使用局部热源的集成电路芯片附接制造技术

描述了使用局部热源的集成电路芯片附接。在一个示例中，内插件具有连接至硅部件的顶侧和连接至电路板的底侧，顶侧具有多个接触焊盘以使用焊料电连接至硅部件。内插件的多个加热器迹线具有连接端子。可移除控制模块附接在内插件和硅部件上方以将电流传导至加热器连接端子以加热加热器迹线、熔化内插件的接触焊盘上的焊料以及在部件与内插件之间形成焊点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本说明书涉及至外部板或插槽的集成电路附接，具体来说，涉及使用局部热源的附接。
技术介绍
硅芯片部件例如CPU(中央处理单元)、GPU(图形处理单元)、控制器等使用部件的表面上的焊盘与外部连接器上的连接阵列(例如主电路板、测试板、或插槽)之间的互连接口。在BGA(球形栅格阵列)的情况下通常通过焊接、在LGA(连接盘栅格阵列)的情况下通常通过插槽来实现连接。在测试平台环境中，有时使用MPI(金属微粒互连)插槽来实现互连。在生产期间，当部件在它最后被发布之前移动通过不同的测试场景时，部件可连接到几个不同的测试夹具。此外，当部件移动通过不同的测试阶段时，每个电路板或插槽可被重新使用几次以测试不同的部件。不同的公共连接系统提供了适用于不同应用的特定特征。BGA连接(其中焊料附接部件)是非常可靠的并提供良好的高速信号传输性能。然而，焊接在受控的出厂设置中完成。焊料连接的再加工需要利用专用设备和训练的受控的出厂设置。LGA连接提供极大的灵活性。部件可在制造过程的任何点处安装在插槽中，并容易在现场更换。然而，LGA插槽中的触点易于损坏，致使昂贵的印刷电路板不工作。此外，插槽降低了高速信号性能。通过插槽的触点和路径为信号增加了显著的阻抗和串扰。额外的阻抗造成了在接触中的显著功率损耗，从而降低功率效率。MPI插槽是昂贵的，且不适合于大批量生产。连接经受断开的触点、高阻抗，并且当用于测试设备时可能是不可靠的。附图说明通过示例的方式而不是通过限制的方式在附图的图中例示了本专利技术的实施例，在附图中，类似的附图标记指代类似的元件。图1是根据实施例的控制模块和电路板的等距分解图。图2是根据实施例的图1中的控制模块和电路板的等距组装图。图3是根据实施例的将热沉附接至电路板的等距分解图。图4是根据实施例的内插件(interposer)的加热器迹线层的顶部正视图。图5A是根据实施例的在电路板上安装硅部件的工艺流程图。图5B是根据实施例的在电路板上安装硅部件的控制模块操作的工艺流程图。图6是根据实施例的从电路板移除硅部件的工艺流程图。图7是根据实施例的加热器温度控制电路的框图。图8A是根据实施例的具有一个加热器元件的电阻加热器迹线的图。图8B是根据实施例的具有两个加热器元件的电阻加热器迹线的图。图8C是根据实施例的具有三个加热器元件的电阻加热器迹线的图。图9A是根据实施例的替代的控制模块和电路板的等距分解图。图9B是根据实施例的图9A中的部分横截面和电路板中的控制模块的等距组装图。图10是根据实施例的外部电源模块和接口模块的图。图11是根据实施例的包括经测试的半导体管芯的计算设备的框图。具体实施方式如本文中所描述的，可以在允许硅芯片部件的附接和重新附接的电路板上形成直接的焊料连接。可以在电路板上直接形成触点阵列。随后利用焊料将部件直接附接至板。这消除了LGA和MPI触点以用于较高的可靠性、耐用性和信号完整性。加热器被设计到电路板中以使焊料回流并创建可靠的焊点。在可在任何地方使用的可重新使用的模块化设备中提供加热器的控制机构。这去除了对工厂工具的任何依赖性。它也消除了对集成到每个母板中的控制电路进行集成的花费。利用模块化的加热器控制电路，工厂或现场中的技术人员可安装或更换硅芯片部件。模块化的加热器控制电路可以被配置为使用来自母板或外部源的功率来驱动控制并驱动加热器元件。模块化设备可以被配置为向加热器电路提供受控电流以使得插槽基板上的焊球回流。母板或插槽上的特征部可用于定位硅芯片部件以进行可靠的互连。当完成时，技术人员可移除并重新使用模块化设备。图1是将使用控制模块100附接至电路板的部件的等距分解图。电路板106(例如母板或测试夹具板)具有由连接盘或焊盘构成的连接栅格107。焊料可预先涂敷到这些连接盘以用于附接部件109。加热器迹线(未示出)围绕连接栅格的接触点形成在母板上。当电流被驱动通过加热器迹线时，迹线产生足够的热量来熔化焊料连接以将部件109附接至母板或从母板移除部件。代替直接在母板上形成的连接盘或焊盘，可使用内插件。内插件可以是以插槽、多层电路板、硅板的形式，或可使用任何其它适当的内插件。在具有内插件的情况下，使用表面安装或焊料回流技术将内插件附接至电路板。部件109随后附接至内插件，如下面所描述的。内插件可包含至部件的连接器、加热器迹线和连接至母板的布线层中的全部。可以是任何硅管芯或封装器件的部件109被放置在电路板106上的连接盘107上方。各种不同的对准特征部108中的任一个可附接至电路板以引导部件与连接盘正确地对准。在所例示的示例特征部中，在这种情况下，提供对准角以允许部件浮动并与焊盘自动对准。取决于实施方式，电路板可配置有位于电路板上的配线迹线以通过连接盘将部件连接到外部部件以用于测试或用于操作。还可以存在电阻器和其它无源器件(未示出)以支持部件、电源线和附接至电路板的其它器件。安装模块是以包括它自己的控制器板101的组件的形式，控制器板101安装至承载控制器板和包括用于控制加热过程的电路的其它部件146的电源底架110。控制器板承载有源或无源部件146或这两者以控制电流从母板到母板上的加热元件的流动。弹簧顶针102安装到底架的每个角并延伸穿过控制器板。