TWI448346B - 防止焊接點中形成空洞之方法 - Google Patents

防止焊接點中形成空洞之方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI448346B
TWI448346B TW097123299A TW97123299A TWI448346B TW I448346 B TWI448346 B TW I448346B TW 097123299 A TW097123299 A TW 097123299A TW 97123299 A TW97123299 A TW 97123299A TW I448346 B TWI448346 B TW I448346B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
solder
layer
slitted
slit
solder layer
Prior art date
Application number
TW097123299A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200914192A (en
Inventor
Phanit Tameerug
Original Assignee
Globalfoundries Us Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Globalfoundries Us Inc filed Critical Globalfoundries Us Inc
Publication of TW200914192A publication Critical patent/TW200914192A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI448346B publication Critical patent/TWI448346B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/19—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
    • B23K20/023—Thermo-compression bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/16—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0233—Sheets, foils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10954—Other details of electrical connections
    • H05K2201/10969—Metallic case or integral heatsink of component electrically connected to a pad on PCB
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/03—Metal processing
    • H05K2203/033—Punching metal foil, e.g. solder foil
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/04—Soldering or other types of metallurgic bonding
    • H05K2203/0405—Solder foil, tape or wire
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
    • H05K2203/1178—Means for venting or for letting gases escape
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

防止焊接點中形成空洞之方法
本發明係大致屬於接合金屬表面的技術領域。詳言之，本發明係屬於接合金屬表面之焊接點形成的技術領域。
焊接點係廣泛使用在連接兩個金屬材料，以提供具有電子傳導性、低熱阻抗、與機械耐久性之接合。舉例而言，依據所使用的特殊用途，焊接點可依靠其容納熱膨脹應力之能力、而形成例如在橫跨一溫度範圍之穩定的機械健全接點、抵抗濕氣、以及提供低熱阻抗。在半導體裝置的應用中，可使用焊接點以連接主動裝置(例如微處理器半導體晶片)至均熱片(heat spreader)。在這些用途使用時，低熱阻抗與均勻散熱(heat dissipation)是能否令人滿意之焊接點效能的關鍵。
