專利名稱：用于減小基板翹曲的結(jié)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在將電子元件焊接到基板上時(shí)，通過減小基板的翹曲來實(shí)現(xiàn)良好的焊接，并極為可靠地確保高密度封裝的技術(shù)。
背景技術(shù)：
盡管目前有多種類型的半導(dǎo)體封裝可供使用，但近來表面貼裝型的球柵陣列(BGA)封裝和平面柵格陣列(LGA)封裝越來越受關(guān)注。BGA和LGA封裝使用了更多的引腳，因而尺寸變大，并且應(yīng)用無鉛焊接，導(dǎo)致焊接溫度顯著增加。因而，增大的焊接溫度使安裝的元件和基板的翹曲增加，從而易使焊接頻繁失敗，例如形成錫橋(短路)和開路(斷路)。
尤其是，在移動(dòng)設(shè)備例如手機(jī)中，為了減小尺寸和重量，基板變得更薄，這樣導(dǎo)致基板更容易翹曲。另外，對(duì)于基板上使用的一些元件，其尺寸變大以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的功能；而同時(shí)對(duì)于其它元件，則需要促進(jìn)元件的緊湊程度。因此，安裝在基板上的元件之間的熱容差異變大，這導(dǎo)致焊接期間基板上的熱量分布的差異增加。這也成為導(dǎo)致基板的翹曲加大的一個(gè)因素。
例如，當(dāng)溫度達(dá)到220°，即Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料熔化，且元件與基板之間沿彼此相對(duì)的方向產(chǎn)生翹曲時(shí)，在元件與基板相接觸的焊接部分處將產(chǎn)生壓縮力。因此，在焊接部分上產(chǎn)生錫橋(bridge)。在元件與基板分離的另一部分處，由于施加在基板上的釬焊膏不與元件相接觸，因此產(chǎn)生開路(open)。
導(dǎo)致上述問題的基板翹曲量可以估計(jì)為與施加到基板上的釬焊膏的高度相當(dāng)。例如，當(dāng)施加到基板上的釬焊膏的高度為100μm時(shí)，翹曲的最大可能量可以估計(jì)為約100μm。
為了解決上述問題，業(yè)已對(duì)元件和基板進(jìn)行了改進(jìn)。例如對(duì)于元件而言，已經(jīng)通過改進(jìn)的固化處理開發(fā)出一種密封劑，所述密封劑具有線性膨脹系數(shù)并且所述線性膨脹系數(shù)與其上安裝Si芯片的轉(zhuǎn)接板(interposer)的膨脹系數(shù)相匹配。從而，當(dāng)使用12平方毫米的BGA封裝時(shí)，元件的翹曲量可以降至約40μm或更低。
而且，實(shí)際芯片尺寸(real-chip-size)封裝已得到廣泛使用，并且使用Si芯片作為主要元件的結(jié)構(gòu)大大增加，這也有助于減小翹曲。但是，由于要實(shí)現(xiàn)多種功能組合而成的更高級(jí)的功能，元件變大，因此翹曲仍將增加。
對(duì)于基板而言，例如，可通過改進(jìn)材料，并使基板的正面和背面上的線路(銅箔)密度均勻來減小翹曲量。但是，即使對(duì)材料和線路密度進(jìn)行控制，基板仍很容易翹曲。如果將注意力過多地集中在線路密度上，則可能會(huì)降低基板的電性能(例如接地層不能滿足需要)。另一個(gè)可能的問題是難以布線。采用針對(duì)基板翹曲的對(duì)策的整體結(jié)果很容易帶來各種不利后果。而且還難以預(yù)測(cè)焊接加熱期間基板的翹曲以及元件的翹曲的狀況。
尤其是，手機(jī)中使用的基板越發(fā)變薄(例如0.8mm或更薄)，這使得基板更易于翹曲。例如，即使在基板上的12平方毫米范圍內(nèi)，也可能產(chǎn)生大約100μm的翹曲。
例如，如圖15所述，當(dāng)元件2安裝到基板1的翹曲部分上時(shí)，在焊點(diǎn)4上將產(chǎn)生例如開路13的缺陷。如果難以直觀地定位外觀狀況中的缺陷——例如進(jìn)行BGA封裝時(shí)，則可能產(chǎn)生相當(dāng)多的制造缺陷。從而，由于產(chǎn)生有缺陷的產(chǎn)品，則可能會(huì)降低產(chǎn)品質(zhì)量。
在日本專利申請(qǐng)公開No.2001-320145中公開了一種解決上述問題的傳統(tǒng)技術(shù)。如圖16所示，使用熱固性樹脂片14將加勁件(stiffener)15結(jié)合至安裝有元件2的基板1的背面。加勁件15的尺寸大致與元件2的尺寸相同。這樣可以減小基板1上與元件2相對(duì)應(yīng)的區(qū)域中的翹曲。