在这种情况下，示出了四个顶针，但可使用更多或更少的顶针或者可使用除了弹簧顶针以外的不同的对准系统。弹簧顶针将控制器板互连至电路板上的电连接器112。如示出的，电连接器是连接至弹簧顶针上的触点的简单的铜连接盘，然而，可使用各种其它电连接器中的任一个。弹簧顶针还用作对准顶针以使控制模块与电路板上的对准特征部108对准，然而，可使用各种对准方案中的任一个。弹簧顶针可用于从母板接收功率并且也向加热器迹线供应功率。替代地，可针对这些功能中的一个或两者进行外部连接。顶板114承载用于对控制模块的操作进行控制的开关105。顶板安装在电源底架上方并使用卡扣到狭槽(未示出)中的柔性翼片126和可移除的推压铆钉103附接至电源底架。推压铆钉使用弹簧来帮助在移除过程期间将封装器件提升离开板。顶板为了安全而覆盖电源底架和所有部件并提供舒适的抓握表面来保持并移动控制模块。顶盖122、124允许内插件被抓握以在部件被移除时拔取部件。模式控制开关105设置控制模块以用于安装和移除。在该示例中，模式控制开关具有倾斜圆形表面以接合顶板上的配合的倾斜表面并将开关连接至顶板。连接至电源底架的连接接线柱122延伸穿过顶板以便也附接至控制开关。以这种方式，控制开关具有安装至顶板的卡销并且也附接至电源底架。这将顶板保持在电源底架与开关之间。可移除的推压铆钉也将顶板保持到电源底架。替代地，顶板和电源底架可以用各种其它方式中的任和方式紧固在一起。推压铆钉116附接在电源底架的两侧中的每侧上。推压铆钉延伸穿过电源底架以接触母板。推压铆钉具有弹簧118以在正常使用期间将接触板110保持为远离母板。推压铆钉可从上向下逆着弹簧的阻力被推动以接触母板，并被按压穿过在原位与推压铆钉对准的连接孔142。推压铆钉锁到孔内以将电源底架保持在适当的位置上，直到被稳固地拉开以从孔中移除推压销(push pin)为止。使用支座、指旋螺钉、或其它用工具或免工具的方法的各种附接方法也可被使用。当移除部件时，加热器迹线可被激活以熔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：内插件，所述内插件具有连接至硅部件的顶侧和连接至电路板的底侧，所述顶侧具有多个接触焊盘以使用焊料电连接至所述硅部件；多个加热器迹线，所述多个加热器迹线位于具有连接端子的所述内插件中；以及可移除控制模块，所述可移除控制模块附接在所述内插件和所述硅部件上方，以便将电流传导至加热器连接端子以加热所述加热器迹线、熔化所述内插件的所述接触焊盘上的焊料以及在所述部件与所述内插件之间形成焊点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：内插件，所述内插件具有连接至硅部件的顶侧和连接至电路板的底侧，所述顶侧具有多个接触焊盘以使用焊料电连接至所述硅部件；多个加热器迹线，所述多个加热器迹线位于具有连接端子的所述内插件中；以及可移除控制模块，所述可移除控制模块附接在所述内插件和所述硅部件上方，以便将电流传导至加热器连接端子以加热所述加热器迹线、熔化所述内插件的所述接触焊盘上的焊料以及在所述部件与所述内插件之间形成焊点。2.根据权利要求1所述的装置，还包括所述控制模块的温度控制电路，以对被提供给所述加热器连接端子的所述电流进行控制。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述温度控制电路包括比较器，以将所述内插件的所感测到的温度与阈值进行比较并基于所述比较结果来对至所述加热器连接端子的所述电流进行调节。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述温度控制电路包括功率晶体管，所述功率晶体管耦合至所述加热器迹线，并且其中，所述比较器具有耦合至电流传感器信号的第二输入，以使得所述功率晶体管在所述电流传感器信号低于选定电压时导通。5.根据权利要求4所述的装置，还包括RC滤波器，所述RC滤波器位于所述电流传感器信号与所述比较器之间，以使得所述RC滤波器的电容器被所述电流传感器信号充电，并且所述功率晶体管在所述RC滤波器达到选定的充电电压之后关断。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述加热器迹线包括蛇形图案的导电迹线，所述导电迹线在所述内插件的接触焊盘之间穿过。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制模块还包括销，以使所述控制模块可移除地物理连接至所述电路板，所述销在所述部件的至少两个相对侧从所述控制模块延伸以连接至所述电路板。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述销通过延伸穿过形成在所述电路板中的孔并与所述孔接合来连接至所述电路板。9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制模块还包括与所述电路板上的连接盘电连接的弹簧顶针以将电流从所述电路板传导至所述控制模块。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述控制模块还包括与所述内插件上的连接盘电连接的弹簧顶针以将电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·A·博伊德，D·E·希尔，V·沃格曼，J·W·蒂巴多，J·D·赫普纳，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US