用於在金屬表面之間形成焊接點的習知方法典型上包含在金屬表面上沉積焊劑(flux)，將焊料材料置於表面之間，而接著加熱焊料材料以形成焊接點。在習知的方法中，隨著加熱焊料而產生氣體的焊劑可散發氣體至焊料材料並形成“空洞”，該空洞例如將降低焊接點之機械強度。在半導體裝置應用中的更多問題為在焊接點中之空洞可扮演有效的局部絕緣體，導致在空洞附近突然地增加熱阻抗。舉例而言，用以接合主動半導體裝置至均熱片的在焊接點中之絕緣空洞的存在可導致裝置之過熱、損害、與最終的故障。因此，空洞可非期望地減少焊接點的效用。
根據本發明的一個態樣，本發明提供一種用於防止形成在兩個金屬表面之間的焊接點中形成空洞之方法，該方法包括：在焊料層中形成至少一個開縫以形成開縫焊料層；將該開縫焊料層置於兩個金屬表面之間；以及加熱該開縫焊料層以形成該焊接點，其中，該至少一個開縫在該開縫焊料層形成除氣通道以防止在該焊接點中形成空洞。
此外，本發明提供一種用於防止焊接點中形成空洞之方法，實質上係與至少一圖式有關而顯示與/或描述，而將在申請專利範圍中更完整地提出。
本發明係針對一種用於防止焊接點中形成空洞之方法。以下之描述包含有關本發明實作的特定資訊。在本技術領域具有通常知識者將了解到可以不同於本說明書特定討論的方式執行本發明。此外，本發明的一些特定細節沒有被討論是為了避免混淆本發明。沒有描述在本說明書中的特定細節是本領域具有通常知識者的常識。
本說明書的圖式與其伴隨的詳細描述僅是針對本發明的示範實施例。為了維持簡潔，使用本發明原理之其他實施例沒有特別描述在本說明書中且沒有特別藉由圖式說明。
第1圖係根據本發明之一個實施例，顯示準備藉由焊接點於附著之兩個金屬表面之截面圖。第1圖中之結構100顯示具有金屬表面104之金屬層102，以及具有金屬表面 108之金屬層106。舉例而言，描述在結構100中的焊接點結合可對應兩個金屬片之接合或連結均熱片至形成在半導體晶片上之背金屬層(back metallization layer)。金屬層102與金屬層106可包括任何可焊接的金屬，包含但不限制於銅、鋁、與金。
結構100也存在有焊劑層(flux layer)110與112。焊劑層110可沉積在金屬層102上以便在金屬層104與金屬層108之間形成焊接點之前，從金屬表面104移除氧化。焊劑層110可包括任何本技術領域已知的適合的焊劑，且舉例而言，可從指定為溫和、適中、積極之焊劑中選擇。相似地，焊劑層112可包括任何適合的焊劑，且可選擇使從金屬層108移除氧化層之作用最佳化者。
進一步如第1圖所示，結構100包含焊料層，其中開縫(slit)118已形成在該焊料層中以形成開縫焊料層114。開縫焊料層114可包括任何適合特定焊接點形成之材料與環境的焊料。更特別地，開縫焊料層114可包括諸如銦的低熔點焊料、中熔點焊料、或諸如金的高熔點焊料。開縫焊料層114也可包括任何習知使用於連接電子元件之焊料，諸如錫鉛焊料。開縫焊料層114具有厚度116，該厚度可依據特定用途的需求而假設一範圍值。例如，開縫焊料層114的厚度116可大約為12毫米(mm)。
在第1圖中之在開縫焊料層114中的開縫118形成除氣通道(outgas alley)以在加熱開縫焊料層114時，提供用於焊劑層110與112所產生的氣體之逃脫的通道以形成 焊接點。第1圖也包含壓力線120，代表可在加熱期間選擇地施加至開縫焊料層114的外部力量。藉由在加熱期間施加外部壓力120，可控制焊接點寬度122(金屬表面104與108之間距離)使得最後的焊接點寬度達到特定用途之預期規格。
接著參照第2圖，第2圖之結構200顯示沿著第1圖中線2－2之開縫焊料層114的頂部剖視圖。在第2圖中之開縫焊料層214與開縫218各自對應於第1圖中之開縫焊料層114與開縫118。開縫焊料層214具有中央區域230與開縫218、224、226、和228。很明顯的從第1圖之線2－2的位置可知，第2圖中之結構200描述採用開縫焊料層114大約中間位置的片段。同樣地，第1圖中之開縫焊料層114之截面圖對應於第2圖中沿著開縫焊料層214之開縫226與228之截面圖。
在第2圖之本發明之實施例中，在開縫焊料層214中形成開縫218、224、226、和228以形成除氣通道以提供用於使焊劑所產生之氣體逃脫用之出口。可藉由使用蝕刻製程或其他適合的方法形成開縫218、224、226、和228以移除焊料材料之適當部分。在開縫焊料層214中，中央區域230保持完整，俾使其(也就是開縫焊料層214)作成為單一層處理。在其他實施例中，本發明的開縫焊料層可具有小於或多於四個的開縫，或可藉由一個或多個開縫分割成兩個或多個離散的部分。在一個實施例中，形成在開縫焊料層中的開縫可共同地形成星爆(starburst)的形 狀。因此根據本發明，可形成在開縫焊料層中的開縫之數目與組態是很多且多變的。
