球珊阵列（BGA）装置和方法制造方法及图纸

本文的实施例可以涉及一种具有球珊阵列（BGA）封装的装置，所述球珊阵列（BGA）封装包括非共晶材料的多个焊料球。在实施例中，所述多个焊料球中的相应焊料球可以在BGA的衬底与第二衬底之间形成焊料接头。在一些实施例中，接头可以距彼此小于近似0.6微米。可以描述和/或要求保护其他实施例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】球珊阵列（BGA）装置和方法相关申请本申请要求2015年9月4日提交的标题为“BALLGRIDARRAY(BGA)APPARATUSANDMETHODS”的美国专利申请14/846,489的优先权。
本公开一般地涉及焊料接头的领域，并且更具体地涉及包括非共晶材料的焊料接头。
技术介绍
球珊阵列（BGA）封装的表面安装可能面临由于回流工艺期间的封装动态翘曲所导致的桥接的高风险。例如，回流工艺可能包括把热量施加到封装，该施加进而可能使封装以某种方式翘曲使得BGA封装的不同焊料球可在回流工艺期间流动到彼此中，从而导致两个焊料接头之间的桥接。该翘曲和桥接现象已经被发现对于无芯客户端封装和中介层上封装（PoINT）服务器产品而言甚至更严重，对于无芯客户端封装和中介层上封装（PoINT）服务器产品，翘曲可能超过容许规范，诸如由联合电子设备工程委员会（JEDEC）设置的那些规范。附图说明通过以下详细描述连同附图，将容易理解各实施例。为了促进该描述，相似的附图标记标明相似的结构元件。作为示例而非作为限制，在附图的各图中图示各实施例。图1是根据各种实施例的BGA的简化视图。图2是根据各种实施例的非共晶焊接材料的示例相图。图3是根据各种实施例的包括BGA和衬底的封装的侧横截面视图。图4是根据各种实施例的可包括图3的封装的集成电路（IC）封装的侧视图。图5是根据各种实施例的针对共晶和非共晶焊接材料的剪切模量相对于温度的示例图。图6是根据各种实施例的针对共晶和非共晶焊接材料的粘度相对于温度的示例图。图7是根据各种实施例的用于制造图2的封装的示例工艺。图8是根据各种实施例的可包括图2的封装的示例计算设备。具体实施方式本文的实施例可以涉及增加对焊料塌陷的抵抗，焊料崩溃由回流工艺期间的封装动态翘曲驱动。该抵抗可以是通过下述操作来实现的：使用具有足够宽的固相线和液相线温度的非共晶焊料冶金术；以及在焊料的固相线和液相线温度之间的温度处制造焊料接头。如本文所使用，“非共晶”可以指示：在被加热时焊接材料变得完全熔化的情况下焊接材料具有的温度（即，“液相线”温度）；并且该温度可以不同于其在被冷却时变成完全固体所处的温度（即，“固相线”温度）。这种焊料还可以被称作“二相的”。在实施例中，固相线温度可以低于液相线温度，如下面进一步详细描述的那样。在这些实施例中，如果非共晶焊料被加热到固相线温度与液相线温度之间的温度，则焊料可以处于半固体/半液体状态中。在固相线和液相线温度之间的温度范围内对焊料进行回流可以增加焊料剪切模量和粘度，并使产生的焊料接头更硬。通常，传统封装可以使用不同工艺以在表面安装工艺期间包含焊料凸块桥接（SBB）。这些工艺一般可以在工艺、板设计和封装架构影响下运行（bucket）。基于工艺的解决方案可能受限于膏体印刷量和工艺参数（诸如模版分离速度等）的优化。然而，在不增加非接触开口的风险的情况下，基于工艺的解决方案中的膏体量可能不被减小到越过某个点，并且因此，这种基于工艺的解决方案可能不胜任某些应用。类似地，可以使用板设计解决方案（诸如金属定义的（MD）焊盘的使用）来减小接头宽度，且因而减小SBB。然而，低沟槽宽度和对板上的MD焊盘位置的约束可能在一些情形中限制MD焊盘的有效性。类似地，为了控制封装动态翘曲而对封装架构的修改可以包括诸如封装上模制物、封装上加强件、管芯减薄、封装变平以及衬底内铜密度分布之类的选项。然而，在一些情况下，这样的解决方案可能是相对复杂的和/或成本密集的。相比而言，本文的实施例可以在不显著增加制造成本的情况下提高对SBB的敏感性。具体地，本文的实施例可以在关联的制造操作没有明显增加的情况下具有相对简化的实现方式。此外，可以围绕不同焊料冶金术（诸如高温锡/金/铜（SAC）冶金术或铋/铟掺杂低温冶金术）调整工艺。在以下详细描述中，参照了形成该描述一部分的附图，其中相似的附图标记始终标明相似的部分，并且在附图中作为图示而示出了其中可实践本公开的主题的实施例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以做出结构或逻辑改变。因此，以下详细描述不应在限制意义上理解，并且实施例的范围由所附权利要求及其等同物限定。出于本公开的目的，短语“A和/或B”意指（A）、（B）或（A和B）。出于本公开的目的，短语“A、B和/或C”意指（A）、（B）、（C）、（A和B）、（A和C）、（B和C）或（A、B和C）。该描述可以使用短语“在一实施例中”或“在实施例中”，这两个短语均可以指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，如关于本公开实施例使用的术语“包含”、“包括”、“具有”等等是同义的。本文可以使用术语“与……耦合”连同其派生词。“耦合”可以意指以下内容中的一个或多个。“耦合”可以意指两个或更多个元件直接物理接触或电接触。然而，“耦合”还可以意指两个或更多个元件彼此间接接触但仍然彼此协作或交互，且可以意指一个或多个其他元件耦合或连接在被称为彼此耦合的元件之间。在各种实施例中，短语“在第二层上形成的第一层”可以意指第一层是在第二层之上形成的并且第一层的至少部分可以与第二层的至少部分直接接触（例如，直接物理接触和/或电接触）或间接接触（例如，在第一层与第二层之间具有一个或多个其他层）。图1描绘了示例球珊阵列（BGA）100。BGA100可以包括衬底105。衬底105可以包括内焊料球115和外焊料球110（本文中统称为焊料球110和115）。在本文的实施例中，焊料球110和115可以由非共晶材料制成。在本文的实施例中，可以讨论锡-铋（Sn-Bi）材料，但在其他实施例中，非共晶材料可以是或包括高温锡/金/铜（SAC）材料、掺杂有铋、铟、镓、锌的低温焊接材料、和/或某种其他材料。在一些实施例中，衬底105可以包括某种热中性和/或电中性材料（诸如玻璃纤维、环氧树脂、硅或某种其他材料）或由该种热中性和/或电中性材料形成。在一些实施例中，焊料球110和115还可以被称作焊料“凸块”。一般地，如本文所使用，焊料球或焊料凸块可以指代焊接材料本身，处于其回流前状态中或处于其回流后状态中。焊料“接头”一般可以指代回流后构成物，其包括与两个衬底耦合的焊料球，如下面进一步详细地描述的。图2描绘了诸如Sn-Bi焊料之类的非共晶焊接材料的示例相图200。x轴可以示出Sn-Bi焊接材料中铋的百分比。y轴可以示出以摄氏度为单位的温度。利用α和β标明的部分可以指示不同元素以固体形式存在的相图部分，而利用L标明的部分可以指示部分焊料可为液体的区域。具体地，如果元素锡与α相关联并且元素铋与β相关联，则仅利用α标明的区可以指示锡处于固相中的相图的区，并且仅利用β标明的区可以指示铋处于固相中的相图的区。由α+β标明的区可以指示焊接材料包括固体锡和固体铋二者的相图的区。由L标明的区可以指示锡和铋二者均为液体的相图的区。相图中的共晶组分可以是α+β系统完全转变成L的点。区α+L和β+L可以是当非共晶组分被加热时在α+β与L之间出现的两相固+液区。在140℃处的α+L相中，由于在固体锡相对于液体锡中铋的不同混溶性，焊料可以包括20%α相中的锡和42%L相中的锡。类似地，在140℃处的β+L中，由于在固体铋相对于液体铋中锡的不同混溶性，焊料可以近似本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：第一衬底；以及球珊阵列（BGA）封装，其包括第二衬底，所述第二衬底经由包括非共晶材料的多个焊料球焊接到所述第一衬底，使得所述多个焊料球中的相应焊料球在所述第一衬底与所述第二衬底之间形成相应接头，其中所述相应接头中的第一接头距所述相应接头中的第二接头小于0.6微米。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.04 US 14/8464891.一种装置，包括：第一衬底；以及球珊阵列（BGA）封装，其包括第二衬底，所述第二衬底经由包括非共晶材料的多个焊料球焊接到所述第一衬底，使得所述多个焊料球中的相应焊料球在所述第一衬底与所述第二衬底之间形成相应接头，其中所述相应接头中的第一接头距所述相应接头中的第二接头小于0.6微米。2.如权利要求1所述的装置，其中所述非共晶材料包括锡（Sn）和铋（Bi）。3.如权利要求1所述的装置，其中所述第一接头是内部接头并且所述相应接头中的第三接头是边缘接头，并且所述第一接头和第三接头具有从所述第一衬底到所述第二衬底测量的近似相等的高度。4.如权利要求3所述的装置，其中所述第一接头的高度大于或等于焊接工艺之前所述多个焊料球之一的高度。5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其中所述非共晶材料具有固相线温度和比所述固相线温度高的液相线温度。6.如权利要求5所述的装置，其中所述固相线温度是所述非共晶材料在冷却时从液体转变到固体所处的温度。7.如权利要求6所述的装置，其中所述固相线温度处于近似135摄氏度与近似145摄氏度之间。8.如权利要求5所述的装置，其中所述液相线温度是所述非共晶材料在加热时从固体转变到液体所处的温度。9.如权利要求8所述的装置，其中所述液相线温度处于近似170摄氏度与近似180摄氏度之间。10.如权利要求5所述的装置，其中所述第二衬底在所述固相线温度与所述液...

【专利技术属性】
技术研发人员：M索德，B刘，W谭，H徐，KJ米尔普里，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US