專利名稱：制造半導(dǎo)體插件板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造半導(dǎo)體插件板(package board)的方法。
背景技術(shù)：
近來，在電子工業(yè)中，為了使電子裝置小而薄，需求使用半導(dǎo)體插件板來安裝電子部件的技術(shù)，在該半導(dǎo)體插件板上，電子部件可以是高密度、高限定和高集成的。由于電子部件變得高密度、高限定和高集成，所以對半導(dǎo)體插件板的穩(wěn)定性存在要求，尤其是半導(dǎo)體芯片和板之間的接點(diǎn)的可靠性是非常重要的。下文中，將參考圖1-圖5描述制造半導(dǎo)體插件板的傳統(tǒng)方法。首先，如圖1所示，雙面覆銅層壓板11包括絕緣層12，在絕緣層12的兩側(cè)上提供有銅箔13。然后，如圖2所示，形成導(dǎo)通孔14和鍍銅層15，然后通過圖形化在雙面覆銅層壓板11的兩側(cè)上形成電路層16。然后，如圖3所示，形成具有用于暴露連接焊盤(pad)的開口的阻焊膜17，并在所暴露的連接焊盤的兩側(cè)上形成表面處理層18 (諸如，鎳/金鍍層)。然后，如圖4所示，在連接焊盤的上側(cè)上形成錫球19。最后，如圖5所示，將半導(dǎo)體芯片20放置在錫球19上，并然后將半導(dǎo)體芯片20放入回流焊爐30中并加熱，從而將半導(dǎo)體芯片20的連接端子附著到基板10的連接焊盤上。在回流工藝中，將半導(dǎo)體芯片20和基板10都放入回流焊爐30中，并然后將它們加熱到錫球19的熔點(diǎn)或更高20 30分鐘。在這種情況下，由于基板10已經(jīng)被完全加熱， 所以由于基板10、錫球19以及半導(dǎo)體芯片20之間的熱膨脹系數(shù)不同而出現(xiàn)了熱應(yīng)力。另夕卜，當(dāng)基板10被加熱并然后被再次冷卻時(shí)，基板10的上下部分因基板10的膨脹和收縮而變得不對稱，從而基板10變形，導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片20偏離初始附著位置、或者錫球19的厚度變得不均勻，從而惡化了附著可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，設(shè)計(jì)本發(fā)明以解決上述問題，并且本發(fā)明意欲通過在焊料層上布置配備有電流布線的傳導(dǎo)性熱生成器、將電流施加給電流布線以僅局部加熱焊料層、并然后將半導(dǎo)體芯片安裝在基板的連接部分上，來降低熱應(yīng)力并改善半導(dǎo)體芯片和基板之間的附著可靠性。本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種制造半導(dǎo)體插件板的方法，該方法包括提供基板， 該基板包括形成在其一側(cè)上的連接部分，該連接部分上提供有焊料層；在所述焊料層上布置配備有電流布線的傳導(dǎo)性熱生成器；將電流施加到所述電流布線上，從而對所述焊料層進(jìn)行加熱，以將半導(dǎo)體芯片附著到所述連接部分上；以及從所述傳導(dǎo)性熱生成器移除所述電流布線。這里，所述方法還可以包括在將所述半導(dǎo)體芯片附著到所述連接部分上之前，布置用于覆蓋所述傳導(dǎo)性熱生成器的輔助焊料層。另外，該方法還可以包括在將半導(dǎo)體芯片附著到連接部分期間，冷卻基板的另一側(cè)。另外，可在保持室溫的同時(shí)對基板的另一側(cè)進(jìn)行冷卻。另外，在該方法中，在提供基板的過程中，基板可以包括位于連接部分周圍的多個(gè)引線，并且在將半導(dǎo)體芯片附著到連接部分上的過程中，半導(dǎo)體芯片可以包括形成于其上的多個(gè)焊接區(qū)(bonding pad)。該方法還可以包括使用金屬線將多個(gè)焊接區(qū)與多個(gè)引線相連接，以使得在將半導(dǎo)體芯片附著到連接部分上之后，它們彼此對應(yīng)。另外，在該方法中，在提供基板的過程中，基板可以包括多個(gè)連接部分；在布置傳導(dǎo)性熱生成器的過程中，由電流布線連接的多個(gè)傳導(dǎo)性熱生成器可以被布置在焊料層上， 以使得它們與多個(gè)連接部分相對應(yīng)；以及在將半導(dǎo)體芯片附著到連接部分上的過程中，多個(gè)半導(dǎo)體芯片可以被附著到多個(gè)連接部分上。另外，連接部分可以提供有與焊料層電連接的一個(gè)或多個(gè)連接焊盤，并且半導(dǎo)體芯片可以提供有與焊料層電連接的一個(gè)或多個(gè)連接端子。另外，傳導(dǎo)性熱生成器可以是碳片(carbon sheet)。另外，傳導(dǎo)性熱生成器可以具有與焊料層的尺寸相對應(yīng)的尺寸。另外，傳導(dǎo)性熱生成器可以具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本說明書和權(quán)利要求中使用的術(shù)語和詞語不應(yīng)該被解釋為限制于通常的意思或字典的定義，而應(yīng)該基于發(fā)明者能夠合適地定義其概念來描述他或她所知道的用于執(zhí)行本發(fā)明的最好的方法的規(guī)則，被解釋為具有與本發(fā)明的技術(shù)范圍相關(guān)的意思和概念。