如第2圖所示，本發明在開縫焊料層214中形成開縫218、224、226、和228以在從金屬表面之氧化層揮發移除期間提供用於形成氣體之除氣通道。形成除氣通道(諸如藉由在結構200中之開縫218、224、226、和228形成除氣通道)以防止焊接點空洞的形成，焊接點空洞(特別是形成在大金屬表面之間的焊接點)正是困擾習知方法的問題。
在形成焊接點期間，加熱焊料以形成焊接點。當加熱焊料時，藉由焊接點連接之在焊料與金屬層之間沉積的焊劑係揮發的，因此形成氣體。藉由提供逃脫用通道於指引氣體遠離焊接點之焊劑層，本發明之方法減少氣體穿過焊接點並形成空洞之可能性，該空洞係在焊接點中之氣袋(air pocket)，而該氣袋即藉由焊料材料填充。空洞典型為在藉由習知方法製造之焊接點中，習知方法不包含創造除氣通道為用於焊劑氣體之出口。相對於習知形成焊接點之方法，本發明之重要的優點是防止形成空洞。
因為在焊接點中之空洞的存在會導致在焊接點中之不同質(inhomogeneity)並產生熱特性之局部不規則而不宜。這些特性可包含例如，機械強度、膨脹與收縮的能力、電子傳導性、與熱阻抗。因為某些特性的存在或不存在可構成用於使用在焊接點中的材料之選擇標準，這些預期特性的改變可妥協或甚至完全的破壞焊接點的效用。舉例而言，因為形成在焊接點中的空洞是較差之電子與熱導體， 在焊接點中空洞的存在可妨礙焊接點達到為其建立的電子傳導性或散熱規格。在焊接點中的空洞也降低其機械強度，因而造成其缺乏所設計之強度條件。
舉例而言，藉由提供均勻的散熱連同散熱座或均熱片，當使用焊接點作用為熱介面材料以保護主動半導體裝置遠離過熱時，焊接點的熱特性尤其是重要的。在本文中，空洞的存在可實質上提高焊接點的熱阻抗，導致半導體裝置之過熱、損害、與故障。本發明藉由提供用於製造實質上無空洞(void－free)焊接點，預防藉由在焊接點中空洞的存在所導致的問題。
在第3圖中，根據本發明之實施例，結構300顯示藉由實質上無空洞之焊接點連接兩個示範金屬表面之截面圖。結構300包含金屬層302與306，其各自對應於第1圖中之金屬層102與106。同樣顯示在第3圖中的焊接點332，具有焊接點寬度334。焊接點332可包括焊料材料之汞齊(amalgam)，其中從該焊料材料形成在第1圖中之開縫焊料層114，並以在第1圖中之金屬表面104與金屬表面108在其介面處製造合金(alloy)。
藉由使用本發明之開縫焊料層114之實施例以形成焊接點332，本發明造成焊接點332實質上沒有不想要的空洞。在想要焊接點寬度334達到某些尺寸標準的例子中，在如第1圖所示之焊接點形成期間可施加外部的壓力以控制焊接點寬度334。
茲參照第4圖，第4圖為顯示根據本發明的一實施 例，而描述用於防止在焊接點中空洞形成之示範方法的流程圖。流程圖400中省略了對於本領域具有通常知識者而言是明顯的某些細節與特徵。舉例而言，步驟可包括一個或多個次步驟或可包含本領域已知之特定的裝備或材料。雖然在流程圖400中之步驟410至450已足夠描述本發明的一個實施例，但本發明之其他實施例可使用不同於流程圖400中所示步驟之步驟。
在第4圖中之步驟410，形成在焊料層中之至少一開縫以形成開縫焊料層，例如在第1圖中之開縫焊料層114。如之前所討論，開縫的創造形成除氣通道，允許在加熱開縫焊料層期間產生揮發焊劑氣體的逃脫。在第4圖中之步驟420，第一焊劑層(例如焊劑層110)沉積在第一金屬表面(例如金屬表面104)上用以準備製造焊接點。設置第一焊劑層以在形成焊接點之前從第一金屬表面移除氧化層。在步驟430，第二焊劑層(例如焊劑層112)沉積在第二金屬表面(例如金屬表面108)上以製備第二金屬表面用於形成焊接點。
在第4圖中之步驟440，開縫焊料層(例如開縫焊料層114)係位於第一金屬表面與第二金屬表面之間。參考第1圖，可看見流程圖400的步驟440對應於將開縫焊料層114夾在金屬表面104與108之間，且各金屬表面接觸各自的焊劑層110與112用以準備結合。
在第4圖中之步驟450，加熱開縫焊料層(例如開縫焊料層114)以形成焊接點(例如焊接點332)。當加熱焊料 時，在步驟420與430之各自沉積在第一與第二金屬表面的第一與第二焊劑層開始產生氣體。形成在開縫焊料層中之除氣通道在形成焊接點期間提供用於形成氣體逃脫之準備好的通道。結果，空洞較少可能形成在結果的焊接點中，並產生實質上的無空洞焊接點。作為一可選擇的步驟，在步驟440，加熱開縫焊料層期間，可施加外部壓力至開縫焊料層。可使用在加熱期間外部壓力的施加以控制焊接點寬度，其控制是可期望的。
參考第5圖，根據本發明一實施例，在第5圖中之結構500顯示位在均熱片506與半導體晶片552之間的開縫焊料層514之截面圖。第5圖中之結構500包含具有金屬表面504之背金屬層502、焊劑層510、具有金屬表面508之均熱片506、與焊劑層512，各自對應於在第1圖中之具有金屬表面104之金屬層102、焊劑層110、具有金屬表面108之金屬層106、與焊劑層112。此外，結構500進一步包含具有寬度516之開縫焊料層514，其中開縫518已建立在其中，各自對應於第1圖中之具有寬度116之開縫焊料層114與開縫118。在第5圖中，以本領域已知的方法，可形成金屬層502在相對於主動表面554之半導體晶片552的背表面上。舉例而言，半導體晶片552可以是微處理器半導體晶片或需要均熱片用於散熱之其他類型之半導體晶片。