日本專利申請(qǐng)公開No.6-204654中公開了另一種傳統(tǒng)技術(shù)。在該技術(shù)中，在將元件安裝到基板的正面之后，在基板的背面上安裝框架狀的加強(qiáng)板，從而可提高元件安裝后的可靠性。
但是，在日本專利申請(qǐng)公開No.2001-320145中公開的傳統(tǒng)技術(shù)中，不能在基板的背面上結(jié)合了加勁件15的區(qū)域安裝另外的元件，因此不利于高密度封裝。
另一個(gè)問題是在安裝元件2之后，由于熱固性樹脂片14已固化，因此很難將加勁件15從基板1上移除。從而，加勁件15使得整個(gè)基板1不能緊湊地制造。
在日本專利申請(qǐng)公開No.6-204654中公開的該傳統(tǒng)技術(shù)中，在將元件安裝到基板的正面之后再安裝加強(qiáng)板。因此，不可能減小基板的翹曲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是至少解決傳統(tǒng)技術(shù)中的問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的用于減小基板翹曲的結(jié)構(gòu)包括減小翹曲件，其構(gòu)造為結(jié)合至所述基板的一側(cè)表面上的區(qū)域，所述的一側(cè)表面為待減小翹曲的電子元件相對(duì)于所述基板所在側(cè)的另外一側(cè)表面。所述減小翹曲件的外部尺寸基本上與各所述電子元件的尺寸相同，或者足以包括若干所述電子元件。所述減小翹曲件通過結(jié)合材料結(jié)合至所述基板，所述結(jié)合材料的熔點(diǎn)低于將所述電子元件電連接到所述基板的其它結(jié)合材料的熔點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方案的用于減小基板的翹曲的方法包括在所述基板的一側(cè)表面上的區(qū)域結(jié)合減小翹曲件，所述的一側(cè)表面為待減小翹曲的第一電子元件相對(duì)于所述基板所在側(cè)的另外一側(cè)表面；以及將所述第一電子元件安裝在與結(jié)合了所述減小翹曲件的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的所述基板的另外一側(cè)表面上。所述結(jié)合減小翹曲件的步驟與于所述基板上安裝第二電子元件在同一過程中進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方案的接線板包括電子元件，其通過第一結(jié)合材料安裝在所述接線板的第一面上的第一區(qū)域中；以及減小翹曲件，其通過第二結(jié)合材料結(jié)合到所述接線板的第二面上的第二區(qū)域中。所述第二區(qū)域與所述第一區(qū)域相對(duì)應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方案的接線板包括電子元件，其通過第一結(jié)合材料安裝在所述接線板的第一面上；以及減小翹曲件，其通過第二結(jié)合材料臨時(shí)地結(jié)合在所述接線板的第二面上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方案用于制造接線板的方法包括通過第一結(jié)合材料將電子元件安裝在所述接線板的第一面上；以及通過第二結(jié)合材料將減小翹曲件結(jié)合在所述接線板的第二面上。
通過結(jié)合附圖閱讀以下本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，可以更好地理解本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)上的重要性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于減小基板翹曲的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2是用于減小基板翹曲的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖3是減小翹曲件的剖視圖；圖4是用于示出將釬焊膏施加到基板背面的過程的基板剖視圖；圖5是用于示出將其它元件焊接到基板背面的過程的基板剖視圖；圖6是用于示出另一個(gè)將釬焊膏施加到基板背面的過程的基板剖視圖；圖7是用于示出另一個(gè)將其它元件焊接到基板背