本發明涉及檢查焊料連接的封裝、裝置、方法及使用方法。
背景技術:
可以將封裝表示為具有從密封部延伸出來并可安裝到電子外設(例如,印刷電路板上)的電氣連接件的包封電子芯片。可以通過焊接將封裝連接到印刷電路板(pcb)。為了此目的,可以在封裝的外部表面處提供焊料凸塊等,其將與pcb的焊料焊盤連接。
對于某些應用而言,期望檢查焊料連接的質量。然而,當封裝通過焊接被安裝在諸如pcb之類的安裝基座上時,焊接材料可能鑒于pcb與封裝之間的空間緊密連接而被在視覺上隱藏。因此,麻煩的x射線檢查對于檢查此類視覺上隱藏的焊料連接而言是必要的。
技術實現要素:
可能需要一種允許焊料連接的簡單且可靠檢查的封裝。
根據示例性實施例,提供一種封裝,其包括電子芯片、該電子芯片被安裝在其中和/或上的層壓型密封部、封裝的焊接表面上的可焊接電接觸件(諸如焊盤),以及封裝上和/或其中的焊料流動路徑,其被配置成使得在焊接電接觸件與安裝基座時焊接材料的部分沿著焊料流動路徑朝著封裝的表面流動,在該表面處焊接材料在完成安裝基座與電接觸件之間的焊料連接之后是光學上可檢查的。
根據另一示例性實施例,提供一種封裝,其包括電子芯片、包封電子芯片的至少部分的密封部(特別地且優選地,層壓型密封部或模具型密封部)、封裝的焊接表面上的可焊接電接觸件以及焊料可潤濕結構,其與密封部接觸且被布置成使得在焊接電接觸件時焊料材料的部分流動到焊料可潤滑結構上,其中,焊料可潤濕結構的至少一部分定位在封裝的表面處,該表面在封裝在安裝基座上的焊料連接完成之后是視覺上可檢查的。
根據還有另一示例性實施例,提供一種裝置,其包括具有以上提到的特征的封裝以及被布置成用于對封裝的光學上可檢查表面上的焊接材料進行光學檢查的光學檢查設備。
根據又另一示例性實施例,提供一種檢查封裝與安裝底座之間的焊料連接的方法,其中,所述方法包括:提供封裝,該封裝具有安裝在層壓型密封部上和/或其中的電子芯片且具有封裝的焊接表面上的可焊接電接觸件,在其處封裝將通過焊接與安裝基座連接;以使得焊接材料的部分從焊接表面流動到與安裝基座連接的封裝的光學上可訪問表面這樣的方式來形成封裝的焊接表面上的可焊接電接觸件與安裝基座之間的焊料連接;以及對封裝的光學上可訪問表面上的流動焊接材料進行光學檢查。
根據還有另一示例性實施例,已在焊接期間從嵌入式封裝的視覺上不可檢查表面流動到封裝的視覺上可檢查表面的焊接材料被用于對焊接材料進行光學檢查。
根據本發明的示例性實施例,包括密封部的芯片封裝配備有如下構造(provision):允許在焊接之后、即使當封裝與安裝基座之間的實際焊料連接不再視覺上可檢查時監視焊接材料,其中在所述密封部處可焊接電接觸件被暴露以便與安裝基座建立連接。視覺或光學可檢查性的此類損失可以是通過焊料被以電氣方式和機械方式連接的封裝與基座之間的非常小的剩余間隙或者甚至直接物理接觸的結果。當通過焊接被連接時,封裝的焊接表面和安裝基座的相對表面可以面對彼此,其中在其中間具有焊接材料。在常規方法中,已使用麻煩的x射線檢查來獲得關于此類隱藏焊料連接的信息。與此相反,本發明的示例性實施例通過觸發焊接材料從焊接表面到封裝的另一表面區(其即使在建立封裝與安裝基座之間的焊料連接之后也保持視覺上可訪問)的流動而允許用簡單的光學量具(例如,諸如相機之類的光學檢查設備,或者由操作員進行的視覺檢查)來提供此類檢查。根據示例性實施例,這可以用可以體現為限定軌跡的焊料流動路徑來實現,材料被沿著該限定軌跡被暴露,所述材料可被焊接材料適當地潤濕。由于不是每一個材料都能夠允許焊料潤濕該材料,所以可能的是,用一種路徑來精確地限定焊料流動路徑,沿著所述路徑提供由不可潤濕材料圍繞的可潤濕材料。這允許使焊接材料的部分重定向,以當在焊接過程期間被液化時選擇性地沿著焊料流動路徑流動到期望在其處進行視覺檢查的表面。根據示例性實施例,因此使用描述的現象來精確地限定和預測焊料的流動路徑,使得在期望位置處可以促進焊接材料的充分累積,在所述期望位置處視覺檢查是可能的或者被執行。這使麻煩的x射線調查研究變得可有可無。與焊料流動路徑的實現關聯的優點在層壓型密封部的情況下特別明顯,因為對應封裝通常是板狀平坦結構,其中在將封裝焊接到板狀安裝基座時的視覺上可檢查表面面積的損失是特別明顯的。因此,示例性實施例允許實現非常高效的引導端部檢查(leadtipinspection)。
另外的示例性實施例的描述
在下文中,將解釋檢查焊料連接的封裝、裝置、方法及使用方法的另外的示例性實施例。
在本申請的上下文中,術語“封裝”可以特別地表示具有至少一個外部電接觸件(在本描述中也表示為焊盤)的至少一個至少部分包封或表面安裝的電子芯片。該電子芯片可以是在其表面部分中具有至少一個集成電路元件(諸如二極管或晶體管)的半導體芯片。該電子芯片可以是裸露管芯,或者可以已經被封裝或包封。此類電子芯片可以被嵌入在密封部的內部,或者可以在其上表面安裝。
在本申請的上下文中,術語“層壓型密封部”可以特別地表示基本上電絕緣且優選地導熱的材料,其形成支撐體用于或至少部分地圍繞(優選地密封地圍繞)半導體芯片等以便在操作期間提供機械保護、電氣安裝以及可選地對熱排出的貢獻。可以通過在升高的溫度下施加壓力而提供被相互連接的數個層的此類層壓型密封部。從而,組成層壓型密封部的層被相互互連,使得形成層壓型密封部。例如,層壓型密封部可以包括特別地與纖維組合的樹脂。層壓型密封部可以例如由fr4或與預浸漬料制成。
在本申請的上下文中,術語“可焊接電接觸件”可以特別地表示導電材料,諸如錫,其與安裝基座的焊料焊盤形成整體的機械穩健且導電的接觸件,優選地在其中間具有焊料倉(諸如錫珠)。此類可焊接電接觸件可以成形為凸塊,或者或許是平坦層或層結構。
在本申請的上下文中,術語“焊料流動路徑”可以特別地表示焊料可潤濕材料的限定軌跡,其至少部分地在封裝的表面上(但可選地也部分地在其內部)(特別地在密封部上和/或其中),沿著該限定軌跡,焊接材料被封裝的電接觸件與安裝基座的焊料焊盤之間的焊料連接的建立觸發而流動。與此相反,鄰近于焊料流動路徑的材料可能缺少被焊接材料的可潤濕性,使得可以安全地防止焊接材料沿著非期望路徑傳播。相應地,“潤濕”或“可潤濕性”可以表示由分子間相互作用等引起的液相維持與固體表面的接觸的能力(當兩者被帶到一起時)。潤濕或可潤濕性的程度可以由粘合劑與內聚力之間的力平衡確定或受其影響。焊料可潤濕結構具有被熔化或液體焊接材料潤濕的能力。