在第5圖顯示之示範實施例中，使用藉由開縫焊料層514形成之焊接點以附著均熱片506至形成在半導體晶片 552上之金屬層502。在此作用下，將依賴焊接點以從半導體晶片552提供均勻的散熱至均熱片506以防止半導體晶片過熱。藉由使用開縫焊料層514，本發明的實施例可形成在半導體晶片552上之金屬層502與均熱片506之間的焊接點，其中該均熱片506係實質上沒有由焊劑層510與/或焊劑層512所產生之氣體所造成的空洞。由於使用開縫焊料層514而在焊接點中形成空洞的可靠預防，形成在半導體晶片552與均熱片506之間的焊接點可在晶片與均熱片之間有利地提供均勻的散熱。
由於本發明用於防止在焊接點中空洞的形成的方法是(其描述於本說明書提出的示範實施例中)，所以半導體晶片係設置有均勻的散熱。舉例而言，藉由使用本發明的方法防止在焊接點中空洞的形成設置均勻散熱之製造與熱保護的半導體晶片可被使用在電路板上。如本領域已知的技術，半導體晶片可被封裝，也就是可封閉與/或密封在適合的半導體封裝件中。
第6圖係根據本發明之一個或多個實施例之示範電子系統之圖式，係包含由於本發明之方法防止在焊接點中空洞形成之設置有均勻散熱之示範的晶圓片或晶片。電子系統600包含示範的模組602、604、與606、IC晶圓片608、離散元件(discret components)610與612，存在於電路板614並與電路板614互連。在一個實施例中，電子系統600可包含多於一個的電路板。IC晶圓片608可以是包含均熱片的半導體晶片，可根據本發明的實施例藉由使用實 質上形成無空洞之焊接點附著在晶片上之金屬層。舉例而言，IC晶圓片608包含可以是微處理器之電路616。
如第6圖所示，模組602、604、與606係安裝在電路板614上，且舉例而言，各自可以是中央處理器(CPU)、圖形控制器、數位信號處理器(DSP)、特定應用積體電路(ASIC)、視訊處理模組、音訊處理模組、RF接收器、RF傳送器、影像感應模組、電源控制模組、電機械馬達控制模組、現場可程式化閘極陣列(FPGA)、或使用在現代電子電路板之任何其他種類之模組。電路板614可包含許多互連接觸線(trace)(未圖示於第6圖中)用於互連模組602、604、與606、離散元件610與612、與IC晶圓片608。
同樣顯示在第6圖中，IC晶圓片608係安裝在電路板614上且可包括，舉例而言，任何包含均熱片的半導體晶片，該均熱片係藉由本發明之方法而實質上形成無空洞之焊接點附著至晶片。在一個實施例中，IC晶圓片608可以不安裝於電路板614上，且可以在不同電路板上與其他模組互連。進一步顯示在第6圖中，離散元件610與612係安裝在電路板614上，且舉例而言，各自可以是離散過濾器(諸如包含BAW或SAW過濾器等之離散過濾器)、電源放大器或運算放大器、半導體裝置(諸如電晶體、二極體等)、天線元件、電感器、電容器、或電阻。
舉例而言，電子系統600可利用在有線通訊裝置、無線通訊裝置、手機、切換裝置、路由器、中繼器、編解碼器、區域網路(LAN)、無線區域網路(WLAN)、藍芽致能裝置、 數位攝影機、數位音訊撥放器與/或紀錄器、數位視訊撥放器與/或紀錄器、電腦、監視器、電視機、衛星機上盒、纜線數據機(cable modem)、數位汽車控制系統、數位控制家庭用具、印表機、複印機、數位音訊或視訊接收器、RF收發器、個人數位助理(PDA)、數位遊戲裝置、數位測試與/或測量裝置、數位航空電子裝置、醫學裝置、或數位控制醫學設備、或使用在現代電子應用中之任何其他種類的系統、裝置、元件或模組。
因此，如上述，本發明使用開縫焊料層以在焊接點形成期間提供用於使焊劑所產生之氣體的逃脫之既成的通道。因此，本發明有利地防止在焊接點中空洞的形成。因此，根據本發明製造之焊接點較少受到藉由如此空洞的存在而機械或熱妥協的影響。所以，相較於習知包含空洞的焊接點，根據本發明製造之焊接點係更有效率。
從上面本發明的描述，顯示出可使用各種技術用於執行本發明的概念而不脫離其範圍。此外，當本發明已描述特定的參考於某些實施例時，本領域具有通常知識者將了解到可在形式或細節上改變本發明而不脫離本發明之精神與範圍。因此，上述的實施例在所有方面將被視為用於說明而非用於限制。也應當了解本發明並不限制於描述於此的特定實施例而可以是許多重新排列、修改、與替換而不脫離本發明之範圍。
因此，已描述一種防止焊接點中形成空洞之方法。
100、200、300、500‧‧‧結構
102、106、302、306‧‧‧金屬層
104、108、508‧‧‧金屬表面
110、112、510、512‧‧‧焊劑層