面的過程的基板剖視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于減小基板翹曲的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的減小基板翹曲的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的減小翹曲件的俯視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的減小翹曲件的俯視圖；圖12是根據(jù)第六實(shí)施例的用于移除減小翹曲件的基板剖視圖；圖13是用于示出移除減小翹曲件的基板剖視圖；圖14是用于示出整平焊料的過程的基板剖視圖；圖15是用于示出傳統(tǒng)的元件安裝結(jié)構(gòu)的基板剖視圖；圖16是用于減小基板翹曲的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。應(yīng)注意的是，本發(fā)明不受限于這些實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于減小基板翹曲的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖2是用于減小基板翹曲的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖3是減小翹曲件的剖視圖。在以下的說明中，相同的附圖標(biāo)記表示與已描述的元件相同或等同的元件，并且將省略或簡化對(duì)這些元件的說明。
如圖1和圖2所示，電子元件2(在下文中稱為“元件2”，以BGA封裝為例)以及其它電子元件3(在下文中稱為“其它元件3”)通過焊點(diǎn)4(solder joint)安裝于基板1上，基板1的翹曲由于電子元件2而有待減小。
為了減小基板1上元件2的安裝區(qū)域的翹曲，在元件2相對(duì)于基板1的另外一側(cè)的對(duì)應(yīng)位置處，使用結(jié)合材料6將減小翹曲件5與基板1的背面結(jié)合。該減小翹曲件5的外觀尺寸等于或大于元件2的外觀尺寸。減小翹曲件5包括能消除其它元件3阻礙的開口7。減小翹曲件5的熱膨脹系數(shù)與元件2的熱膨脹系數(shù)幾乎相同。
如果在基板1的如圖1和圖2所示的位置上沒有安裝其它元件3，則減小翹曲件5不必包括開口7。其它元件3可以在焊接減小翹曲件5的同一過程中安裝在開口7的區(qū)域中。
如圖3所示，在減小翹曲件5中形成的開口7的尺寸并沒有具體規(guī)則的限制。由于根據(jù)第一實(shí)施例的減小翹曲件5通過焊接連接至基板1，因此形成有焊接所必需的電極10。因此，如果能確保減小翹曲件5上電極10的空間，則減小翹曲件5的開口7的尺寸可以足夠大。
由于可以使用與普通BGA封裝等同的組成材料來形成減小翹曲件5，因此減小翹曲件5可以形成有基板5a以及密封樹脂元件5b。焊球11的電極10設(shè)置在基板5a上。
基板5a可以使用大約0.1mm到1mm厚的玻璃環(huán)氧樹脂基板或大約0.05mm到0.2mm厚的聚酰亞胺基板。
密封樹脂元件5b可以使用環(huán)氧樹脂基熱固性樹脂元件或硅基彈性體元件。
當(dāng)密封樹脂元件5b為硅基彈性體元件時(shí)，由于彈性體部分起襯墊的作用，因此可以緩解外部應(yīng)力。從而可以提高對(duì)抗產(chǎn)品裝配后的彎曲及落下時(shí)的可靠性。
密封樹脂元件5b的厚度不限于圖中示出的厚度。減小翹曲件5也可以僅包括基板5a而不使用密封樹脂元件5b。
當(dāng)電極10的尺寸為大約0.2mm或更大(該尺寸為0.5mm間距BGA封裝時(shí)的電極尺寸)時(shí)，可以很容易地設(shè)置減小翹曲件?？梢詫p小翹曲件5的框架的尺寸L預(yù)設(shè)為0.5mm或更大(見圖1)。電極10的尺寸和電極10的數(shù)目并不限于指定值，而是可以根據(jù)減小翹曲件5的尺寸預(yù)設(shè)為任意值。
通過安裝減小翹曲件5，可使基板1的預(yù)定區(qū)域上的溫度分布變得均勻，從而可以減小基板1的局部翹曲。因此，元件2可以良好的質(zhì)量安裝在基板1上，從而可得到很高的可靠性。
而且，可以根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，通過控制減小翹曲件5的翹曲行為，選擇最適于基板1或元件2的翹曲行為的結(jié)構(gòu)，所述設(shè)計(jì)內(nèi)容包括基板5a的厚度和電極10a的密度、材料選取和密封樹脂元件5b的厚度、以及上述狀態(tài)的組合。