通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更容易理解，其中圖1-圖5為順序地示出了制造半導(dǎo)體插件板的傳統(tǒng)方法的截面圖；圖6-圖12是順序地示出了根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體插件板的方法的截面圖和平面圖；圖13是示出了半導(dǎo)體插件板的截面圖，半導(dǎo)體芯片通過電線附著到該半導(dǎo)體插件板上；以及圖14和圖15是順序地示出了將多個(gè)半導(dǎo)體芯片附著到基板上的過程的截面圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)以下對優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述并參考附圖，可以更清楚地理解本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。在整個(gè)附圖中，相同的參考標(biāo)記用于指代相同或類似的部件，且省略了對其的多余描述。進(jìn)一步地，在下面的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”、“一側(cè)”、“另一側(cè)”等用于將某一部件與其他部件相區(qū)分，但是此類部件的配置不應(yīng)被解釋為受這些術(shù)語的限制。而且，在本發(fā)明的描述中，當(dāng)確定相關(guān)技術(shù)的詳細(xì)描述可能會(huì)使本發(fā)明的要點(diǎn)模糊時(shí)，將省略對其的描述。下文中，將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。圖6-圖12是順序地示出了根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體插件板的過程的截面圖和平面圖。首先，如圖6所示，提供包括連接部分110的基板100，所述連接部分110上布置有焊料層120。具體地，提供基板100的過程包括提供基板100，該基板100包括形成在其一側(cè)的連接部分110以及形成在基板100中的電路層130 ；在基板100上形成阻焊層140 ；在阻焊層140中形成開口，以暴露連接部分110的連接焊盤115 ；以及形成焊料層120。基板100是電路板，并且優(yōu)選可以是印刷電路板(PCB)，在該電路板中，包括連接部分Iio的一個(gè)或多個(gè)電路層形成在絕緣層上。印刷電路板(PCB)用于通過使用形成在絕緣板(諸如，酚醛樹脂板或環(huán)氧樹脂板)中的內(nèi)部電路層來將所安裝的部件進(jìn)行電互連，以向這些部件提供電能并機(jī)械地固定這些部件，PCB包括單面PCB和雙面PCB，在單面PCB中， 電路層130形成在絕緣層的一側(cè)上，而在雙面PCB中，電路層130形成在絕緣層的兩側(cè)上。 圖6示出了包括一個(gè)絕緣層和兩個(gè)電路層130的多層印刷電路板。然而，本發(fā)明并不局限于此，也可以采用包括兩個(gè)或更多個(gè)電路層的多層印刷電路板。通過后續(xù)過程，在連接部分110上提供焊料層120，并且通過焊料層120，在基板 100上安裝半導(dǎo)體芯片200或者外部部件。在這種情況中，連接部分110可以包括一個(gè)或多個(gè)連接焊盤115。連接焊盤115用于通過焊料層120將安裝在基板100上的半導(dǎo)體芯片與形成在基板100中的電路層130相連接。連接焊盤115由導(dǎo)電金屬制成，諸如銅、金、銀、鎳等。連接焊盤115通常由銅制成。阻焊層140用于保護(hù)最外面的電路，并且提供有用于暴露連接部分110的連接焊盤115的開口。阻焊層140可以由絕緣材料制成，諸如油墨或密封劑等，但是本發(fā)明并不局限于此。表面處理層150可以額外地形成在連接部分110的通過阻焊層140的開口所暴露的連接焊盤115上。