在本申請的上下文中,術語“光學上可檢查”或“視覺上可檢查”可以特別地表示封裝的表面對于被非侵入式電磁輻射(諸如可見光、紅外輻射、紫外輻射)檢查或監視的適合性。此類電磁輻射可以沿著從被檢查表面到檢查實體(諸如光學檢查設備或操作員)的連續視線傳播。替換地,此類電磁輻射可以通過實現一個或多個光學元件(諸如反射鏡或棱鏡)而沿著有角度路徑傳播。因此,還可以使用被檢查表面與檢查實體之間的一個或多個光學元件來實現檢查。與此相反,“光學上不可檢查”或“視覺上不可檢查”是缺少來自封裝或裝置的外部位置的連續視線的封裝的表面。
在實施例中,配置焊料流動路徑,使得焊接材料到封裝的光學上可檢查表面上的流動至少沿著30μm的光學上可檢查距離(例如,焊接材料的彎月部的高度)、特別地至少沿著100μm的光學上可檢查距離來潤濕此類光學上可檢查表面。調查研究已示出傾斜檢查在至少30μm的光學上可檢查距離的情況下足夠準確是可能的。調查研究也示出,高度準確的檢查在至少100μm的光學上可檢查距離的情況下是可能的。
在實施例中,焊料流動路徑由密封部上的光學上可檢查表面上的光學可潤濕結構限定。焊料可潤濕結構可以被不可被焊接材料潤濕的材料圍繞,使得可以精確地限定其中焊接材料從實際焊接位置流動到封裝的光學上可檢查表面區的空間區。
在實施例中,焊料流動路徑由用焊料可潤濕材料進行的表面鍍覆限定。可以將該鍍覆表示為表面覆蓋,其中,在表面上沉積諸如金屬之類的導電材料。通過對基座進行鍍覆,可以形成具有在0.1μm與200μm之間的范圍內、特別是在20μm與100μm之間的范圍內的厚度的導電結構。例如,銅基座的厚度可以在10μm與200μm之間的范圍內。然而焊料可潤濕表面可以薄得多,例如在0.1μm與10μm之間的范圍內。可以實現數個鍍覆方法中的一個或多個。例如,可以用金屬片覆蓋固體表面,然后可以施加熱和壓力以使其熔融。可以實現的其他鍍覆技術包括氣相沉積和濺射沉積。在描述的實施例中,可以實現鍍覆以便改善被焊接材料的可潤濕性。
在實施例中,焊料流動路徑包括腔體,其被配置成使得焊接材料在焊接時流動到腔體中。當提供具有一定曲率的焊料流動路徑(例如,凹腔體,例如形成鍍覆通孔(throughhole)的部分)時,可以增加可潤濕表面,從而進一步促進被焊接材料的可潤濕性。
在實施例中,焊料流動路徑至少部分地由電子芯片被安裝在其上的芯片載體(諸如引線框架)的表面部分限定。特別地,引線框架的一部分可以充當焊接焊盤。引線框架可以特別地由銅材料制成,所述銅材料對于諸如通過鍍錫創建的焊接材料具有適當潤濕性質。當例如基本上板狀引線框架的側或橫向表面被暴露時,焊接材料可以從封裝的可焊接電接觸件回流(特別是可以攀爬)至引線框架或其他芯片載體的暴露橫向表面,并且因此可以限定焊料流動路徑的至少部分。然后可以通過在焊接之后檢查芯片載體的橫向(例如,垂直或傾斜)側表面的覆蓋來檢查焊接材料。這具有優點,即不需要采取特定的供應(除芯片載體的供應之外,其無論如何都存在于許多封裝應用中)以便限定焊料流動路徑。
在實施例中,焊料流動路徑至少部分地定位在封裝的側壁上。這具有優點,即可以保持從封裝的底部延伸至封裝的側壁的焊料流動路徑非常短,并且因此不顯著影響封裝的設計。此外,此類短焊料流動路徑允許在焊料流動路徑的視覺檢查端部處獲得相對大量的材料。
在實施例中,焊料流動路徑至少部分地由在封裝的側表面上暴露的垂直貫通連接(諸如具有鍍覆側壁的通孔或完全填充通孔)的一部分限定。例如,可以在此類垂直貫通連接處將在批量過程中制造的多個封裝的預制件單片化,使得垂直貫通連接的分離部分均被布置在單片化封裝的橫向側壁處并可以形成焊料流動路徑的至少部分。
在實施例中,焊料流動路徑至少部分地定位在封裝的頂面上。由于封裝在實現層壓型密封部的架構時通常是平坦的和板狀的,所以焊料流動路徑的或至少其端部在封裝的頂部主表面處的形成確保在那里大平坦表面區域的適當光學可檢查性。此外,在此類實施例中,焊料流動路徑的另一部分可以垂直地延伸通過密封部并可以在頂面處結束,這再次確保非常短的焊料流動路徑以及因此在封裝與安裝基座之間的焊料連接的建立中涉及到的焊接材料的可靠且快速的檢查。
在實施例中,焊料流動路徑至少部分地由封裝中的孔限定。此類孔可以是通孔或盲孔。更具體地,焊料流動路徑可以至少部分地由延伸通過封裝的通孔(特別是鍍覆通孔)限定。從而可以不僅用側壁的材料而且用小孔內的毛細效應來促進此類孔的壁的可潤濕性。
在實施例中,用可焊接材料將焊料流動路徑與可焊接電接觸件連續地連接。換言之,焊料可潤濕材料的不間斷軌跡可以從已焊接電接觸件指引至封裝的期望檢查位置。這可靠地確保足夠量的焊接材料實際上回流動直至視覺上可訪問位置。
在另一實施例中,焊料流動路徑和可焊接電接觸件通過不可潤濕間隙(例如,由密封部的材料形成)彼此分離,所述不可潤濕間隙窄到足以允許焊接材料在焊接時橋接間隙。當此類間隙被布置成足夠窄時,流動的焊接材料可以穿過間隙,使得可以進一步增加配置焊料流動路徑的設計自由。此外,這允許使電接觸件與焊料可潤濕結構的被進行光學檢查的部分電絕緣。
在實施例中,焊料流動路徑的至少部分由具有自由邊緣的可潤濕結構限定,所述自由邊緣被配置成使得焊接材料在焊接時圍繞該邊緣朝著光學上可檢查表面流動。粘性表面力可以促進焊接材料圍繞拐角的此類運動。這可以允許進行已圍繞(around)邊緣的拐角流動的焊接材料的部分的非常簡單且精確的檢測。
在實施例中,可焊接電接觸件具有小于1mm2、特別是小于0.25mm2、更特別地小于0.1mm2的表面面積。即使在電接觸件的此類小尺寸和每表面面積的高密度的電接觸件下,也可以用迫使焊接材料遠離焊接位置沿著高度可潤濕且因此有力有利的路徑到封裝的光學上可訪問表面部分的限定流動的概念來確保封裝的一個或多個位置處的焊接材料的可靠光學檢查。
在實施例中,焊料流動路徑由選自由銀、金、鎳、鈀、鉑、鎳-磷(nickel-phosphor)(nip)、有機表面保護(osp)以及錫組成的組的材料限定。然而,可以實現其他焊料可潤濕材料和/或提到的和/或其他材料與合金的組合。
在實施例中,電子芯片是半導體芯片,特別是由以下各項組成的組中的一個:用碳化硅技術制造的電子芯片、用氮化鎵技術制造的電子芯片、用硅鍺技術(例如,用于雷達芯片技術)制造的電子芯片、以及用硅技術制造的電子芯片。因此,實現焊料流動路徑以便簡化焊接的視覺檢查的概念適用于非常不同的半導體技術。
在實施例中,將封裝配置為嵌入式封裝。換言之,電子組件可以被嵌入在封裝的內部中,特別是可以用層壓型密封部的材料至少部分地覆蓋,以便被機械保護和電連接以及嵌入在封裝的內部中。在此類封裝架構中,焊接可靠性的檢查極其重要,并且可能由于在板狀安裝基座上安裝板狀嵌入式封裝而變得困難。
