專利名稱：低側(cè)面的互聯(lián)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于以一低側(cè)面安裝和互聯(lián)電子電路模塊的結(jié)構(gòu)和方法。
在當(dāng)前的電子領(lǐng)域內(nèi)，經(jīng)常需要或者希望將電子電路固定地安裝在支持和互聯(lián)表面例如印刷電路板上，等等。但是，在很多應(yīng)用中，被安裝模塊的整體厚度是一個必須保持較低的關(guān)鍵參數(shù)。
用于在一個印刷電路板上實現(xiàn)這樣一個模塊安裝的一個突出的方法和裝置是稱作一個球柵陣列(BGA)。BGA包括一個焊錫球陣列，這個焊錫球陣列均具有相同的相對大小直徑。BGA是已知能夠為具有大的輸入/輸出(I/O)數(shù)目的器件提供可靠的互聯(lián)的方法。但是，其高度范圍從15到35毫英寸，從而使器件的整體高度太大。
對I/O焊接使用金屬焊盤可以將互聯(lián)厚度減少到少于5毫英寸，這大大降低了被安裝在一個印刷電路板上時這個器件的整體高度。金屬焊盤的缺點是I/O的可靠性不是很好。因為低的焊錫高度，就沒有足夠的焊錫來釋放因為這個模塊和這個印刷電路板之間的熱不匹配而引起的應(yīng)力。
所以，特別希望能夠提供用于將模塊安裝在一個支撐和互聯(lián)表面并且也能夠?qū)崿F(xiàn)一個側(cè)面較低的最終結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和一個方法。
參考圖

圖1是使用一個眾所周知的球柵陣列被安裝在一個印刷電路板上的一個模塊的一個側(cè)面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明，被安裝在一個安裝和互聯(lián)電路上的一個模塊的一個側(cè)面圖；和圖3是圖2的這個模塊的底視圖。
現(xiàn)在參考圖，并且特別地參考圖1，圖1顯示了使用眾所周知的球柵陣列裝置和方法被安裝在一個印刷電路板11上的一個模塊10的一個側(cè)面圖。這個球柵陣列(BGA)包括多個球12，所有的球均具有基本上相同的、大的直徑。球12是由焊錫形成的，并且被用于將模塊10上的觸點與印刷電路板11上的觸點互聯(lián)。在某些情形下，附加的球12可以僅被用作物理安裝結(jié)構(gòu)來完成這個陣列。
一般，模塊10的材料與形成印刷電路板11的材料是不同的，并且這兩個材料具有不同的熱擴散系數(shù)。在球柵陣列的正常的、眾所周知的使用中，焊錫球12的直徑足夠地大，以能夠吸收被兩個不同熱擴散系數(shù)所產(chǎn)生的任何應(yīng)力。形成球12的焊錫是足夠地軟，以能夠吸收這個應(yīng)力，而不會產(chǎn)生裂縫或者將應(yīng)力傳送到電觸點上。但是，如果所形成的球12太小了，某些應(yīng)力將被傳送到電觸點，從而導(dǎo)致在焊錫連接和/或者電觸點中有裂縫或者斷裂，這反過來又導(dǎo)致不希望出現(xiàn)的電觸點。
這個問題在于，在今天的很多應(yīng)用中，最終結(jié)構(gòu)的高度或者側(cè)面是關(guān)鍵的并且必須被保持在一個很低的水平上，這一般比可以可靠地實現(xiàn)球柵陣列類型的安裝和互聯(lián)所需要的值還低。
現(xiàn)在，參考圖2和3，根據(jù)本發(fā)明的一個低側(cè)面的互聯(lián)結(jié)構(gòu)20被顯示了。結(jié)構(gòu)20包括一個電子電路模塊21，這個電子電路模塊21可以是任何眾所周知的模塊，例如一個被封裝的半導(dǎo)體芯片，一個陶瓷的混合封裝，等等。模塊21具有被專門設(shè)計成用于將模塊21安裝在一個支撐和互聯(lián)表面23上的一個低安裝表面22。安裝表面22包括被放置在與封裝技術(shù)和所涉及的電子電路類型相稱的任何方便位置的多個輸入/輸出端子。一般，接觸區(qū)域24包括外部可以接近、并且可以在內(nèi)部連接到所有均與標準多層互聯(lián)技術(shù)一致的嵌入式電子電路的金屬焊盤。
另外，包括在安裝表面22中的是被特殊提供的、并且被巧妙地放置來物理地將模塊21安裝在支撐和互聯(lián)表面23上的安裝區(qū)域25。除了物理安裝結(jié)構(gòu)外，安裝區(qū)域25可以包括電氣連接，如果需要的話或者方便的話。在某些應(yīng)用中，安裝區(qū)域25僅被包括以用于物理安裝。一般，安裝區(qū)域25將被沿表面22分隔開，以被放置在巧妙選擇以為模塊21提供最大支撐的點上。例如，在模塊21一般是矩形時，如圖3所顯示的，一個安裝區(qū)域25被形成為與在4個角中每一個的邊緣相鄰。
支撐和互聯(lián)表面23包括多個匹配支撐區(qū)域30和多個匹配電氣互聯(lián)區(qū)域31。如可以從圖2中看出的，當(dāng)將模塊21放置在疊加在支撐和互聯(lián)表面23上的一個安裝位置中，模塊21的電氣連接區(qū)域24被與匹配電氣互聯(lián)區(qū)域31對準，并且模塊21的安裝區(qū)域25被與多個匹配支撐區(qū)域30對準。在這個位置中，模塊21的安裝表面22一般與支撐和互聯(lián)表面23并行，并且相互之間被隔開。
這里，應(yīng)注意，模塊21的安裝區(qū)域25被與匹配支撐區(qū)域30隔開一第一距離，并且模塊21的電氣連接區(qū)域24被與匹配電氣互聯(lián)區(qū)域31隔開一第二距離，第二距離比第一距離小。這個在隔開距離上的差異可以被使用一些不同的安排結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。例如，在這個優(yōu)選的實施方式中，通過被形成在模塊21的安裝表面22中的凹陷35來定義安裝區(qū)域25。當(dāng)然，應(yīng)理解，這些凹陷可以被形成在支撐和互聯(lián)表面23中，以定義匹配支撐區(qū)域30，或者在某些特定的應(yīng)用中，可以同時在安裝表面22和支撐與互聯(lián)表面23中形成更小的凹陷。
為了將模塊21安裝在支撐與互聯(lián)表面23上，提供了多個安裝結(jié)構(gòu)36，例如球，方型，等等和多個電氣連接件37，安裝結(jié)構(gòu)36具有基本上與第一距離相等的一第一厚度或者直徑，電氣連接部件37具有比第一厚度小的一第二厚度。在這個優(yōu)選實施方式中，結(jié)構(gòu)36和部件37是由不同的焊錫材料形成的，以使結(jié)構(gòu)36可以基本上保持它們的形狀來提供焊接特征，而部件37進行流動來提供電氣連接特性。在一個特定的示例中，結(jié)構(gòu)36是一個熔化溫度大約為310℃的焊錫球，而部件37是一個熔化溫度大約是220℃的焊錫劑的一部分。然后，一個簡單的重新流動過程(reflow process)可以被用于電氣連接部件37，而結(jié)構(gòu)36提供機械安裝，應(yīng)理解，如果希望的話，可以使用具體適合于各種功能的相同材料。
安裝結(jié)構(gòu)36被物理地、一個一個地連接到每一個安裝區(qū)域25，并且被連接到匹配支撐區(qū)域30，以物理地將模塊21安裝在支撐與互聯(lián)表面23上。同時，電氣連接部件37被放置成將每一個電氣接觸區(qū)域24連接到匹配電氣互聯(lián)區(qū)域31。放置和固定在結(jié)構(gòu)36和部件37中的過程被根據(jù)標準的和眾所周知的技術(shù)執(zhí)行，這不需要在這里進行詳細描述。
通過使用被巧妙地放置在模塊21上的虛設(shè)或者活動安裝結(jié)構(gòu)36，結(jié)構(gòu)36將吸收因為模塊21和支撐與互聯(lián)表面23之間的熱擴散系數(shù)等差異，而引起的大部分應(yīng)力，并且將保護使用更細的電氣連接部件37而形成的或者焊接而成的電氣連接。進一步，通過使用這個方法，最后封裝的高度hL基本上比一個BGA安裝模塊的高度h小(見圖1)。如圖1所顯示的，為了將BGA安裝模塊降低到高hL，模塊的很多部分將丟失。在這個優(yōu)選的實施方式中，雖然一小部分模塊21會因為凹陷35而丟失，但是主要部分將被保留以給電路所使用。如果凹陷被形成在支撐與互聯(lián)表面中，就不會額外丟失任何體積，但是可能會缺少某些標準性。
這樣，公開了一個低側(cè)面的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，并且具有可靠的安裝。這個結(jié)構(gòu)可以被輕易地調(diào)節(jié)成適合許多應(yīng)用中的高度限制，而仍然能夠提供可靠的接觸，并且不會犧牲很多電氣連接體積，或者根據(jù)不犧牲電氣連接體積。
雖然我們已經(jīng)顯示并且描述了本發(fā)明的特定實施方式，但是，該領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以進行進一步的修改和改善。所以我們希望應(yīng)理解，本發(fā)明不局限于所顯示的特定形式，并且我們認為后附權(quán)利要求書覆蓋了所有不偏離本發(fā)明的精神和范圍的修改。
權(quán)利要求
1．低側(cè)面互聯(lián)結(jié)構(gòu)(20)，其特征是一個電子電路模塊(21)，具有一個安裝表面(22)，這個安裝表面(22)上具有多個相互隔開的安裝區(qū)域(25)和多個由安裝表面所定義的電氣接觸區(qū)域(24)；所述多個安裝區(qū)域與一個與這個安裝表面平行并且相互之間有一距離的安裝與互聯(lián)平面隔開一第一距離；和這多個電氣接觸區(qū)域與這個安裝與互聯(lián)平面隔開一第二距離，第二距離比第一距離小。
2．如權(quán)利要求1的低側(cè)面互聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中多個電氣接觸區(qū)域比多個隔開的安裝區(qū)域大得多。
3．如權(quán)利要求1的低側(cè)面互聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中多個隔開的安裝區(qū)域位于模塊的邊緣附近。
4．如權(quán)利要求3的低側(cè)面互聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中這個模塊的形狀一般是具有4個角的矩形，多個隔開的安裝區(qū)域被在模塊的4個角中每一個角中放置一個。
5．如權(quán)利要求1的低側(cè)面互聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中多個隔開的安裝區(qū)域中的每一個安裝區(qū)域由形成在安裝表面中的一個凹陷(25)所定義。
全文摘要
低側(cè)面互聯(lián)結(jié)構(gòu)包括一個電子電路模塊,這個電子電路模塊具有多個安裝區(qū)域和多個電氣接觸區(qū)域。多個安裝區(qū)域與一個安裝與互聯(lián)表面隔開一第一距離,并且這個安裝與互聯(lián)表面與這個安裝表面平行并且相互之間有一距離,這多個電氣接觸區(qū)域與這個安裝與互聯(lián)表面隔開一第二距離,第二距離比第一距離小。在安裝區(qū)域和這個安裝與互聯(lián)表面之間使用了大的焊錫球,以形成一個固定的安裝,并且小的焊錫部件被用于電氣互聯(lián)。
文檔編號H01L23/498GK1299230SQ0013428
公開日2001年6月13日 申請日期2000年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月3日
發(fā)明者黃榮豐, 付嘉宇(音譯) 申請人:摩托羅拉公司