114、214、514‧‧‧開縫焊料層
116‧‧‧厚度
118、218、224、226、228、518‧‧‧開縫
120‧‧‧壓力
122、334‧‧‧焊接點寬度
230‧‧‧中央區域
332‧‧‧焊接點
400‧‧‧流程圖
410、420、430、440、450‧‧‧步驟
502‧‧‧背金屬層
506‧‧‧均熱片
516‧‧‧寬度
552‧‧‧半導體晶片
554‧‧‧主動表面
600‧‧‧電子系統
602、604、606‧‧‧模組
608‧‧‧IC晶圓片
610、612‧‧‧離散元件
614‧‧‧電路板
616‧‧‧電路
第1圖係根據本發明之一實施例，描述位在兩個示範金屬表面之間的示範開縫焊料層之截面圖；第2圖係描述在第1圖中開縫焊料層之頂部剖視圖；第3圖係根據本發明之一實施例，描述藉由實質上無空洞之焊接點而連接之兩個示範金屬表面之截面圖；第4圖係顯示描述採取之典型步驟之流程圖以執行本發明之實施例；第5圖係根據本發明之一實施例，描述位在示範半導體晶片與示範均熱片之間的示範開縫焊料層之截面圖；以及第6圖係根據本發明之一實施例之示範電子系統之圖式，該示範電子系統包含藉由使用開縫焊料層而附著至均熱片之示範晶圓片或晶片。
400‧‧‧流程圖
410、420、430、440、450‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種用於防止形成在兩個金屬表面之間的焊接點中形成空洞之方法，該方法包括：藉由完全地蝕刻貫穿焊料層的厚度而形成至少一個開縫以形成開縫焊料層，其中，該至少一個開縫具有朝向該開縫焊料層外邊的增加寬度；將該開縫焊料層置於兩個金屬表面之間；加熱該開縫焊料層以形成該焊接點；其中，該至少一個開縫在該開縫焊料層形成除氣通道，藉此組構成防止氣體穿過該焊接點而防止在該焊接點中形成該空洞。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括在加熱該開縫焊料層之前，在各該兩個金屬表面上沉積焊劑層。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中，該焊劑層包括主動焊劑。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該開縫焊料層包括從下列群組中選擇之焊料，其中該群組包括：低熔點焊料、中熔點焊料、與高熔點焊料。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該開縫焊料層具有約12毫米(mm)之厚度。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該兩個金屬表面之第一金屬表面包括形成在半導體晶片上之金屬層之表面，以及該兩個金屬表面之第二金屬表面包括在均熱片上之表面。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該至少一個開縫包括四個開縫。
  8. 一種用於防止形成在兩個金屬表面之間的焊接點中形成空洞之方法，該方法包括：藉由完全地蝕刻貫穿焊料層的厚度而形成至少一個開縫以形成開縫焊料層，其中，該至少一個開縫具有朝向該開縫焊料層外邊的增加寬度；將該開縫焊料層置於該兩個金屬表面之間；加熱並同時施加外部壓力至該開縫焊料層以形成該焊接點；其中，該至少一個開縫在該開縫焊料層形成除氣通道，藉此組構成防止氣體穿過該焊接點而防止在該焊接點中形成該空洞。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，進一步包括在各該兩個金屬表面上沉積焊劑層。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中，該焊劑層包括主動焊劑。
  11. 如申請專利範圍第8項之方法，其中，該開縫焊料層包括從下列群組中選擇之焊料，其中該群組包括：低熔點焊料、中熔點焊料、與高熔點焊料。
  12. 如申請專利範圍第8項之方法，其中，該開縫焊料層具有約12毫米(mm)之厚度。
  13. 如申請專利範圍第8項之方法，其中，使用該外部壓力以控制該焊接點之厚度。
  14. 如申請專利範圍第8項之方法，其中，該兩個金屬表面包括均熱片與半導體晶片上之金屬層之各自的表面。
  15. 一種用於防止形成在均熱片與半導體晶片之間的焊接點中形成空洞之方法，該方法包括：藉由完全地蝕刻貫穿焊料層的厚度而形成至少一個開縫以形成開縫焊料層，其中，該至少一個開縫具有朝向該開縫焊料層外邊的增加寬度；將該開縫焊料層置於形成在該半導體晶片上之金屬層與該均熱片之間；加熱該開縫焊料層以便在該均熱片與該半導體晶片之間形成焊接點；其中，該至少一個開縫在該開縫焊料層形成除氣通道，藉此組構成防止氣體穿過該焊接點而防止在該焊接點中形成該空洞。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，進一步包括在該加熱的同時，施加外部壓力至該半導體晶片與該均熱片，以便控制該焊接點的寬度。