在實施例中,所述裝置還包括具有焊料接觸件(特別是多個焊料接觸件)的安裝基座,所述焊料接觸件通過焊接而被連接到封裝的焊接表面處的電接觸件。特別地使此類安裝基座是印刷電路板(pcb)。然而,其也可以是冷卻主體等。可以使封裝的一個或多個可焊接電接觸件相對于安裝基座的一個或多個焊料接觸件對齊。為了建立安裝基座與封裝之間的焊料連接,可以使一個或多個可焊接電接觸件與一個或多個焊料接觸件接觸(特別地在其中間具有焊膏等),并且可以使其經受加熱(例如,在焊料烘箱中)。結果,建立焊料連接,并且可焊接材料(即,來自一個或多個可焊接電接觸件和/或一個或多個焊料接觸件和/或焊膏或任何其他焊料倉)的部分被配置成沿著焊料可潤濕流動路徑流動直到封裝的可檢查表面。作為此過程的結果,所述裝置還可以包括焊接過程結束時的封裝在光學上可檢查表面上的焊接材料。
在實施例中,至少部分地通過將多個封裝的預制件單片化成單獨封裝、特別是通過沿著垂直貫通連接進行單片化來形成焊料流動路徑。換言之,焊料流動路徑的至少部分可以在沿著一個或多個分割線的單片化時被暴露。高效地,可以從而在單片化時(即在沿著分割線切割時)將焊料可潤濕材料的一個物理結構劃分成兩個(或更多)鄰近封裝的焊料流動路徑部分。因此,可以在將預制件單片化成多個單獨封裝之前在多個封裝的預制件中形成焊料流動路徑。
在實施例中,用諸如鉆孔、銑削和/或路線設計(route)之類的機械處理來至少部分地形成焊料流動路徑。此類機械過程在分離諸如銅之類的導電結構時是非常高效的,所述導電結構可以充當用于形成焊料流動路徑或其部分的基底(basis)。然而,替換地,還可以將激光處理用于此目的。
在實施例中,通過在單片化之前去除多個封裝的預制件的材料,特別是通過經由在預制件中形成單個凹部而同時地形成用于多個封裝的焊料流動路徑來執行形成焊料流動路徑。這允許以少的努力制造并且特別地暴露焊料流動路徑,特別是同時以少的努力制造并且特別地暴露用于兩個、三個或四個封裝的焊料流動路徑。
在實施例中,封裝的密封部包括層壓件(而不是通過壓縮成型或傳遞成型形成的模制料),特別是印刷電路板層壓件。此類層壓結構可以特別地表示由電絕緣結構形成的整體平坦構件,所述電絕緣結構可以通過施加壓緊力而被相互連接。通過壓緊的連接可以可選地伴隨有熱能的供應。因此可以將層壓表示為從多個互連層制造復合材料的技術。可以用熱和/或壓力和/或焊接和/或粘合劑將層壓件永久地組裝。
在實施例中,封裝的一個或多個電子芯片是(一個或多個)功率半導體芯片。特別地,對于功率半導體芯片而言,電可靠性和熱排出能力是描述的制造過程可能經受的重要問題。可以單片地集成在此類半導體功率芯片中的可能的集成電路元件是場效應晶體管(諸如絕緣柵雙極型晶體管或金屬氧化物半導體場效應晶體管)、二極管等。在此類組成部分下,可能的是,提供用于汽車應用、高頻應用等的封裝。用于可以由此類及其他功率半導體電路和封裝組成的電路的示例是半橋、全橋等。
作為用于半導體芯片的襯底或晶片,可以使用半導體襯底,優選地硅襯底。替換地,可以提供氧化硅或另一絕緣體襯底。還可能的是,實現鍺襯底或iii-v半導體材料。例如,可以以gan或sic技術來實現示例性實施例。
根據結合附圖得到的以下描述和所附權利要求,本發明的以上及其他目的、特征和優點將變得顯而易見,在所述附圖中由相似的參考標號來表示相似部分或元件。
附圖說明
附圖,其被包括以提供本發明的示例性實施例的另外的理解并組成本說明書的一部分,圖示本發明的示例性實施例。
在繪圖中:
圖1圖示根據示例性實施例的包括安裝基座上的封裝以及光學檢查設備的裝置的橫截面。
圖2圖示根據示例性實施例的封裝的橫截面視圖。
圖3至圖12圖示根據示例性實施例的在執行制造封裝的方法期間獲得的結構。
圖13圖示根據示例性實施例的封裝的橫截面視圖。
圖14圖示根據另一示例性實施例的封裝的橫截面視圖。
圖15圖示根據還有另一示例性實施例的封裝的橫截面視圖。
圖16圖示根據示例性實施例的已焊接封裝的細節的橫截面視圖。
圖17圖示根據又另一示例性實施例的封裝的橫截面視圖。
圖18圖示焊接之前的根據示例性實施例的封裝的三維視圖。
圖19圖示部分地具有且部分地沒有焊料連接的根據示例性實施例的封裝的三維視圖。
圖20圖示具有焊料連接的根據示例性實施例的封裝的三維視圖。
圖21圖示根據示例性實施例的被用作用于封裝的基底的具有鉆通孔的金屬片的平面圖。
圖22圖示單片化之后的多個封裝的預制件的平面圖。
圖23圖示被嵌入在密封部中并且被設有通孔的焊盤的細節的三維視圖。
圖24圖示沒有偏移的單片化之前的根據圖22的結構的一部分的平面圖。
圖25圖示具有偏移的單片化之前的根據圖22的結構的一部分的平面圖。
圖26圖示根據示例性實施例的被用作用于封裝的基底的單片化之前的多個封裝的預制件的平面圖。
圖27圖示單片化之后的多個封裝的預制件的平面圖。
圖28圖示被嵌入在密封部中且由其支撐并設有通孔的焊盤的細節的三維視圖。
圖29圖示沒有偏移的單片化之前的根據圖27的結構的一部分的平面圖。
圖30圖示具有偏移的單片化之前的根據圖27的結構的一部分的平面圖。
圖31圖示根據示例性實施例的被用作用于封裝100的基底的具有經路線設計的“+”形狹槽的多個封裝的預制件的平面圖。
圖32圖示單片化之后的多個封裝的預制件的對應平面圖。
圖33圖示被嵌入在密封部中并且在拐角中設有經路線設計的狹槽的焊盤的細節的三維視圖。
圖34圖示根據示例性實施例的被用作用于封裝100的基底的具有經路線設計且基本上矩形形狀的狹槽的多個封裝的預制件的平面圖。
圖35圖示在分離成不同區段之后的多個封裝的預制件的對應平面圖。
圖36圖示被嵌入在密封部中并且在拐角中設有經路線設計的狹槽的焊盤的細節的三維視圖。
圖37圖示根據示例性實施例的單片化之前的多個封裝的預制件的平面圖。
圖38圖示圖37的細節。
圖39圖示根據示例性實施例的經焊料連接到安裝基座的根據圖37的封裝的一部分的橫截面視圖。
圖40圖示根據示例性實施例的多個封裝的預制件的平面圖。
圖41圖示在已執行半切穿引線框架之后在最終精修(finish)之前的預制件的平面圖。
圖42圖示在已用較薄的刀片執行最終切穿層壓件之后的預制件的平面圖。
圖43圖示根據圖40至圖42制造以便設有臺階式邊緣的封裝的一部分的三維視圖。
圖43a圖示示出根據圖41和42的兩個提到的切割過程的橫截面視圖。