可以使用焊料作為結(jié)合材料6將減小翹曲件5結(jié)合至基板1。優(yōu)選地，結(jié)合材料6的熔點(diǎn)低于用以結(jié)合元件2的焊點(diǎn)4的熔點(diǎn)。同樣優(yōu)選地，在需要時(shí)可將減小翹曲件5從基板1移除。
當(dāng)通過焊接將減小翹曲件5結(jié)合到基板1上時(shí)，可以通過加熱基板1熔化焊料，將減小翹曲件5從基板1上移除。如果結(jié)合材料6的熔點(diǎn)低于焊點(diǎn)4的熔點(diǎn)，則可以通過熔化結(jié)合材料6而將減小翹曲件5移除。在這種情況下，通過應(yīng)用熔點(diǎn)低于焊點(diǎn)4的熔點(diǎn)的結(jié)合材料6，元件2經(jīng)由焊點(diǎn)4焊接到基板1的焊接狀態(tài)不會(huì)受到為了移除減小翹曲件5而對(duì)基板1加熱的影響。
作為一種用于將減小翹曲件5焊接到基板1的具體結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，預(yù)先在減小翹曲件5的電極10上形成熔點(diǎn)為138℃的Sn-58Bi作為焊球11(見圖3)。
公知地，近年來使用的無鉛焊料的熔點(diǎn)相對(duì)較高。如果使用例如熔點(diǎn)為217℃的Sn-3Ag-0.5Cu的釬焊膏41(無鉛)將其它元件3焊接到基板1，則當(dāng)在安裝其它元件3的過程中安裝減小翹曲件5時(shí)，減小翹曲件5也通過無鉛焊接而安裝在基板1上。
由于無鉛焊料的熔點(diǎn)高，因此難以在不影響安裝在基板1上的元件2或用于將元件2焊接到基板1的焊點(diǎn)4的情況下，將減小翹曲件5移除。
不過，如果預(yù)先在減小翹曲件5上形成焊球11(例如Sn-58Bi)，則即使當(dāng)將釬焊膏41與焊球11一起用于焊接時(shí)，仍可將焊接后焊料的熔點(diǎn)保持為較低(例如160℃或更低)。
如果減小翹曲件5上的焊球11的直徑為0.5mm，則施加的無鉛焊料的量是有限制的，以使其相對(duì)于焊球11的混合量為10％或更少。從而，可將結(jié)合材料6的熔點(diǎn)保持為較低。
在安裝好元件2之后可能需要將減小翹曲件5移除。即使在這種情況下，由于加熱基板1的溫度可以保持較低，因此可以在不對(duì)元件2和其它元件3產(chǎn)生熱損傷的情況下，將減小翹曲件5從基板1上移除。
圖4是用于示出將釬焊膏41施加到基板1背面的過程的基板剖視圖。圖5是用于示出將其它元件3焊接到基板1背面的過程的基板剖視圖。圖6是用于示出另一個(gè)將釬焊膏41施加到基板1背面的過程的基板剖視圖。圖7是用于示出另一個(gè)將其它元件3焊接到基板1背面的過程的基板剖視圖?；?的正面是安裝元件2的這一面。
如圖4所示，將釬焊膏41施加在基板1的背面的預(yù)定部分(安裝其它元件3和減小翹曲件5的位置)上。然后如圖5所示，將減小翹曲件5和其它元件3設(shè)置在基板1的背面并焊接到基板1。減小翹曲件5上的焊球11和基板1上的釬焊膏41結(jié)合為單一的結(jié)合材料6(見圖6)。
然后如圖6所示，將基板1反轉(zhuǎn)過來，并將釬焊膏41施加到基板1的正面上待安裝元件2和其它元件3的位置處。然后如圖7所示，將元件2和其它元件3設(shè)置并焊接在與基板1正面上的減小翹曲件5相對(duì)應(yīng)的位置處。
由于設(shè)置了減小翹曲件5，因此在基板1的正面的預(yù)定部分上以及背面的對(duì)應(yīng)部分上的熱分布變得均勻。從而可以減小局部翹曲，特別是外邊緣附近的翹曲。
釬焊膏41將元件2或其它元件3與基板1結(jié)合，并且形成如圖1所示的焊點(diǎn)4。根據(jù)上述過程，可以得到用于減小基板1的翹曲的結(jié)構(gòu)。
如上所述，可以不需要特殊材料和工藝，利用將元件安裝到基板的兩個(gè)面上的普通工序執(zhí)行減小基板1的翹曲的方法。從而可以較低的成本快速地減小基板1的翹曲。
如果在形成減小翹曲件5時(shí)考慮到基板1或元件2的翹曲行為，并預(yù)先將減小翹曲件5焊接到基板1的背面，則可以在不增加任何特殊工藝的情況下，提高元件2的可焊性和可靠性。
根據(jù)第一實(shí)施例，在安裝元件2和其它元件3過程中，不需要對(duì)用于安裝元件的普通工藝增加新工藝，就可使基板1的翹曲減小，從而可提高元件安裝的質(zhì)量。第一實(shí)施例還可以通過分配元件安裝區(qū)域并提高封裝密度來使基板1變薄。同時(shí)還可以提高元件安裝后的可靠性。
根據(jù)第一實(shí)施例，為了在同一過程中將減小翹曲件5和其它元件3安裝在基板1上，預(yù)先在減小翹曲件5上形成焊球11，并將減小翹曲件5設(shè)置并焊接在施加于基板1的釬焊膏41上。
不過如果允許，可在不同過程中安裝其它元件3和減小翹曲件5，例如首先使用釬焊膏41將其它元件3安裝在基板1上，然后使用具有不同(較低)熔點(diǎn)的結(jié)合材料將減小翹曲件5安裝在基板1上。在這種情況下，除了向基板1施加釬焊膏41的過程之外，還需要用于將具有不同熔點(diǎn)的結(jié)合材料施加到基板1上的另一個(gè)過程，從而將減小翹曲件5設(shè)置并焊接在結(jié)合材料上。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于減小基板翹曲的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖8中的虛線表示安裝在基板1的正面上的元件，實(shí)線表示安裝在基板1的背面上的元件。如圖8所示，第二實(shí)施例提供了一種通過使用減小翹曲件5，在多個(gè)元件區(qū)域中減小基板1的翹曲的結(jié)構(gòu)。
在圖8中，附圖標(biāo)記22和23分別表示安裝在基板1的正面上的第一元件和第二元件的外形。減小翹曲件5形成為基本上與兩個(gè)元件的外形22、23所占用區(qū)域的尺寸相同。減小翹曲件5安裝在基板1的背面上。
減小翹曲件5的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中示出的結(jié)構(gòu)類似，因此可以通過類似于第一實(shí)施例中的工藝將減小翹曲件5安裝在基板1上。根據(jù)第二實(shí)施例，描述了在兩個(gè)元件區(qū)域中減小基板1的翹曲的結(jié)構(gòu)，但該結(jié)構(gòu)不限于兩個(gè)區(qū)域。還可以通過形成與三個(gè)或更多個(gè)元件區(qū)域的外形相對(duì)應(yīng)的減小翹曲件5來減小基板1的翹曲。
根據(jù)第二實(shí)施例的減小基板翹曲結(jié)構(gòu)提供了與第一實(shí)施例相同的效果，也能通過使用減小翹曲件5在多個(gè)元件區(qū)域中減小基板1的翹曲。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的減小基板翹曲結(jié)構(gòu)的剖視圖。根據(jù)第三實(shí)施例，在減小翹曲件5的基板5a上形成有布線12，以將減小翹曲件5配置為印制電路板。從而，可以形成不能在基板1上進(jìn)行處理的線路，并可添加用以改善電學(xué)性能的線路。
具體地，可以對(duì)難以布線的基板1上的線路的元件進(jìn)行補(bǔ)充。這樣，可以減少基板1上的多層布線和密間距布線并抑制相應(yīng)成本的增加。第三實(shí)施例中的其它結(jié)構(gòu)大致與第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同，因此將省略重復(fù)的說明。
根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的減小翹曲件5提供了與第一實(shí)施例相同的效果。減小翹曲件5還減小了在整個(gè)基板1上延伸的多層線路和密間距布線，從而可使基板1變薄并降低成本。
圖10是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的減小翹曲件的俯視圖。根據(jù)第四實(shí)施例，以預(yù)設(shè)的間距設(shè)置多個(gè)電極10，所述多個(gè)電極10用于在整個(gè)減小翹曲件5上附加焊料。
根據(jù)基板1需要減小翹曲的區(qū)域，為電極10設(shè)置焊球(每個(gè)焊球與如圖3所示的根據(jù)第一實(shí)施例的焊球11相同)。然后通過與第一實(shí)施例大致相同的工藝將減小翹曲件5安裝在基板1上。
根據(jù)第四實(shí)施例的減小翹曲件5使其能以普通的工藝進(jìn)行安裝。
圖11是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的減小翹曲件的俯視圖。以預(yù)設(shè)的間距設(shè)置多個(gè)電極10，所述電極10用于在整個(gè)減小翹曲件5上附加焊料。減小翹曲件5還具有開口7。
減小翹曲件51的形狀與減小翹曲件5中的開口7的形狀相匹配，不存在開口。減小翹曲件51可拆卸地設(shè)置在開口7中。
開口7可用于其它元件3安裝于基板1上的某些情形，這時(shí)，可以將減小翹曲件5安裝在基板1上，將減小翹曲件51從減小翹曲件5移除。
如果不使用開口7，則可將減小翹曲件5、51組合為一體地安裝在基板1上。
當(dāng)根據(jù)第五實(shí)施例的減小翹曲件5、51安裝在基板1上時(shí)，根據(jù)基板1上其它元件3的安裝狀態(tài)可以很容易確定是否使用開口7。因此，根據(jù)基板1的元件安裝狀態(tài)可以靈活地安裝減小翹曲件5、51。
根據(jù)第五實(shí)施例，具有開口7的減小翹曲件5與沒有開口的減小翹曲件51相結(jié)合。但是，本實(shí)施例不限于這種結(jié)合；例如，三個(gè)或更多個(gè)具有開口的減小翹曲件的結(jié)合也是允許的。
當(dāng)元件2安裝在已通過減小翹曲件5減小翹曲的基板1上之后，減小翹曲件5不必仍保留安裝在基板1上。
本發(fā)明的第六實(shí)施例提供了一種用于將減小翹曲件5與基板1分離的工藝。第六實(shí)施例是根據(jù)裝置小型化、輕質(zhì)、特別是要輕薄的要求而進(jìn)行的。
圖12是示出根據(jù)第六實(shí)施例的用于移除減小翹曲件之工藝的基板剖視圖。在這個(gè)過程中，對(duì)整個(gè)基板1加熱。圖13是用于示出移除減小翹曲件5之工藝的基板剖視圖。圖14是用于示出整平焊料之工藝的基板剖視圖。
在加熱過程中，基板1固定至夾具16或其它工具，如圖12所示，并使用加熱器17或類似裝置將整個(gè)基板1加熱到大約100℃。
在移除減小翹曲件5的過程中，如圖13所示，使用普通元件移除工具19或類似裝置加熱減小翹曲件5并將該減小翹曲件5從基板1上移除，其中，普通元件移除工具19的末端18設(shè)置為大約170℃。
為了避免元件2、其它元件3以及焊點(diǎn)4受到熱損傷，因此用于結(jié)合減小翹曲件5的結(jié)合材料6由熔點(diǎn)低于焊點(diǎn)4的熔點(diǎn)的材料制成。
在整平過程中，將減小翹曲件5從基板1移除之后，如圖14所示，可以通過使用烙鐵或其它工具將具有不同焊料量或形狀的焊料殘?jiān)?1變得均勻或扁平。不過，如果需要也可以略去整平過程。在這種情況下，焊料殘?jiān)?1殘留在基板1上。即使進(jìn)行均勻或扁平的過程之后，仍有少量焊料殘?jiān)?1殘留在基板1上。
還可以通過熔化焊料的結(jié)合材料6以僅移除焊料的結(jié)合材料。為了做到這一點(diǎn)，用于將焊料附加到減小翹曲件5的電極10由連續(xù)的銅箔或類似物形成。然后通過將銅箔的一部分連接到熱源而對(duì)電極10局部加熱。
如果減小翹曲件5上的電極10大于基板1上相對(duì)應(yīng)的電極(具有更大的區(qū)域)，則熱量更容易傳遞。而且，在移除減小翹曲件5時(shí)由于焊料的表面張力，熔化的結(jié)合材料6將被吸引向減小翹曲件5。這也將有利于整平過程。
在對(duì)殘留在電極上的各結(jié)合材料6的焊料殘?jiān)?1進(jìn)行整平，并形成新的焊球之后，被移除的減小翹曲件5可以再次使用。
如上所述，根據(jù)第六實(shí)施例的減小翹曲件5的移除過程可以在不對(duì)元件2、其它元件3及其焊點(diǎn)4造成熱損傷的情況下，輕易從基板1上移除減小翹曲件5。這將有助于得到緊湊、輕質(zhì)、尤其是輕薄的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，可以將電子元件良好地安裝在基板上，從而可獲得可靠性。
而且，根據(jù)本發(fā)明，通過將上述電子元件設(shè)置在減小翹曲件的開口中并安裝在基板上，可以得到高密度封裝。
而且，根據(jù)本發(fā)明，還可以減小局部翹曲。
另外，根據(jù)本發(fā)明，可提高電連接到結(jié)合材料的可靠性。
而且，根據(jù)本發(fā)明，可減少多層布線、密間距布線并抑制相應(yīng)成本的增加。
另外，根據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)電子元件在基板上的安裝狀態(tài)，選擇性地安裝具有開口的減小翹曲件以及沒有開口的減小翹曲件，以靈活地適應(yīng)元件在基板上的安裝狀態(tài)。
而且，根據(jù)本發(fā)明，可以較低成本快速地減小基板的翹曲。
另外，根據(jù)本發(fā)明，在需要時(shí)可以容易地將減小翹曲件從基板移除，這將有利于得到緊湊的、輕質(zhì)的、尤其是輕薄的裝置。
而且，根據(jù)本發(fā)明，可以對(duì)結(jié)合材料的殘?jiān)M(jìn)行整平，并在適當(dāng)位置處形成新的結(jié)合材料例如焊球，這樣使得減小翹曲件可以再次使用。
盡管已參考具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了完整清楚的公開，但所附權(quán)利要求書不限于此，應(yīng)解釋為本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以實(shí)施的、顯然落入本申請(qǐng)基本教義的范圍內(nèi)的所有改進(jìn)和替換結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種用于減小基板翹曲的結(jié)構(gòu)，所述基板上安裝有多個(gè)電子元件，所述結(jié)構(gòu)包括減小翹曲件，其構(gòu)造為結(jié)合至所述基板的一側(cè)表面上的區(qū)域，所述的一側(cè)表面為待減小翹曲的電子元件相對(duì)于所述基板所在側(cè)的另外一側(cè)表面，其中所述減小翹曲件的外部尺寸基本上與各所述電子元件的尺寸相同，或者足以包括若干所述電子元件，并且所述減小翹曲件通過結(jié)合材料結(jié)合至所述基板，所述結(jié)合材料的熔點(diǎn)低于將所述電子元件電連接到所述基板的其它結(jié)合材料的熔點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述減小翹曲件包括開口，通過所述開口從外部可以接觸到所述基板的所述一側(cè)表面。
3.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述減小翹曲件形成為具有如下集合中任一玻璃環(huán)氧樹脂基板、玻璃環(huán)氧樹脂基板或聚酰亞胺基板與環(huán)氧樹脂元件的復(fù)合體、以及玻璃環(huán)氧樹脂基板或聚酰亞胺基板與硅基彈性體元件的復(fù)合體。
4.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述減小翹曲件包括用于結(jié)合的電極。
5.如權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其中所述減小翹曲件還包括用于與所述基板電連接的布線，并且所述基板或所述電子元件通過所述布線進(jìn)行電子處理。
6.如權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其中所述電極包括焊球。
7.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述減小翹曲件的熱膨脹系數(shù)基本上與所述電子元件的熱膨脹系數(shù)相同。
8.如權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其中在所述開口內(nèi)可拆卸地設(shè)置有與所述開口的形狀相匹配的小尺寸減小翹曲件。
9.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述電子元件為無鉛元件。
10.一種用于減小基板翹曲的方法，所述基板上安裝有多個(gè)電子元件，所述方法包括在所述基板的一側(cè)表面上的區(qū)域結(jié)合減小翹曲件，所述的一側(cè)表面為待減小翹曲的第一電子元件相對(duì)于所述基板所在側(cè)的另外一側(cè)表面；以及將所述第一電子元件安裝在與結(jié)合了所述減小翹曲件的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的所述基板的另外一側(cè)表面上，其中所述結(jié)合減小翹曲件的步驟與于所述基板上安裝第二電子元件在同一過程中進(jìn)行。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述減小翹曲件包括開口，通過所述開口從外部可以接觸到所述基板的所述一側(cè)表面，并且所述安裝電子元件的步驟包括在將所述第一電子元件安裝到所述基板的另外一側(cè)表面上之前，在將所述減小翹曲件結(jié)合至所述基板的所述一側(cè)表面上的區(qū)域的同時(shí)經(jīng)由所述開口將所述第二電子元件安裝在所述基板的所述一側(cè)表面上。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括對(duì)其上安裝了所述電子元件并結(jié)合了所述減小翹曲件的所述整個(gè)基板加熱至預(yù)定溫度；以及通過進(jìn)一步加熱所述減小翹曲件與所述基板的結(jié)合部分以熔化所述結(jié)合材料，將所述減小翹曲件從所述基板上移除。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括在將所述減小翹曲件從所述基板上移除之后，通過進(jìn)一步熔化所述結(jié)合材料在所述基板上形成的殘?jiān)?，整平所述結(jié)合材料。
14.一種接線板，其上安裝有多個(gè)電子元件，所述接線板包括電子元件，其通過第一結(jié)合材料安裝在所述接線板的第一面上的第一區(qū)域中；以及減小翹曲件，其通過第二結(jié)合材料結(jié)合至所述接線板的第二面上的第二區(qū)域中，所述第二區(qū)域與所述第一區(qū)域相對(duì)應(yīng)。
15.如權(quán)利要求14所述的接線板，其中所述第一結(jié)合材料和所述第二結(jié)合材料均為焊料，并且所述第二結(jié)合材料的熔點(diǎn)低于所述第一結(jié)合材料的熔點(diǎn)。
16.如權(quán)利要求14所述的接線板，其中所述減小翹曲件包括第三結(jié)合材料，所述第二結(jié)合材料是所述第一結(jié)合材料和所述第三結(jié)合材料的熔融混合物。
17.如權(quán)利要求16所述的接線板，其中所述第三結(jié)合材料的熔點(diǎn)低于所述第一結(jié)合材料的熔點(diǎn)。
18.一種接線板，其上安裝有多個(gè)電子元件，所述接線板包括電子元件，其通過第一結(jié)合材料安裝在所述接線板的第一面上；以及減小翹曲件，其通過第二結(jié)合材料臨時(shí)地結(jié)合在所述接線板的第二面上。
19.一種制造接線板的方法，所述接線板上安裝有多個(gè)電子元件，所述方法包括通過第一結(jié)合材料將電子元件安裝在所述接線板的第一面上；以及通過第二結(jié)合材料將減小翹曲件結(jié)合至所述接線板的第二面上。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述將減小翹曲件結(jié)合至所述接線板的第二面上的步驟包括在所述減小翹曲件上形成第三結(jié)合材料；在所述接線板上形成所述第一結(jié)合材料；以及通過使所述第一結(jié)合材料與所述第三結(jié)合材料彼此相接觸的方式，將所述減小翹曲件結(jié)合至所述接線板。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述將減小翹曲件結(jié)合至所述接線板的第二面上的步驟包括在所述接線板的第二面上形成所述第二結(jié)合材料；以及將所述減小翹曲件結(jié)合至所述接線板的第二面上。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括對(duì)其上結(jié)合了所述減小翹曲件的所述接線板加熱；以及從已加熱的接線板移除所述減小翹曲件。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述第二結(jié)合材料的熔點(diǎn)低于所述第一結(jié)合材料的熔點(diǎn)。
全文摘要
一種用于減小基板翹曲的結(jié)構(gòu)及方法，其中將減小翹曲件結(jié)合至所述基板的一側(cè)表面上的區(qū)域，所述的一側(cè)表面為待減小翹曲的電子元件相對(duì)于所述基板所在側(cè)的另外一側(cè)表面。所述減小翹曲件的外部尺寸基本上與各所述電子元件的尺寸相同，或者足以包括若干所述電子元件。所述減小翹曲件通過結(jié)合材料結(jié)合至所述基板，所述結(jié)合材料的熔點(diǎn)低于將所述電子元件電連接到所述基板的其它結(jié)合材料的熔點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05K13/00GK1937887SQ20061000548
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者三代絹?zhàn)? 坪根健一郎 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社