  17. 如申請專利範圍第15項之方法，其中，該開縫焊料層具有約12毫米(mm)的厚度。
  18. 如申請專利範圍第15項之方法，其中，該半導體晶片是位於電路板上。
  19. 如申請專利範圍第15項之方法，其中，該開縫焊料層包括從下列群組中選擇之焊料，其中該群組包括：低 熔點焊料、中熔點焊料、與高熔點焊料。
  20. 如申請專利範圍第15項之方法，其中，在電路板中使用該半導體晶片。
TW097123299A 2007-06-26 2008-06-23 防止焊接點中形成空洞之方法 TWI448346B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/823,056 US8678271B2 (en) 2007-06-26 2007-06-26 Method for preventing void formation in a solder joint

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200914192A TW200914192A (en) 2009-04-01
TWI448346B true TWI448346B (zh) 2014-08-11

Family

ID=39942806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW097123299A TWI448346B (zh) 2007-06-26 2008-06-23 防止焊接點中形成空洞之方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8678271B2 (zh)
JP (1) JP2010531738A (zh)
KR (1) KR101528878B1 (zh)
CN (1) CN101801581A (zh)
DE (1) DE112008001684B4 (zh)
GB (1) GB2463214A (zh)
SG (1) SG182168A1 (zh)
TW (1) TWI448346B (zh)
WO (1) WO2009002536A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5954013B2 (ja) 2012-07-18 2016-07-20 日亜化学工業株式会社 半導体素子実装部材及び半導体装置
JP6227276B2 (ja) * 2013-05-02 2017-11-08 デクセリアルズ株式会社 保護素子
AT516750B1 (de) * 2014-12-18 2016-08-15 Zizala Lichtsysteme Gmbh Verfahren zur Voidreduktion in Lötstellen
CN204408283U (zh) 2015-02-15 2015-06-17 华为技术有限公司 一种功率放大器的功率管连接结构及功率放大器
US10096595B2 (en) * 2015-10-28 2018-10-09 Globalfoundries Inc. Antenna diode circuit for manufacturing of semiconductor devices
JP6128267B2 (ja) * 2016-06-10 2017-05-17 日亜化学工業株式会社 半導体素子実装部材及び半導体装置
CN108788509A (zh) * 2018-06-01 2018-11-13 广州汉源新材料股份有限公司 一种预成型焊片
CN209572223U (zh) * 2018-09-07 2019-11-01 杭州嘉楠耘智信息科技有限公司 一种计算电路板以及包括该计算电路板的计算设备
US11355429B2 (en) 2020-01-28 2022-06-07 Infineon Technologies Ag Electrical interconnect structure with radial spokes for improved solder void control
DE102020122323A1 (de) * 2020-08-26 2022-03-03 Infineon Technologies Ag Chip mit chip-pad und zugehörigem lotflussmittel-ausgasungsgraben