圖44圖示根據示例性實施例的封裝的預制件的細節的平面圖。
圖45圖示設有被通路孔(viahole)暴露的導電停止層的封裝的一部分的三維視圖。
圖46圖示根據描述的示例性實施例的作為用于封裝的基底的具有通孔(via)的金屬片的平面圖。
圖47圖示對應于圓形通孔設計的根據示例性實施例的在層壓和焊盤形成以及單片化之后的封裝的平面圖。
圖48圖示根據另一示例性實施例的封裝的平面圖,其由于根據圖48的通路孔具有變圓的矩形橫截面的事實而不同于圖47的實施例。
圖49圖示根據示例性實施例的封裝的預制件的細節的平面圖。
圖50圖示設有被通路孔暴露的導電停止層的封裝的一部分的三維視圖。
圖51圖示根據示例性實施例的在層壓和焊盤形成之后的封裝的預制件的平面圖。
圖52圖示根據圖51的預制件的激光清潔和表面精修之后的封裝的預制件的平面圖。
圖53圖示分割或單片化之后的封裝的平面圖。
圖54圖示根據示例性實施例的封裝的底側,并且圖55圖示其頂側。
圖56圖示焊接之前的根據圖54和圖55的封裝的橫截面視圖。
圖57圖示焊接之后的根據示例性實施例的由安裝基座和根據圖54至圖56的封裝組成的裝置的橫截面視圖。
圖58至圖60圖示根據示例性實施例的具有引導端部檢查能力的相應封裝的部分的橫截面視圖。
圖61圖示根據示例性實施例的單片化期間的多個封裝的預制件的平面圖及其細節的橫截面視圖。
圖62圖示根據示例性實施例的單片化期間的多個封裝的預制件的平面圖及其細節的橫截面視圖。
圖63和圖64圖示處理期間的不同階段中的根據示例性實施例的封裝的一部分。
圖65圖示焊接之后的根據圖64的封裝的細節。
圖66圖示根據示例性實施例的封裝的細節。
圖67圖示焊接之后的類似于圖63的封裝的細節。
圖68圖示根據示例性實施例的多個封裝的預制件的平面圖。
圖69圖示根據圖68的預制件的一部分的橫截面視圖。
圖70圖示鍍覆之后的圖69的細節。
圖71圖示基于圖70的封裝的根據示例性實施例的裝置的一部分的橫截面視圖。
具體實施方式
繪圖中的圖示是示意性的且并未按比例。
在將參考附圖更詳細地描述示例性實施例的之前,將概括某些一般考慮,基于該一般考慮設計了示例性實施例。
根據示例性實施例,使具有引導端部檢查的芯片嵌入變得可能。
常規地,難以在光學上控制功率半導體封裝的焊接位置。在常規芯片嵌入式封裝概念中,焊接位置的期望光學可控性不總是可能的,特別是當僅在封裝的一個表面上(例如,在封裝的底部主表面上)提供對應接觸件位置時。在將嵌入式封裝表面安裝在安裝基座(諸如pcb)上之后,焊接位置不再是可見的,并且常規地必須用昂貴且麻煩的x射線調查研究來檢查。
與此相反,根據本發明的示例性實施例,可以通過簡單的光學控制關于芯片嵌入式封裝執行一個或多個接觸件位置的控制。根據實施例,這可以通過在多個此類封裝的預制件的封裝的后續邊緣部分中形成一個或多個金屬結構(諸如銅通孔)來實現。在將預制件單片化成各種封裝(例如,通過鋸割)之后,此類金屬結構被分離并從而在單片化封裝的橫向側邊處被暴露。因此,被分離并暴露的結構可以充當可潤濕表面區,并且可以用于光學控制目的。
因此,根據本發明的示例性實施例,可以為芯片嵌入技術配備引導端部檢查功能,其可以被特別地配置為封裝的邊緣部分中的金屬化層壓區。可以基于在封裝單片化期間被分離的銅通孔來形成此類邊緣部分。可以相應地使用外殼的金、銀、鎳、鈀、鉑和/或錫涂覆的可焊接電接觸件。
根據本發明的示例性實施例,提供具有引導端部檢查機會的嵌入式封裝。對應結構,其可以對焊料流動路徑有所貢獻,可以允許進行焊點質量(例如,潤濕性質等)的自動光學檢查。在其中在大量生產中要求可靠質量的許多應用領域(例如,汽車應用)中期望此類特征。在焊料焊盤定位在封裝下面的情況下(例如,在bga、球柵陣列、封裝技術中),常規地必須使用x射線裝備而不是快速自動光學檢查(aoi)或視覺檢查裝備來完成焊接結果和/或質量(特別是在潤濕方面)。
在常規層壓型封裝中,引導端部檢查是不可能的,因為焊料焊盤在封裝下面。在許多設計架構中,允許僅割穿層壓件。即使在還將完成割穿銅材料以在封裝模塊的邊緣上顯露銅焊盤的情況下(然而這不是優選的,并且甚至可能由于分割和分層問題而不被設計規則允許),銅厚度(在鍍覆銅的情況下)也可能對于引導端部檢查而言太薄(例如,僅20μm或以下)。此外,焊盤的側面可能不具有可潤濕表面。
為了克服此類缺點,根據本發明的示例性實施例的結構可以允許顯露(例如,通過一個或多個狹槽、孔、半切割)和/或鍍覆封裝的邊緣上的銅引線,其可以被鍍覆有可焊接表面面層(finish)并且可以用于焊點的光學檢查。
根據本發明的示例性實施例,可能的是,在鍍覆或表面精修之前制造焊盤(全部或僅拐角)的或焊盤的邊緣(例如,通過從焊盤/狹槽的中心分割)的狹槽和/或通孔。可以使用封裝的側面上的可潤濕結構來在光學上檢測焊料的潤濕良好的程度(例如,通過測量側面接觸件上的焊料填充或焊料彎月部)。可以用分割(例如,通過半切割)、鉆孔(例如,以機械方式、通過激光處理等)或路線設計來制造此類結構。引導端部檢查焊盤的結構取決于所使用的過程、在模塊下面和/或內部的結構、和孔和/或狹槽是何時制造的(例如,在銅鍍覆之前或鍍覆之后)。
根據本發明的示例性實施例,可以提供具有引線框架作為覆蓋區的嵌入式封裝。
為了調整電阻和阻抗,可以使用某個厚度和幾何結構的金屬結構作為芯片載體,電子芯片在其上或者電子芯片被接合在其上。根據示例性實施例,這用接合在芯片載體上的嵌入式電子芯片來實現,其中,覆蓋區直接地由芯片載體限定。通過采取這種措施,獲得適當地熱耦合系統,其中,可以用通孔和再分配層的低歐姆和低阻抗連接來電連接芯片載體。在本實施例中,可以通過在電子構件上進行焊接來使用無源和/或有源組件。此外,此類架構可以允許引導端部檢查功能。在描述的實施例中,金屬載體其本身可以有利地限定覆蓋區。
在對應實施例中,可以例如通過焊料或粘合劑連接來將電子芯片接合在芯片載體上。可以使芯片載體經受局部刻蝕,例如可以被從背面進行貫穿刻蝕。替換地,可以在沒有刻蝕的情況下提供芯片載體,并且可以通過完整的背面刻蝕來執行圖案化。在又另一示例性實施例中,可以將芯片載體完全圖案化。然后可以用貫穿鉆孔來實現隔離島。在管芯附著之后,可以用后續放置和再分配層圖案化來執行單側層壓。
在其他示例性實施例中,可以在封裝的一側或兩側上形成一個或多個另外的再分配層。
可能的是在頂部上提供無源組件。更具體地,可以選擇無源組件,使得實現導電路徑與芯片的阻抗匹配,或者使得將無源組件從板移動至系統。可以進一步用暴露的焊盤來改善熱耦合,而一個或多個再分配層可以優化阻抗和電阻。
特別地,描述的架構適當地與引導端部檢查能力兼容。當執行芯片載體的圖案化使得封裝與金屬載體齊平時,實現用于引導端部檢查能力的適當基底。這意味著可以通過光學檢查來容易地進行焊接質量的光學控制。
在又另一示例性實施例中,提供具有引導端部檢查能力的嵌入式功率lga(接觸盤柵格陣列)。根據此類實施例的結構允許焊點質量(例如,潤濕)的自動光學檢查。這是在大量生產方面在許多應用領域(例如,汽車、高壓工業產品、ac/dc)中有利的特征。在焊料焊盤位于封裝下面的情況下(像例如,在bga、球柵陣列中),常規地必須使用x射線裝備而不是快速自動光學檢查(aoi)或視覺檢查裝備來完成焊接結果質量(特別是在潤濕方面)。在常規封裝中,引導端部檢查可以是不可能的,因為焊料焊盤定位在封裝下面。
根據實施例得到的構造允許顯露封裝邊緣上的銅結構,其可以被鍍覆有可焊接表面面層并且可以被用于焊點的光學檢查。
示例性實施例基于以下主旨:在接近于或者直接在封裝的邊緣處的相對厚的銅層中產生銅結構。可以在組件的鍍覆過程期間用可焊接表面面層來鍍覆這些結構。作為另一選項,銅結構甚至可以超過封裝邊緣,并且可以沿著封裝邊緣向上彎曲。這可以創建非常接近于或者直接在封裝邊緣處的可焊接表面。這確保在板組裝之后的aoi能力。
圖1圖示根據示例性實施例的裝置150的橫截面,所述裝置150包括安裝基座108上的嵌入式封裝100以及光學檢查設備190。圖1因此圖示裝置150的橫截面,所述裝置150由具有嵌入式電子芯片102的封裝100(其中,其他實施例可以嵌入多個電子芯片102和/或可以表面安裝一個或多個電子芯片102)和安裝基座108組成,所述安裝基座108被通過焊接而以電學方式和機械方式連接到封裝100。
更具體地,封裝100被體現為半導體功率封裝。因此,電子芯片102可以是功率半導體芯片(例如,具有在其中集成的一個或多個二極管、一個或多個晶體管諸如igbt,等)。在示出的實施例中,可以將安裝基座108體現為印刷電路板(pcb),其包括焊料焊盤158。如示出的,通過在一方面封裝100的可焊接外部電接觸件106(其還可以表示為焊盤,比較數個以下描述的實施例中的參考標號2302)和另一方面安裝基座108的焊料焊盤158之間建立焊料連接而將封裝100安裝在安裝基座108上。圖1此外示出電接觸件106與焊料焊盤158之間的可焊接結構152作為附加焊料倉。
可以例如如下來實現封裝100與安裝基座108之間的焊料連接的形成:通過將封裝100放置在安裝基座108上使得電接觸件106和焊料焊盤158對齊,并且通過隨后供應熱能(例如,在焊料烘箱中)。這暫時熔化電接觸件106和焊料焊盤158周圍的焊接材料152,并且在重新固化之后,導致焊料連接。
封裝100將電子芯片102嵌入或包封在層壓型密封部104中。層壓型密封部104可以由多個電絕緣層(例如,由預浸漬料或fr4制成)組成,所述多個電絕緣層可以通過層壓(例如,通過在升高的溫度下施加壓力)被互連。封裝100的外表面處的以上提到的可焊接外部電接觸件106經由再分配層110與電子芯片102電耦合。更具體地,可以提供布線結構160(例如,由數個互連導電元件(特別地,由銅制成)組成),其被嵌入在電介質基體154中并從電子芯片102延伸直至接觸焊盤156或者甚至直至布線結構160的電接觸件106。
針對某些應用,期望的是具有在視覺上或光學上監視焊料連接的性質(諸如可潤濕性、質量等)的能力。然而,如從圖1的橫截面視圖可以得到的,元件106、152、158之間的焊料連接的位置不再在視覺上可訪問,這歸因于封裝100的焊接表面180與面對焊接表面180的安裝基座108的對應上主表面之間的緊密空間接近。以下事實進一步使焊料連接的視覺可檢查性變得復雜:可焊接電接觸件106可以具有例如200μm×300μm的非常小的表面面積。
然而,在文中將描述:然而根據本發明的示出的示例性實施例可以如何布置光學檢查設備190以用于在光學上檢查焊接材料152。這可以通過迫使、導致或觸發被焊接材料從元件106、152、158至封裝100的光學上可檢查表面174的流動來實現。根據圖1的實施例,光學上可檢查表面174是封裝100的垂直側表面,其即使在已建立封裝100與安裝基座108之間的焊料連接之后保持光學上可訪問。焊接材料152的一部分已相應地沿著焊料流動路徑170從焊接表面180流動到封裝100的光學上可檢查表面174。焊料流動路徑170在這里沿著封裝100的外表面定位并且由焊料可潤濕結構172制成,從而確保在將電接觸件106與安裝基座108焊接時,焊接材料152的部分沿著焊料流動路徑170朝著封裝100的垂直側表面流動,在該垂直側表面處,焊接材料152在安裝基座108與電接觸件106之間的焊料連接完成之后可被進行光學檢查設備190在光學上檢查。
光學檢查設備190包括相機192(例如,在可見光、紅外輻射、紫外輻射等的范圍內操作)和對應圖像處理單元194,其被配置成用于處理由相機192對封裝100的光學上可檢查表面174捕捉的圖像。以捕捉的圖像為基礎并且通過執行圖像處理(例如,根據軟件代碼),圖像處理單元194被配置成用于輸出指示焊料連接的至少一個性質(諸如可潤濕性、質量等)的數據。
如從圖1可以得到的,焊料流動路徑170的配置確保:連續視線(參見參考標號196)被創建或維持在光學檢查設備190與光學上可檢查表面174之間,無論安裝基座108和封裝100的焊料連接的相對主表面的緊密空間接近如何。通過沿著連續視線的光學檢測,簡單的非侵入式(就電磁輻射的傳播而言)焊接檢查變得可能。這比起使用x射線的常規麻煩的侵入式焊接檢查來是高度優選的。
根據示出的實施例,從焊接表面180直至光學上可檢查表面174的焊料流動路徑170由焊料可潤濕結構172創建或限定,所述焊料可潤濕結構172與密封部104接觸,并且被布置使得在焊接電接觸件106時焊接材料152的部分流動到焊料可潤濕結構172上。如從圖1可以看到的,焊料可潤濕結構172也定位在封裝100的光學上可檢查表面174處,其在安裝基座108上的封裝100的焊料連接完成之后是視覺上可檢查的。例如,可以通過用焊料可潤濕材料(諸如銀、金、鎳、鈀、和/或錫)來鍍覆封裝100的對應表面部分以從而形成焊料可潤濕結構172來制造焊料流動路徑170。如從圖1可以得到的,焊料流動路徑170部分地定位在側壁上并且部分地定位在封裝100的焊接表面180上。因此,焊料流動路徑170通過可焊接材料與可焊接電接觸件106中的一個或多個連續地連接。
圖2圖示根據另一示例性實施例的封裝100的橫截面視圖。根據圖2,用于此封裝100的焊料流動路徑170由在封裝100的側表面上暴露的垂直貫通連接200的一部分限定。在通過沿著分隔線202分割來將示出的多個封裝100的預制件單片化時,垂直貫通連接200(諸如鍍覆或完全填充通孔)被軸向地切割成基本上相同的兩半,其中焊料可潤濕結構172在單片化封裝100的垂直側表面上。焊料可潤濕結構172的形成和單片化的同時執行允許非常高效地提供光學可檢查性。
圖3至圖12圖示根據示例性實施例的在執行制造封裝100的方法期間獲得的結構。
為了獲得圖3中示出結構,可以將圖案化芯片載體300提供為用于多個電子芯片102的支撐體。例如,芯片載體300可以是引線框架,例如由銅制成。優選地,芯片載體300具有例如至少250μm的足夠大的垂直高度l。更一般地,芯片載體300的厚度可以優選地在20μm與500μm之間的范圍內。足夠高的厚度l將促進芯片載體300的垂直側表面起焊料流動路徑170的作用的可用性(參見圖14至圖17)。
為了獲得圖4中示出結構,多個電子芯片102被附著到芯片載體300的上主表面。可以在銅粗糙化之前或之后執行此管芯附著過程。
為了獲得圖5中示出結構,使用層壓型密封部104來包封根據圖4的結構。這可以涉及層壓多個電介質層,從而形成層壓型密封部104。此外,可以在圖5中示出結構的頂部上層壓導電層500,例如銅箔。
為了獲得圖6中示出結構,將導電層500圖案化。
為了獲得圖7中示出結構,在密封部104中鉆多個通路孔700以使芯片載體300的表面部分暴露。
為了獲得圖8中示出結構,用導電材料填充通路孔700,從而形成多個通孔800(這可以通過通孔鍍覆來完成)。
為了獲得圖9中示出結構,通過刻蝕將圖8中示出結構的上主表面上的導電材料圖案化,從而形成再分配層110的部分。
為了獲得圖10中示出結構,將芯片載體300圖案化,從而形成部分地在密封部104內并且部分地在其外部橫向地延伸的刻蝕引線框架。
為了獲得圖11中示出結構,形成阻焊部1100以覆蓋根據圖10的結構的上主表面。
為了獲得圖12中示出結構,例如通過鋸割將根據圖11的結構單片化成多個單獨封裝100(參見分隔線202)。
圖13圖示根據示例性實施例的封裝100的橫截面視圖。可以以如參考圖3至圖12示出的對應方式來制造根據圖13的封裝100。根據圖13,焊料流動路徑170由在這里體現為引線框架的芯片載體300的暴露垂直側表面限定,電子芯片102被安裝在所述芯片載體300上。圖13的實施例對應于具有引導端部檢查能力的封裝100,其中完全圖案化引線框架作為金屬芯片載體300。優選地,引線框架應該具有至少250μm的高度以便使其側壁的光學檢查變得以高精度可行。根據圖13,芯片載體300的下主表面與密封部104的下主表面齊平。
圖14圖示根據另一示例性實施例的封裝100的橫截面視圖。圖14的實施例對應于具有引導端部檢查能力的封裝100,其具有半刻蝕引線框架作為金屬芯片載體300。根據圖14,芯片外殼300的一部分定位在密封部104內,并且芯片載體300的另一部分定位在密封部104的外部。
圖15圖示根據還有另一示例性實施例的封裝100的橫截面視圖。圖15的實施例是具有引導端部檢查能力的封裝100,其中未圖案化引線框架作為金屬芯片載體300。根據圖15,芯片載體300完全定位在密封部104的外部。
圖16圖示根據示例性實施例的封裝100的細節的橫截面視圖。根據圖16,焊接材料152已垂直地攀爬直至在芯片載體300的上端處的位置1600。然而,替換地,可以將焊料流動路徑170限定直至封裝100的橫向表面上的垂直更高位置(參見參考標號1602),或者甚至直至封裝100的頂面(參見參考標號1604)。這可以通過調整焊料可潤濕結構172的空間延伸來調整。
圖17圖示根據又另一示例性實施例的封裝100的橫截面視圖。如從圖17可以得到的,潤濕芯片載體300的橫向表面仍可以允許由光學檢查設備190或者由操作員(未示出)來進行焊接材料152的質量和潤濕性質的光學檢查。如從圖17可以得到的,用焊接材料152來潤濕芯片載體300的所有自由或暴露(鍍覆)的部分。
圖18圖示焊接之前的根據示例性實施例的封裝100的三維視圖。在焊接之后,芯片載體300的示出的暴露表面部分中的某些或全部將被焊接材料152覆蓋。
圖19圖示有和沒有焊料連接的根據示例性實施例的封裝100的三維視圖。在圖19中,示出可以被用于光學檢查的焊接材料152的彎月部。此外,示出具有凹面曲率的鍍覆通孔1900,其可以被高效地用作良好限定的焊料流動路徑170。
圖20圖示具有焊料連接的根據示例性實施例的封裝100的三維視圖。圖20是圖19的實施例的另一圖示,但示出芯片載體300的所有暴露表面部分用焊接材料152覆蓋。
將參考圖21至圖25來描述封裝100的另一示例性實施例。本實施例基于在圖案化金屬片2100之前的分割道上的通孔形成,并且導致郵票狀設計。
圖21圖示根據示例性實施例的被用作用于封裝100的基底的具有鉆通孔2102的金屬片2100(例如,由銅制成)的平面圖。可以在分割道上鉆所述通孔2102,并且可以對其進行鍍覆(例如,用諸如金之類的焊料可潤濕材料)。圖22圖示單片化之后的多個封裝100的預制件2300的對應平面圖。鍍覆金屬片2100的各部分形成或者可以被電連接到焊盤2302(其可以被配置成電接觸件106或者可以與其相同,所述電接觸件106如例如在圖1中示出的)。在單片化之前,封裝100已被包封在層壓型密封部104(諸如預浸漬料或fr4)中。在單片化期間,已執行沿著切割線202且因此沿著通孔2102的切割,以便獲得具有郵票狀周界的封裝100。圖23圖示被嵌入在密封部104中并且被設有通孔2102的焊盤2302的細節的三維視圖。圖24圖示沒有偏移(即,其中通孔2102在兩個封裝100之間的中心或對稱位置中)的情況下在單片化之前的根據圖22的結構的一部分的平面圖。圖25圖示具有偏移(即,其中通孔2102在兩個封裝100之間的偏離中心(decentralized)或不對稱位置中)的情況下在單片化之前的根據圖22的結構的一部分的平面圖。圖24和圖25涉及其中在兩個模塊或封裝100之間共享一個通孔2102的架構。圖22中的一個中心通孔2102甚至在四個封裝100中間共享。
因此,用于制造引導端部檢查結構的圖21至圖25的實施例基于在鍍覆之前在焊盤2302的邊緣上形成通孔2102,并且基于從焊盤2302的中心進行切割。根據圖21至圖25,焊料流動路徑170包括腔體2200,其被配置成使得焊接材料152(在圖21至圖25中未示出)在焊接時流動到腔體2200中以便在那里被進行光學檢查。此外,在這里部分地在將多個封裝100的預制件2300單片化成單獨封裝100之前并且部分地在這期間形成焊料流動路徑170。因此,在描述的實施例中通過鉆孔來形成焊料流動路徑170,并且通過分割來使其暴露。
將參考圖26至圖30來描述封裝100的還有另一示例性實施例。本實施例基于圖案化之后在分割道上的通孔形成,并且也導致郵票狀設計。
圖26圖示根據示例性實施例的被用作用于封裝100的基底的具有鉆通孔2102的多個封裝100的預制件2300的平面圖。可以在圖案化之后并且在最終精修之前在分割道上鉆所述通孔2102。因此不必要將銅材料割穿。圖27圖示單片化之后的多個封裝100的預制件2300的對應平面圖。再次地,封裝100已被包封在層壓型密封部104中。在單片化期間,已執行沿著切割線202的切割以及因此沿著通孔2102的切割。圖28圖示被嵌入在密封部104中并且被設有通孔2102的焊盤2302的細節的三維視圖。與圖23相反,根據圖28,焊盤2302的底部停留在密封部104的材料上。根據圖28,僅由通孔2102限定的示出結構的垂直曲面的部分包括焊料可潤濕材料。圖29圖示沒有偏移(即,其中通孔2102在兩個封裝100之間的中心或對稱位置中)的情況下在單片化之前的根據圖28的結構的一部分的平面圖。圖30圖示具有偏移(即,其中通孔2102在兩個封裝100之間的偏離中心或不對稱位置中)的情況下在單片化之前的根據圖28的結構的一部分的平面圖。圖29和圖30涉及其中在兩個模塊或封裝100之間共享一個通孔2102的架構。圖27中的一個中心通孔2102甚至在四個封裝100中間被共享。
因此,用于制造引導端部檢查結構的圖26至圖30的實施例基于在鍍覆和結構化之后但在最終精修之前的通孔2102的制造。對應制造過程的益處是可以僅僅通過切穿層壓材料來完成封裝分離,從而允許較高的切割速度并且沒有由封裝分離期間的銅材料的可能分層引起的風險。
代替根據圖21至圖30的鉆通孔2012,還可能的是,通過機械路線設計(或通過激光路線設計)來形成狹槽。這可以在相應模塊或封裝100(包括相應焊盤2302中的一個或某些或全部)的邊緣(或邊緣部分)和/或拐角(或拐角部分)處執行。這可以在圖案化之后(參見根據圖31至圖39的實施例)、在圖案化之前或者在鍍覆之前等被執行。在焊盤2302是在鍍覆之后制造的情況下,鍍覆邊緣接觸件可以僅如導體或引線框架那么厚。然而,這允許制造同時顯露數個接觸焊盤2302的狹槽(可以僅在顯露的金屬表面上鍍覆可焊接的最終面層)。
圖31圖示根據示例性實施例的被用作用于封裝100的基底的具有經路線設計的狹槽3100(在圖31的平面圖中具有十字或“+”形狀)的多個封裝100的預制件2300的平面圖。可以在圖案化之后且在最終精修之前在預制件3100的鄰近封裝100之間的拐角上對該經路線設計的狹槽3100進行路線設計。圖32圖示在通過沿著切割線202切割進行的單片化之后的多個封裝100的預制件2300的對應平面圖。再次地,封裝100已被包封在層壓型密封部104中。在單片化期間,已執行沿著切割線202的切割以及因此沿著經路線設計的狹槽3100的切割。圖33圖示被嵌入在密封部104中并且在拐角中設有經路線設計的狹槽3100的焊盤2302的細節的三維視圖。拐角2302的整體或僅一部分被打開。因此在相應封裝100的相應拐角上執行檢查。
圖34圖示根據示例性實施例的被用作用于封裝100的基底的具有經路線設計的狹槽3100(然而在圖34的平面圖中具有變圓的矩形形狀)的多個封裝100的預制件2300的平面圖。可以在圖案化之后并且在最終精修之前在預制件3100的拐角上對該經路線設計的狹槽3100進行路線設計。圖35圖示單片化之后的多個封裝100的預制件2300的對應平面圖。再次地,封裝100已被包封在層壓型密封部104中。在單片化期間,已執行沿著切割線202的切割以及因此沿著經路線設計的狹槽3100的切割。圖36圖示被嵌入在密封部104中并且在拐角中設有經路線設計的狹槽3100的焊盤2302的細節的三維視圖。可以將根據圖36的幾何結構表示為扭曲角焊盤,其具有由根據圖34至圖36的狹槽3100的形狀得到的45°角。因此在封裝100的相應拐角上執行檢查。
圖37圖示根據示例性實施例的單片化之前的多個封裝100的預制件2300的平面圖。根據圖37的實施例涉及嵌入式功率連接盤網格陣列(lga)。在最終精修之前經路線設計的狹槽3100(具有變圓的矩形形狀)。這在管腳區域處實現,使得封裝邊緣對應于管腳邊緣。本實施例導致在板組裝之后的側壁潤濕的適當可見性。圖38圖示圖37的細節。圖39圖示根據示例性實施例的圖37的一部分的橫截面視圖。圖39的橫截面視圖還示出焊盤2302可以由金屬芯3900(例如,芯片載體,諸如引線框架,其由銅制成)形成,所述金屬芯3900被具體由高度焊料可潤濕材料(諸如金)制成的鍍覆物3902覆蓋。
特別是在其中在封裝100的底側或焊盤上使用銅引線框架或厚銅鍍覆的情形下,在最終精修之前用分割進行的半切割可以用來從側面打開銅材料。
圖40圖示根據示例性實施例的單片化之前的多個封裝100的預制件2300的平面圖。圖41圖示在已執行半切穿引線框架(參見切割線4100)之后在最終精修之前的預制件2300的平面圖。圖42圖示在已用較薄刀片執行最終切穿層壓件(參見切割線202)以從而獲得單獨封裝100之后的預制件2300的平面圖。圖43圖示根據示例性實施例的根據圖40至圖42制造以便設有臺階式邊緣4200的封裝100的一部分的三維視圖。圖43a另外圖示兩個提到的切割過程。
根據又另一示例性實施例,可以在鍍銅之前(將圖44與圖48比較)或在最終精修之前(參見圖49至圖53)在焊盤2302的邊緣上形成大的微通孔。
根據圖44至圖48的實施例基于在結構化之前的盲通孔和狹槽的形成。