表面處理層150可以通過電鍍金、浸鍍金、浸鍍銀、化學(xué)鍍鎳浸鍍金 (electroless nickel immersion gold plating，ENIG)、直接浸鍍(DIP)、或熱風(fēng)整平(hot air solder levelling, HASL)等來形成。焊料層120用于將諸如半導(dǎo)體芯片200之類的外部部件附著到基板100的連接部分110上，并且通過使用諸如涂刷器等之類的絲網(wǎng)印刷工具在所暴露的連接部分110上印刷焊膏而形成。焊料層可以由錫/鉛(Sn/^b)、錫/銀/銅(Sn/Ag/Cu)、錫/銀(Sn/Ag)、錫 / 銅(Sn/Cu)、錫 / 鉍(Sn/Bi)、錫 / 鋅 / 鉍(Sn/Zn/Bi)、或錫 / 銀 / 鉍(Sn/Ag/Bi)等制成。如圖7中所示，配備有電流布線310的傳導(dǎo)性熱生成器300布置在焊料層120上。 傳導(dǎo)性熱生成器300在其兩端提供有電流布線310，并通過向電流布線310施加電流來對焊料層120加熱。該傳導(dǎo)性熱生成器300可以由諸如銀、銅、或鎳鉻合金等導(dǎo)體制成。當(dāng)焊料層120被加熱到它的熔點(diǎn)或高于熔點(diǎn)時(shí)，半導(dǎo)體芯片200通過焊料層120被附著到基板 100的連接部分110上，同時(shí)傳導(dǎo)性熱生成器300被浸入焊料層120中。這里，如圖8中所示，用于覆蓋傳導(dǎo)性熱生成器300的輔助焊料層160可以布置在傳導(dǎo)性熱生成器300上。當(dāng)輔助焊料層160布置在傳導(dǎo)性熱生成器300上時(shí)，傳導(dǎo)性熱生成器300被浸入焊料層120中，從而焊料層120可以被快速地加熱到它的熔點(diǎn)或熔點(diǎn)之上。 輔助焊料層160通過使用涂刷器等來形成。在這種情況中，傳導(dǎo)性熱生成器300可以是碳片。該碳片由碳納米材料(諸如，碳納米管(CNT)或石墨烯等)和膨脹石墨的混合物制成。由于碳片具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，它能夠在一短的時(shí)間周期有效地對焊料層120進(jìn)行加熱，從而減少處理時(shí)間。另外，由于碳片具有良好的強(qiáng)度和彈性，焊料層120的機(jī)械特性能夠通過將碳片浸入焊料層120中而得到改善。另外，由于碳片具有低的熱膨脹系數(shù)，當(dāng)該碳片被浸入焊料層120中時(shí)，焊料層120的熱膨脹系數(shù)能夠被減小，從而降低了基板100、焊料層120和半導(dǎo)體芯片200之間的熱膨脹系數(shù)的差異。優(yōu)選地，傳導(dǎo)性熱生成器300的尺寸與焊料層120的尺寸相對應(yīng)。當(dāng)傳導(dǎo)性熱生成器的尺寸小于焊料層的尺寸時(shí)，存在著問題，因?yàn)橐拇罅康墓β蕘韺⒑噶蠈?20加熱到它的熔點(diǎn)或者熔點(diǎn)之上，從而加熱時(shí)間變長了。相反地，當(dāng)傳導(dǎo)性熱生成器的尺寸大于焊料層的尺寸時(shí)，存在著問題，因?yàn)楹茈y僅局部加熱焊料層120。另外，如圖9中所示，傳導(dǎo)性熱生成器300可以具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳導(dǎo)性熱生成器 300具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，熱被均勻地傳遞給焊料層120，從而焊料層120能夠被有效地加熱。 另外，在這種情況中，由于傳導(dǎo)性熱生成器300被均勻地浸入到焊料層120的每一單位區(qū)域中，焊料層120的機(jī)械特性能夠得到有效地改善。如圖10中所示，焊料層120通過將電流施加到傳導(dǎo)性熱生成器300的電流布線 310而被加熱，從而將半導(dǎo)體芯片200附著到基板100的連接部分110上。當(dāng)電流在傳導(dǎo)性熱生成器300中流動(dòng)時(shí)，會(huì)生成熱，從而通過使用該熱將焊料層120加熱到它的熔點(diǎn)或更高。在這種情況中，優(yōu)點(diǎn)在于，可以通過控制施加到電流布線310的電流的量來精確控制加熱溫度。也就是說，通過將電流施加到傳導(dǎo)性熱生成器300的電流布線310，僅焊料層120 被局部加熱，從而避免基板100變形，并降低了因熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的熱應(yīng)力。