CN112701087B (zh) * 2020-12-17 2024-02-06 苏州通富超威半导体有限公司 一种封装结构及封装方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03254393A (ja) * 1990-02-28 1991-11-13 Taiyo Yuden Co Ltd 溝付きシート状はんだおよびその製造方法
US6504723B1 (en) * 2001-11-15 2003-01-07 Intel Corporation Electronic assembly having solder thermal interface between a die substrate and a heat spreader
US6610559B2 (en) * 2001-11-16 2003-08-26 Indium Corporation Of America Integrated void-free process for assembling a solder bumped chip
TW550716B (en) * 2001-02-27 2003-09-01 Chippac Inc Plastic semiconductor package
TWI227569B (en) * 2002-07-31 2005-02-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Surface-mountable semiconductor component and its production method
US6848172B2 (en) * 2001-12-21 2005-02-01 Intel Corporation Device and method for package warp compensation in an integrated heat spreader
US6848610B2 (en) * 2003-03-25 2005-02-01 Intel Corporation Approaches for fluxless soldering
TWI236077B (en) * 2002-12-31 2005-07-11 Unisemicon Co Ltd Stack package and fabricating method thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2032939B2 (de) 1970-07-03 1975-05-07 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren zum Auflöten eines Halbleiterkörpers auf einen Träger
US5354623A (en) * 1991-05-21 1994-10-11 Cook Incorporated Joint, a laminate, and a method of preparing a nickel-titanium alloy member surface for bonding to another layer of metal
JP2732823B2 (ja) * 1995-02-02 1998-03-30 ヴィエルティー コーポレーション はんだ付け方法
US20070152321A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-05 Wei Shi Fluxless heat spreader bonding with cold form solder
US7651938B2 (en) * 2006-06-07 2010-01-26 Advanced Micro Devices, Inc. Void reduction in indium thermal interface material

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03254393A (ja) * 1990-02-28 1991-11-13 Taiyo Yuden Co Ltd 溝付きシート状はんだおよびその製造方法
TW550716B (en) * 2001-02-27 2003-09-01 Chippac Inc Plastic semiconductor package
US6504723B1 (en) * 2001-11-15 2003-01-07 Intel Corporation Electronic assembly having solder thermal interface between a die substrate and a heat spreader
