8展示具有半导体装置202的半导体装置封装200e，所述半导体装置具有包含焊球206的第一子集和焊球208的第二子集(在由虚线标示的区域中展示)的bga，其中bga的一个或多个列完全由焊球208构成。在一些此类实施例中，至少bga的周边列完全由焊球208构成，所述周边列例如为在所示实施例中最靠近半导体装置202的横向侧202c和202d的列。在一些实施例中，至少bga的每一行的端部由焊球208占据。在一些此类实施例中，第一子集的每一焊球206位于同一行中的至少两个焊球208之间。
51.图9展示具有半导体装置202的半导体装置封装200f，所述半导体装置具有包含焊球206的第一子集和焊球208的第二子集(在由虚线标示的区域中展示)的bga，其中bga的一个或多个行完全由焊球208构成。在一些此类实施例中，至少bga的周边行完全由焊球208构成，所述周边行例如为在所示实施例中最靠近半导体装置202的横向侧202a和202b的行。在一些实施例中，至少bga的每一列的端部由焊球208占据。在一些此类实施例中，第一子集的每一焊球206位于同一列中的至少两个焊球208之间。
52.图10展示具有半导体装置202的半导体装置封装200g，所述半导体装置具有包含焊球206的第一子集和焊球208的第二子集(在由虚线标示的区域中展示)的bga，其中bga的一个或多个行以及一个或多个列完全由焊球208构成。在一些实施例中，bga的周边行和列中的每一者完全由焊球208构成。在一些实施例中，至少bga的每一行的端部和每一列的端部由焊球208占据。如先前所描述，焊球208未必受限于bga的周边行/列。图11展示具有半导体装置202的半导体装置封装200h，所述半导体装置具有包含焊球206的第一子集和焊球208的第二子集(在由虚线标示的区域中展示)的bga，其中焊球208占据邻近于周边行/列的一个或多个行和/或列。在一些实施例中，焊球208的第二子集包围焊球206的第一子集。在一些此类实施例中，第一子集的每一焊球206位于同一列中的至少两个焊球208之间，并且位于同一行中的至少两个焊球208之间。
53.虽然未具体示出，但根据一些实施例，半导体装置封装200c、200d、200e、200f、200g、200h中的每一者可进一步包含通过焊球206和焊球208电和/或机械地耦合到半导体装置202的衬底。在一些实施例中，衬底可包含以类似于上文针对图4c所描述的方式连接到焊球206和焊球208的多个接触垫。衬底可包含例如pcb、芯片载体和/或另一半导体装置。
54.如所论述，在一些实施例中，第二子集的每一焊球208可由金属和聚合物(例如，塑
料)材料的组合制成。在一些实施例中，焊球208可具有比第一子集的焊球206低的弹性模数。在一些实施例中，焊球208可具有比第一子集的焊球206低的cte。在一些实施例中，焊球208可具有比第一子集的焊球206大的韧性。在一些实施例中，焊球208可具有比第一子集的焊球206高的抗拉强度(例如，极限抗拉强度)。图12为根据某些实施例的实例焊球208的横截面视图。在一些实施例中，焊球208包含由外层218包围的芯214。在一些实施例中，焊球208进一步包含安置于芯214与外层218之间的一个或多个内层216。在一些非限制性实例中，芯214可具有约50μm至约750μm的直径，外层218可具有约3μm至约30μm的厚度，且内层216可具有约1μm至约15μm的厚度。
55.在一些实施例中，芯214包含至少一种聚合物材料或由其组成。在一些实施例中，芯214包含热塑性材料或由其组成。在一些实施例中，芯214包含热固性塑料或由其组成。举例来说，在一些实施例中，芯214可由聚苯乙烯或聚酰亚胺构成。在一些实施例中，芯214包含可耐受至少175℃至250℃的回焊温度而不会分解或发生化学变化的一种或多种热塑性材料或由其组成。
56.在一些实施例中，焊球208的外层218包含焊料层或由其组成。举例来说，在一些实施例中，外层218由锡焊料、锡合金焊料、锡/铅合金焊料、银合金焊料等构成。在一些实施例中，外层218被配置成熔融(例如，在回焊工艺期间)以便将焊球208附接到衬底的接触垫。在一些实施例中，外层218由用于第一子集的焊球206的相同类型焊料构成。在一些实施例中，外层218的焊料具有与焊球206的熔点相同或大致相同(例如，
±
10℃)的熔点。在一些此类实施例中，具有相同或大致相同熔点允许焊球206和焊球208的外层218两者在相同回焊工艺期间熔融。
57.在一些实施例中，一个或多个内层216安置于芯214与外层218之间。在一些实施例中，一个或多个内层216包含一个或多个金属和/或金属合金层。在一些实施例中，内层216的金属和/或金属合金层具有大于外层218的熔点的熔融温度。在一些实施例中，内层216的金属和/或金属合金层具有大于回焊温度范围(例如，175℃至250℃)的熔融温度，使得内层216不会在回焊工艺期间熔融。在一些实施例中，内层216被配置成含有芯214的聚合物材料，所述聚合物材料可在回焊工艺期间熔融。在一些实施例中，内层216包含例如一层或多层铜、镍、银或其组合。
58.在一些实施例中，焊球208与焊球206相比可具有大体上较低的弹性模数(例如，杨氏模数)。在一些实施例中，焊球208可具有小于20gpa，优选地小于10gpa的弹性模数。举例来说，在一些实施例中，焊球208可具有约3gpa至约7gpa，例如约5gpa的弹性模数。相比而言，可完全由金属焊料(例如，锡合金、铅/锡合金、锡-银-铜合金等)构成的焊球206且可具有大于20gpa或大于30gpa的弹性模数。举例来说，在一些实施例中，焊球206可具有约32gpa的弹性模数。在其它实施例中，焊球206具有大于40gpa，例如40gpa至60gpa的弹性模数。在一些实施例中，焊球206具有可为焊球208的弹性模数的至少两倍到至少六倍大的弹性模数。在一些实施例中，聚合物材料的芯214促成焊球208的相对较低弹性模数，所述相对较低弹性模数允许焊球208比焊球206更好地耐受热和/或机械诱发的应变。
59.在一些实施例中，焊球208与焊球206相比可具有大体上较高的抗拉强度(例如，极限抗拉强度)。极限抗拉强度是材料在断裂之前被拉伸或拉动的同时可耐受的最大应力。在一些实施例中，举例来说，焊球206可由具有约40mpa至约50mpa的极限抗拉强度的合金(例
如，sn-ag-cu合金)构成。焊球208同时可具有大于60mpa的极限抗拉强度。在一些实施例中，焊球208具有约80mpa至约100mpa，例如90mpa的极限抗拉强度。在一些实施例中，焊球208可具有为焊球206的极限抗拉强度的至少1.5倍到至少2.5倍大的极限抗拉强度。
60.在一些实施例中，并非所有焊球206和/或208都必定电耦合到半导体装置202。在一些实施例中，一个或多个焊球206和/或焊球208可与半导体装置202电隔离，使得电信号不通过一个或多个电隔离的焊球向/从半导体202输送。在一些此类实施例中，可包含一个或多个电隔离的焊球以在半导体装置202与衬底之间提供机械连接而不提供电连接。在一些实施例中，第二子集的焊球208的至少一部分与半导体装置202电隔离。在一些实施例中，例如位于bga的周边行和/或列中的任何焊球208可被配置成与半导体装置202电隔离。在一些实施例中，所有焊球208可与半导体装置202电隔离。在一些实施例中，第一子集的一些或所有焊球206电耦合到半导体装置202。
61.应理解，可在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，在本文中做出各种改变、替代和更改。还应清楚，本文中识别为属于具体实施例的个别元件可包含在本发明的其它实施例中。此外，本技术的范围预期不限于本说明书中描述的工艺、机器、制品和物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。本发明的范围也不意欲由标题或摘要来限制，因为提供本技术的这些部分以便于搜索本文中公开的特定特征。如所属领域的普通技术人员将易于从本公开了解，可根据本公开使用执行与本文中所描述的对应实施例大体上相同的功能或实现与所述对应实施例大体上相同的结果的当前现有或稍后待开发的工艺、机器、制品、物质组成、手段、方法或步骤。