附著到基板100的半導(dǎo)體芯片200可以包括一個(gè)或多個(gè)連接端子，并且基板100 的連接部分Iio提供有一個(gè)或多個(gè)連接焊盤115。由于半導(dǎo)體芯片200通過焊料層120被附著到基板100上，半導(dǎo)體芯片200能夠與形成在基板100中的電路層電連接。在該情況中，如圖11中所示，當(dāng)半導(dǎo)體芯片200通過加熱焊料層120而被附著到基板100上時(shí)，可以執(zhí)行對基板100的另一側(cè)進(jìn)行冷卻的過程。當(dāng)使用冷卻器400對基板 100的另一側(cè)進(jìn)行冷卻時(shí)，從傳導(dǎo)性熱生成器300發(fā)出的熱不會(huì)被施加給除焊料層120之外的基板100，從而完全避免了因熱而導(dǎo)致的基板100的變形?？稍诒３质覝貢r(shí)，對基板100的另一側(cè)進(jìn)行冷卻，因?yàn)樵谑覝叵?，基?00僅稍微受其他部件的溫度的影響。然后，如圖12中所示，將電流布線310從傳導(dǎo)性熱生成器300移除。在根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體插件板的方法中，半導(dǎo)體芯片200的附著并不局限于上述方式，還可以通過使用電線220來完成。在使用電線220將半導(dǎo)體200附著到基板100 上的情況中，如圖13中所示，基板還包括位于連接部分110周圍的多個(gè)引線170。這多個(gè)引線電連接到基板100的電路層130。配備有電流布線的傳導(dǎo)性熱生成器300布置在焊料層120上，然后通過將電流施加到電流布線310來對焊料層120進(jìn)行加熱，從而將半導(dǎo)體芯片200附著到基板100的連接部分110上。在使用電線220將半導(dǎo)體200附著到基板100上的情況中，在半導(dǎo)體芯片200上提供多個(gè)焊接區(qū)210，然后將這多個(gè)焊接區(qū)210與基板100的多個(gè)引線170通過電線220相連接，以便它們彼此對應(yīng)。電線220通常由金(Au)或鋁(Al)制成。在這種情況中，半導(dǎo)體芯片200并非僅通過使用連接引線170的電線220來電連接到形成在基板100中的電路層 130，而是可以通過僅使用形成在連接部分110中的連接焊盤115來電連接到形成在基板 100中的電路層130。然后，將電流布線310從傳導(dǎo)性熱生成器300移除。移除電流布線310的過程可以在引線170被通過電線220附著到基板100之前執(zhí)行。另外，如圖14和圖15中所示，多個(gè)半導(dǎo)體芯片200可以同時(shí)附著到基板100上。 如圖14中所示，基板100提供有多個(gè)連接部分110，并且通過電流布線310連接的多個(gè)傳導(dǎo)性熱生成器300布置在焊料層120上，以便它們與多個(gè)連接部分110相對應(yīng)。多個(gè)半導(dǎo)體芯片200通過將電流施加到電流布線310的兩端而被附著到基板100 的連接部分，并且如圖15中所示，電流布線310被從多個(gè)半導(dǎo)體芯片200移除。如同常規(guī)回流工藝，多個(gè)半導(dǎo)體芯片200能夠同時(shí)被附著到基板100的連接部分110上。根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體插件板的方法，配備有電流布線的傳導(dǎo)性熱生成器布置在形成于基板的連接部分上的焊料層上，然后電流被施加給電流布線以對焊料層進(jìn)行加熱，從而將半導(dǎo)體芯片附著到連接部分上。因此，由于僅基板的焊料層被加熱，所以降低了熱應(yīng)力并避免了基板的變形，從而改善了半導(dǎo)體芯片和基板之間的附著可靠性。另外，基板的另一側(cè)被冷卻，以便不將熱傳遞到半導(dǎo)體芯片和除了連接部分之外的基板，從而改善了半導(dǎo)體芯片和基板之間的附著可靠性。另外，基板的連接部分提供有一個(gè)或多個(gè)連接焊盤，并且附著到基板的半導(dǎo)體芯片包括一個(gè)或多個(gè)連接端子。由于半導(dǎo)體芯片通過焊料層被附著到基板上，半導(dǎo)體芯片能夠與形成在基板中的電路層電連接。另外，由于傳導(dǎo)性熱生成器由碳片制成并且該碳片具有良好的導(dǎo)熱性，所以焊料層能夠在短的時(shí)間周期內(nèi)被加熱到熔點(diǎn)或更高，并且在將半導(dǎo)體芯片附著到基板時(shí)，通過將碳片浸入到焊料層中，能夠改善焊料層的機(jī)械特性。雖然出于說明的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不背離所附權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以作出各種修改、添加和替換。本發(fā)明的簡單修改、添加和替換屬于本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的特定范圍將由所附權(quán)利要求清楚地限定。
權(quán)利要求
1.一種用于制造半導(dǎo)體插件板的方法，該方法包括提供基板，該基板包括形成在該基板一側(cè)上的連接部分，該連接部分上提供有焊料層；在所述焊料層上布置配備有電流布線的傳導(dǎo)性熱生成器；將電流施加到所述電流布線上，從而對所述焊料層進(jìn)行加熱，以將半導(dǎo)體芯片附著到所述連接部分上；以及從所述傳導(dǎo)性熱生成器移除所述電流布線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括在將所述半導(dǎo)體芯片附著到所述連接部分上之前，布置用于覆蓋所述傳導(dǎo)性熱生成器的輔助焊料層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括在將所述半導(dǎo)體芯片附著到所述連接部分上的過程中，冷卻所述基板的另一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述基板的另一側(cè)在保持室溫的同時(shí)被冷卻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述提供基板的過程中，所述基板包括位于所述連接部分周圍的多個(gè)引線；其中，在將所述半導(dǎo)體芯片附著到所述連接部分上的過程中，所述半導(dǎo)體芯片包括形成于該半導(dǎo)體芯片上的多個(gè)焊接區(qū)；以及其中，所述方法還包括使用金屬線將所述多個(gè)焊接區(qū)與所述多個(gè)引線相連接，以使得在將所述半導(dǎo)體芯片附著到所述連接部分上之后，所述多個(gè)焊接區(qū)與所述多個(gè)引線彼此對應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述提供基板的過程中，所述基板包括多個(gè)連接部分；其中，在所述布置所述傳導(dǎo)性熱生成器的過程中，由電流布線連接的多個(gè)傳導(dǎo)性熱生成器被布置在所述焊料層上，以使得所述多個(gè)傳導(dǎo)性熱生成器與所述多個(gè)連接部分相對應(yīng)；以及其中，在將所述半導(dǎo)體芯片附著到所述連接部分上的過程中，所述多個(gè)半導(dǎo)體芯片被附著到所述多個(gè)連接部分上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述連接部分提供有與所述焊料層電連接的一個(gè)或多個(gè)連接焊盤，并且所述半導(dǎo)體芯片提供有與所述焊料層電連接的一個(gè)或多個(gè)連接端子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述傳導(dǎo)性熱生成器是碳片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述傳導(dǎo)性熱生成器具有與所述焊料層的尺寸相對應(yīng)的尺寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述傳導(dǎo)性熱生成器具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本文公開了一種制造半導(dǎo)體插件板的方法，該方法包括提供基板，該基板包括形成在其一側(cè)上的連接部分，該連接部分上提供有焊料層；在所述焊料層上布置配備有電流布線的傳導(dǎo)性熱生成器；將電流施加到所述電流布線上，從而對所述焊料層進(jìn)行加熱，以將半導(dǎo)體芯片附著到所述連接部分上；以及從所述傳導(dǎo)性熱生成器移除電流布線。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于通過將電流施加到傳導(dǎo)性熱生成器的電流布線以僅局部加熱焊料層來將半導(dǎo)體芯片附著到基板上，從而降低了熱應(yīng)力并避免了基板的變形。
文檔編號(hào)H05K3/34GK102469698SQ201110024078
公開日2012年5月23日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者崔碩文, 朱龍輝, 李寬鎬, 金泰賢 申請人:三星電機(jī)株式會(huì)社