一种减少不同材料的基板之间的应力的方法（８０）包括步骤，将焊料（１６）施加（８２）在第一基板（１４）上，在第一基板上回流焊接（８４）焊料，以形成覆层基板（３０），在第二基板（４２）上施加（８５）诸如焊剂或焊料的介质，第二基板具有基本上不同于第一基板的热膨胀系数，将覆层基板安置（８６）在第二基板上，并且回流焊接（８８）覆层基板和第二基板，由此第一和第二基板之间的基本上不同的热膨胀系数引起的热应力受到了限制，直至温度大致达到低于第一基板上的焊料的固相线温度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及在基板之间施加焊料，并且更具体地，涉及一种 使用不同的基板的封装及其组装和制造，其不易受到热应力的影响。
技术介绍
包括具有不同基板材料的基板的焊接模块经受由于各个基板之间的不同的热膨胀系数(CTE)引起的热应力。例如，在回流焊接工艺过 程中，在尝试将陶瓷基板焊接到诸如FR4的印刷电路板(PCB)材料 时，由于CTE失配，出现了焊料中的以及可能的其他位置(基板自身) 的裂缝。基板之间的不同的CTE通常还被称为CTE失配。典型的PCB材 料可以具有15PPM厂C的CTE，而陶瓷基板可以具有6PPM/'C的CTE。 因此，在(回流焊接工艺的)冷却工艺过程中，随着PCB和陶瓷之间 的焊料材料凝固，同时PCB和陶瓷未完全处于稳定状态，开始出现裂 缝。应当注意，当PCB和陶瓷随着温度的降低仍然以不同的速率收縮 时，无Pb焊膏(95.5%Sn-3.8%Ag-0.7%Cu)凝固或者具有217 。C的固 相线温度。结果，在陶瓷中形成了裂缝，并且在焊料中也可能形成裂 缝。在高固相线温度的焊膏(95.5%Sn-3.8%Ag-0.7% Cu)凝固之后的 长时间后，陶瓷和PCB板停止以不同的速率收縮。应当注意，术语"固相线"、"液相线"和"熔点"之间存在差 异。如冶金学家使用的术语"熔点"通常应用于纯净金属，其在单一 温度下熔化。合金相比于其纯净形式，具有非常不同的熔化特性。大 部分合金不具有单一的熔化温度或熔点，但是它们具有熔化范围。该 范围的上限被称为液相线温度，而该范围的下限被称为固相线温度。因此，大部分冶金学家称纯净金属具有熔点，而合金(钎料)具有熔 化范围。在加热过程中，固相线是合金开始熔化的温度。在固相线和 液相线温度之间，合金将是固相和液相的混合物。在恰好高于固相线 的温度下，混合物主要是固体，具有某些液相。在恰好低于液相线的 温度下，混合物主要是液体，具有某些固相。液相线是这样的温度， 在高于该温度下，合金完全熔化。换言之，当合金超过液相线温度时， 不存在固相。合金完全熔化并流动。数种特殊的合金组分具有类似于 纯净金属的特定熔点，换言之，固相线和液相线是相同的温度。该类 型的合金被称为"共熔组分"，并且熔点被称为共熔点。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例说明了一种形成具有至少两个基板的模块的 配置和方法，该至少两个基板具有不同的材料，其在回流焊接工艺的 过程之中和之后，基本上保持没有裂缝。在本专利技术的第一方面中， 一种减少不同材料的基板之间的应力的 方法包括步骤，将焊料(诸如无铅焊料)施加在第一基板上，回流焊 接第一基板上的焊料，以形成覆层基板，在第二基板上施加介质，将 覆层基板安置在第二基板上，第二基板具有基本上不同于第一基板的 热膨胀系数，并且回流焊接覆层基板和第二基板，由此第一和第二基 板之间的基本上不同的热膨胀系数引起的热应力受到了限制，直至温 度大致达到低于第一基板上使用的焊料的固相线温度。该无铅焊料可 以具有低于217'C的固相线温度，并且可以包括许多不同的无铅焊料，诸如具有139。C的固相线温度的57%Bi, 42%Sn， 1。/。Ag或者具有144°C 的固相线温度的43n/。Sn,43。/。Pb, 14%Bi。第一基板可以是陶瓷基板，其 具有例如6 PPM厂C的热膨胀系数。第二基板可由印刷电路板材料制成， 其具有例如15PPM/'C的热膨胀系数。该介质可以是定位介质，诸如焊 剂或焊料。该介质可以具有高于施加到第一基板的焊料的固相线温度 的固相线温度。可选地，将焊料施加到第一基板的步骤可以包括，将 焊料施加到第一基板的第一面，并且该方法可以进一步包括步骤，将元件安置在第一基板的相反面上，并且回流焊接该相反面和元件。应 当注意，第一和第二基板之间的基本上不同的热膨胀系数引起的热应 力受到了限制，直至温度大致达到低于由第一基板上使用的焊料和第 二基板上使用的焊料形成的复合焊料合金的固相线温度。而且，应当 注意，复合焊料合金的固相线温度主要由第一基板上使用的焊料的固 相线温度支配。在本专利技术的实施例的第二方面中， 一种减少不同材料的基板之间 的应力的方法包括步骤，在由第一材料制成的第一基板上施加具有第 一固相线温度(诸如低于217'C)的焊料，回流焊接该焊料和第一基板， 以提供覆层板，在第二基板上施加介质，将覆层板安置在由第二材料 制成的第二基板上，第二材料具有第二热膨胀系数，并且回流焊接覆 层板和第二基板，由此第一热膨胀系数同第二热膨胀系数之间的任何 失配引起的热应力受到了限制，直至温度达到低于第一基板上的焊料的第一固相线温度。焊料可以是具有低于217'C的固相线温度的无铅焊 料，诸如具有139"的固相线温度的57%Bi， 42%Sn， 1。/。Ag或者具有144 'C的固相线温度的43。/。Sn，43。/。Pb, 14%Bi。基板可以是陶瓷基板，其具 有6 PPM/'C的热膨胀系数。第二基板的第二材料可由印刷电路板材料 制成，其具有例如15PPM/'C的热膨胀系数。该介质可以是焊料，其具 有高于施加到第一基板的焊料的第一固相线温度的固相线温度，诸如 在回流焊接覆层板和第二基板之前，与来自覆层板的焊料配合的第二 基板部分上的具有217。C的或高于217'C的固相线温度的焊料。在另一替换方案中，向第一基板施加焊料的步骤可以包括，将焊料施加到第 一基板的第一面，并且该方法可以进一步包括将元件安置在第一基板 的相反面上并且回流焊接该相反面和元件的步骤。在第三实施例中， 一种模块可以包括，第一基板，其由第一材料 制成；至少第二基板，其由至少第二材料制成，该第二材料具有基本 上不同于第一基板的热膨胀系数的热膨胀系数；和低固相线温度焊料， 其在回流焊接工艺过程中安置在第一基板和至少第二基板之间，由此第一和第二基板之间的基本上不同的热膨胀系数引起的热应力受到限 制，直至温度达到低于低固相线温度焊料的固相线温度。低固相线温度焊料的固相线温度可以是144X:或者低于144°C。应当注意，作为回 流焊接工艺的结果，在第一基板和至少第二基板中不存在裂缝。而且， 应当注意，第一基板可由陶瓷材料制成，并且第二基板可由印刷电路 板材料制成。应当注意，第一和第二基板之间的低固相线温度焊料形 成为合金，其来自于在回流焊接工艺过程中覆于第一基板的低熔点焊 料以及施加到第二基板的较高固相线温度的焊料，其中该合金具有主 要由低固相线温度焊料支配的固相线温度。附图说明图1说明了根据本专利技术的实施例的基板的侧面剖视图。图2说明了根据本专利技术的实施例的，进一步在图1的基板上面施 加了无铅低熔点焊料的侧面剖视图。图3说明了根据本专利技术的实施例的，图2的基板经过回流焊接以 提供覆层板的侧面剖视图。图4说明了根据本专利技术的实施例的，图3的覆层板进一步包括覆 层的相反面上的元件的侧面剖视图。图5说明了根据本专利技术的另一实施例的，诸如印刷电路板的第二 基板的侧面剖视图，其具有介质，该介质施加在图4的覆层板的覆层 部分与第二基板的焊盘配合的区域上。图6是根据本专利技术的实施例的，通过将覆层板安置到第二基板上 形成的回流焊接之前的模块的侧面剖视图。图7示出了根据本专利技术的实施例的，回流焊接之后的图7的模块 的侧面剖视图。图8是根据本专利技术的实施例说明本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种减少不同材料的基板之间的应力的方法，包括步骤： 将焊料施加在第一基板上； 回流焊接所述第一基板上的焊料，以形成覆层基板； 在第二基板上施加介质； 将覆层基板安置在第二基板上，所述第二基板具有基本上不同于所述第一基板的热膨胀系数；并且 回流焊接所述覆层基板和所述第二基板，由此所述第一和第二基板之间的基本上不同的热膨胀系数引起的热应力受到了限制，直至温度大致达到低于所述第一基板上使用的焊料的固相线温度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：瓦希德古达尔齐，儒利奥A阿布达拉，居尔滕古达尔齐，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。