US6610559B2 (en) * 2001-11-16 2003-08-26 Indium Corporation Of America Integrated void-free process for assembling a solder bumped chip
US6848172B2 (en) * 2001-12-21 2005-02-01 Intel Corporation Device and method for package warp compensation in an integrated heat spreader
TWI227569B (en) * 2002-07-31 2005-02-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Surface-mountable semiconductor component and its production method
TWI236077B (en) * 2002-12-31 2005-07-11 Unisemicon Co Ltd Stack package and fabricating method thereof
US6848610B2 (en) * 2003-03-25 2005-02-01 Intel Corporation Approaches for fluxless soldering

Also Published As

Publication number Publication date
DE112008001684T5 (de) 2010-06-17
SG182168A1 (en) 2012-07-30
GB201000423D0 (en) 2010-02-24
GB2463214A (en) 2010-03-10
WO2009002536A1 (en) 2008-12-31
TW200914192A (en) 2009-04-01
US8678271B2 (en) 2014-03-25
DE112008001684B4 (de) 2022-02-17
US20090001138A1 (en) 2009-01-01
KR20100047850A (ko) 2010-05-10
JP2010531738A (ja) 2010-09-30
CN101801581A (zh) 2010-08-11
KR101528878B1 (ko) 2015-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI448346B (zh) 防止焊接點中形成空洞之方法
JP4524454B2 (ja) 電子装置およびその製造方法
JP2006279045A (ja) Ｐｐｔｃ層間に能動素子を備える表面実装多層電気回路保護デバイス
JP6094413B2 (ja) 半導体モジュール及びその製造方法
JP5077529B2 (ja) 絶縁基板の製造方法、ならびに半導体装置の製造方法
JP2009117450A (ja) モジュールおよびその製造方法
TWI446467B (zh) 焊料附接裝置之焊墊加強設計
TWI452637B (zh) 半導體晶圓加工方法
JP2008235531A (ja) 気密封止用パッケージおよび接続構造
CN104319242B (zh) 厚膜基板无焊料共晶贴装方法
JP2006211620A (ja) フィルタ及びデュプレクサ
JP5363361B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2014146644A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2007258448A (ja) 半導体装置
JP6069960B2 (ja) 半導体パッケージの製造方法
US11075092B2 (en) Multi-layer substrate
JP2001230267A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2008047825A (ja) 回路基板及びその製造方法、並びに半導体装置及びその製造方法
JP2000340715A (ja) 半導体素子搭載用配線基板およびこれを用いた半導体装置
JP2009117530A (ja) 電子回路モジュール及び電子回路モジュールの製造方法
JP2019009216A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2012138629A (ja) 絶縁基板および半導体装置
KR20190037573A (ko) 반도체칩 실장방법 및 반도체칩 패키지
JP5280995B2 (ja) 電子装置の製造方法
JP2007088123A (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees