將半導(dǎo)體器件或元件焊接到基板上的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將半導(dǎo)體器件或半導(dǎo)體元件如芯片或芯片載體焊接到基板如印刷電路板(PCB)或類似物的方法以及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]使用在芯片和基板上的回流焊料凸點(diǎn)的互補(bǔ)陣列將芯片熱焊接到基板如PCB以及之后將形成的焊接界面用熱定形環(huán)氧糊狀物或類似物回填是大家熟知的。
[0003]該已知的方法存在不少問題，包括在其固定之前不能確保整個(gè)陣列的焊料凸點(diǎn)適當(dāng)潤(rùn)濕以及不能防止或降低環(huán)氧糊狀物的蠕變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于在某種程度上減輕或排除上述與已知的將半導(dǎo)體器件或元件焊接到基板的方法相關(guān)的問題
[0005]附上的權(quán)利要求書闡述了被認(rèn)為具有創(chuàng)造性的本發(fā)明的各方面和特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0006]本發(fā)明前述以及進(jìn)一步的特征將從以下【具體實(shí)施方式】中體現(xiàn)，這些優(yōu)選實(shí)例僅結(jié)合附圖作為示例，其中:
[0007]圖1為焊接到基板上的芯片的側(cè)視圖；
[0008]圖2為圖1的俯視圖；
[0009]圖3為已知的將芯片焊接到基板的裝置的側(cè)視圖和俯視圖；
[0010]圖4為另一種已知的將芯片焊接到基板的裝置的側(cè)視圖和俯視圖；
[0011]圖5為圖4中的包含加熱設(shè)備的裝置的側(cè)視圖；
[0012]圖6為圖4中的裝置的側(cè)視圖，其展示了當(dāng)將芯片焊接到基板時(shí)裝置的第一溫度分布特性；
[0013]圖7為圖4中的裝置的側(cè)視圖，其展示了當(dāng)將芯片焊接到基板時(shí)裝置的第二溫度分布特性；
[0014]圖8為本發(fā)明的將芯片焊接到基板的裝置的側(cè)視圖和俯視圖；
[0015]圖9為圖8中的包含有加熱設(shè)備的裝置的側(cè)視圖；
[0016]圖10為圖8中的裝置的側(cè)視圖，其展示了當(dāng)將芯片焊接到基板時(shí)裝置的第一溫度分布特性；以及
[0017]圖11為圖8中的裝置的側(cè)視圖，其展示了當(dāng)將芯片焊接到基板時(shí)裝置的第二溫度分布特性。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下的優(yōu)選實(shí)施方式僅是示例性的，其對(duì)實(shí)施本發(fā)明的必要特征的組合不構(gòu)成限制。
[0019]一般而言，本發(fā)明涉及一種將半導(dǎo)體器件或元件如芯片焊接到基板的裝置。該裝置包括具有壓模的加熱設(shè)備，而該壓模具有加熱表面，當(dāng)芯片的底面放在具有預(yù)定數(shù)量的夾在該底面和基板之間的焊料凸點(diǎn)的基板上時(shí)，該加熱表面用于與該芯片的上表面產(chǎn)生熱接觸。該壓模用于加熱芯片以使焊料凸點(diǎn)回流。當(dāng)回流焊料凸點(diǎn)固定了，所形成的焊縫可用熱定形環(huán)氧糊狀物回填。該壓模的加熱表面具有接觸芯片的上表面的中心區(qū)域和延伸超出芯片上表面周邊的外區(qū)域。該壓模加熱表面上可具有橫跨所述周邊的凹槽。該壓模加熱表面的外區(qū)域可與壓模的中心區(qū)域處在同一平面或處在比壓模的中心區(qū)域低的平面。該壓?？砂ㄆ矫婕訜峒?。
[0020]參見圖1和2，芯片10通過多個(gè)回流焊料凸點(diǎn)14被焊接到基板12以形成焊接界面或焊縫16.如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的，每個(gè)芯片10和基板12均設(shè)有如圖2所見的焊料凸點(diǎn)14的補(bǔ)償陣列，雖然用虛線環(huán)形線的陣列表示的陣列是不完整的。通過已知的方法將熱施加到芯片10的上表面時(shí)，每個(gè)陣列中對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)14被促使回流在一起從而形成焊接界面16。當(dāng)焊接界面16形成，粘接劑18如熱定形環(huán)氧基糊狀物被回填進(jìn)該焊接界面。施加到芯片10的頂面的熱量使環(huán)氧糊狀物18固定以將芯片10焊接到基板12。
[0021]文中所指的“芯片”解釋為處理芯片如計(jì)算機(jī)芯片，數(shù)據(jù)處理芯片或信息處理芯片。它也可以被認(rèn)為是指一種半導(dǎo)體器件，甚至是半導(dǎo)體元件，例如芯片載體或類似物。
[0022]圖3展示了將芯片10焊接到基板(未示出)的已知的裝置20。芯片示出了具有設(shè)置僅在芯片兩側(cè)端子22上的焊料凸點(diǎn)14，但應(yīng)理解，這些僅僅是設(shè)置在芯片10的下表面的焊料凸點(diǎn)14的陣列的代表。焊接裝置20包括加熱設(shè)備(未示出)，該加熱裝置在加熱界面24上方并為其提供熱能。該加熱界面24下方為加熱壓模26，該加熱壓模26可以是一塊金屬或任何適合的導(dǎo)熱材料做成的塊。將通過界面24加熱的壓模26施加到芯片10的上表面以促使在芯片10和基板12上的焊料凸點(diǎn)14回流。在該已知的裝置20中，接觸芯片10的上表面的壓模26的加熱表面比芯片的上表面窄，這可從圖3的俯視圖中清楚地看到。在圖3的俯視圖中，虛線28表示壓模26在芯片10的上表面上的接觸印跡。
[0023]采用這種已知的裝置，產(chǎn)生的第一問題是熱量沒有直接施加到芯片10的周邊區(qū)域1a上，這通常導(dǎo)致焊料凸點(diǎn)陣列邊沿的焊料凸點(diǎn)14不能適當(dāng)?shù)鼗亓鳎簿褪钦f(shuō)，不能適當(dāng)?shù)刂匦聺?rùn)濕，導(dǎo)致在陣列邊沿的對(duì)應(yīng)的焊料凸點(diǎn)14之間的焊接連接質(zhì)量差。可能產(chǎn)生的又一問題是由于芯片10的周邊區(qū)域1a的不良加熱，回填的環(huán)氧糊狀物18在固定之前可能側(cè)向蠕變多于預(yù)期從而增加需要分離基板12上的芯片焊接位置的距離。
[0024]為了嘗試克服部分與圖3的裝置相關(guān)的一些問題，圖4展示了一種改進(jìn)的焊接裝置30，但是已改進(jìn)的裝置30依然存在問題。
[0025]在圖4的裝置30中，壓模32具有臺(tái)階式的設(shè)置，壓模32的主體32a比圖3的裝置的壓模26的主體寬，但是壓模32的接觸部分32b的尺寸比芯片10的上表面小。如圖4的俯視圖顯示，虛線34代表的壓模32在芯片10的上表面的接觸印跡與圖3的相同，但是線36代表的不直接接觸芯片10的壓模32的主體32a的寬度和面積稍中于芯片10的上表面的寬度和面積。這樣壓模32的主體32a延伸超過芯片10的上表面，但是位于高于接觸部分32b的加熱表面的平面。
[0026]圖5示出的裝置30具有用于提供熱能給加熱界面24的加熱設(shè)備38，該加熱界面24反過來(lái)加熱臺(tái)階式壓模。
[0027]從圖6中可看到加熱界面24和臺(tái)階式壓模32的熱量分布，這些元件的外沿區(qū)域40a都是涼的，而不規(guī)則線分隔的是漸熱的內(nèi)區(qū)域40b，c，d。透過界面24，壓模的主體部分32a以及壓模接觸部分32b這個(gè)熱量分布模式或特性很明顯。顯而易見的是，不能適當(dāng)?shù)刂匦聺?rùn)濕在芯片的周邊區(qū)域1a的焊料凸點(diǎn)14的問題與環(huán)氧糊狀物在固定之前側(cè)向蠕變的問題一樣繼續(xù)存在。
[0028]圖7示出了因?yàn)榧訜峤缑?4和壓模32的外邊沿區(qū)域的冷卻，壓模32的邊沿的熱強(qiáng)度相對(duì)低。
[0029]圖8到11展示的是本發(fā)明改進(jìn)的焊接裝置50。圖8中僅示出了裝置50的