圖44圖示根據示例性實施例的封裝100的預制件的細節的平面圖。特別地,通過激光鉆孔在相應焊盤2302的邊緣上鉆多個盲通路孔4400。圖45圖示封裝100的一部分的三維視圖,所述封裝100設有被通路孔4400中的一個暴露的導電停止層4500。當激光鉆孔過程從上側到達停止層4500時,鉆孔過程終止(例如,通過深度控制)。圖46圖示根據描述的示例性實施例的作為用于封裝100的基底的具有通孔4400的金屬片2100的平面圖。圖47圖示根據描述的實施例的在層壓和焊盤形成以及單片化之后的封裝100的平面圖。通過從多個封裝100的預制件2300經由沿著將通路孔4400在中間分離的切割線切割而進行的單片化,獲得根據圖47的封裝100。如從圖44至圖47可以得到的,通路孔4400可以具有圓形橫截面。圖48圖示根據另一示例性實施例的封裝100的平面圖,其由于以下事實而不同于圖47的實施例:根據圖48的通路孔4400具有變圓的矩形橫截面而不是圓形橫截面。
在根據圖44至圖48的實施例中,可以在焊盤2302的邊緣處(例如,部分地在分割道上)鉆所述通路孔4400。可以在正常微通路孔的形成期間完成鍍覆。然后打開通路孔4400(例如,通過在板分離期間進行分割)以在封裝100的橫向或側表面處提供引導端部檢查能力(參見圖15中的焊料流動路徑170)。
根據圖49至圖53的實施例基于在結構化之后的盲通孔和狹槽的形成。
圖49圖示根據示例性實施例的封裝100的預制件的細節的平面圖。特別地,通過激光鉆孔在相應焊盤2302的邊緣上鉆具有變圓的矩形形狀的多個盲通路孔4400。圖50圖示封裝100的一部分的三維視圖,所述封裝100設有被通路孔4400中的一個暴露的導電停止層4500。當激光鉆孔過程從上側到達停止層4500時,鉆孔過程終止(例如,通過深度控制)。因此,焊盤邊緣在最終精修之前被打開。圖51圖示根據示例性實施例的層壓和焊盤形成之后的封裝100的預制件的平面圖。圖52圖示激光清潔和表面精修之后的根據圖51的預制件的平面圖。圖53圖示分割或單片化之后的封裝100的平面圖。
在根據圖49至圖53的實施例中,從停止層4500至焊盤2302的基本上垂直的焊料流動路徑170被層壓型密封部104的材料的不可潤濕間隙5000中斷。然而,此間隙5000窄到足以允許焊接材料152在焊接時橋接間隙5000。
圖54圖示根據示例性實施例的封裝100的底側,并且圖55圖示其頂側。封裝100的底側上的焊盤2302圍繞通孔5600,所述通孔5600從底側延伸至頂側并且由焊料可潤濕結構172(例如,鍍金)橫向地定界。在其他實施例中將焊盤2302表示為可焊接電接觸件106(因此這些術語在所有實施例中可以交換。圖56圖示焊接之前的根據示例性實施例的根據圖54和圖55的封裝100的橫截面視圖。在描述實施例中,焊料流動路徑170由延伸通過封裝100的焊料可潤濕結構172和鍍覆通孔5600限定。
圖57圖示由焊接之后的根據示例性實施例的根據圖54至圖56的封裝100組成的裝置150的橫截面視圖,并且所述裝置150由諸如印刷電路板之類的安裝基座108組成。如從圖57可以得到的,通過用焊接材料152在封裝100的焊盤2302與安裝基座108的焊料焊盤158之間建立焊料連接,焊接材料152的一部分被垂直地抽吸并因此通過鍍覆通孔5600流動到封裝100的上主表面,其形成本實施例中的光學上可檢查表面174。此流動由通孔5600的鍍覆物的可潤濕性質觸發。
為了獲得根據圖54至圖57的實施例,在焊盤2302上鉆所述通孔5600。可以在頂側上形成小接觸盤5602以改善焊料連接的視覺可檢查性的準確度。在焊接材料152已通過可潤濕鍍覆通孔5600上升直至接觸盤5602之后,可以在裝置150的頂側上檢查焊接材料152,如圖57中示出的。通孔5600的內徑可以例如在0.3mm與2mm之間的范圍內,例如0.5mm。可以在鍍銅之前在焊盤區域上制造單獨通孔5600。
用以創建封裝端子的可潤濕側壁的另一選項是創建厚銅層(例如,至少100μm)作為封裝的最外層。一種方式是使用厚銅基層或半刻蝕引線框架,僅通過刻蝕來處理布局,或者通過處理薄銅層中的布局并且然后鍍銅以創建優選地至少100μm厚度的銅層。要求焊點檢查的外圍焊盤應該以100μm或以下的距離相對于封裝邊緣定位。然后,可能的是,自底側執行精確單片化過程(例如,刻蝕、路線設計、分割)以釋放組件焊盤的銅側壁。在半刻蝕引線框架的情況下,可能的是,釋放甚至整個引線框架厚度,這將導致較高的引導端部檢查結構。然后組件可以運行通過用以創建最終可焊接面層的鍍覆過程和單片化過程。在下文中將參考圖58至圖61來描述這樣的和類似的實施例。
圖58至圖60圖示根據示例性實施例的相應封裝100的部分的橫截面視圖。
為了獲得根據圖58的結構,可以在層壓型密封部104上層壓銅箔5800。隨后,可以在銅箔5800上形成鍍銅結構5802。此后,可以將鍍銅結構5802和銅箔5800圖案化。
為了獲得根據圖59的結構,可以在層壓型密封部104上層壓厚銅箔5800并可以將所述厚銅箔5800圖案化。
為了獲得根據圖60的結構,可以在芯片載體處理期間已將作為芯片載體300的半刻蝕引線框架圖案化。
可以使用圖58、圖59或圖69中示出的結構中的任何結構來創建具有橫向表面的厚銅結構,其可以充當焊料流動路徑170或其一部分,如以上描述的那樣。
圖61圖示根據示例性實施例的單片化期間的預制件2300的細節的橫截面視圖6100,以及多個封裝100的預制件2300的平面圖6150。
結構化銅層6102定位在預制件2300的下主表面處。參考標號6104指示兩個封裝100之間的將去除層壓材料的位置。第一分離過程已經在用參考標號6106指示的位置處實現。為了獲得預制件2300,可以執行以下過程流程:銅結構化、用以釋放銅側壁的精確單片化、鍍覆以及封裝100的單片化。
參考圖58至圖61,因此可以概括的是,用以創建封裝100的可焊接電接觸件的可潤濕側壁的一個選項是在封裝100的最外層處創建足夠厚的銅層。
用以創建可焊接側壁特征的另一選項是使用以下過程次序:第一過程再次地是自頂側的精確分離(諸如路線設計、分割、激光切割或組合)以及在被用于底側結構化的最終銅層的頂部上的停止。然后,單片化封裝可以運行通過單個組件鍍覆過程以創建最終可焊接表面面層。這將在下文中更詳細地描述:
圖62圖示根據示例性實施例的單片化期間的預制件2300的細節的橫截面視圖6100和多個封裝100的預制件2300的平面圖6150。根據圖62,焊料流動路徑170由具有自由邊緣6200的可潤濕結構6202限定,其被配置成使得焊接材料152在焊接時圍繞邊緣6200朝著光學上可檢查表面174流動。
為了制造圖62中示出的預制件2300以便形成可焊接側壁特征,自頂側執行精確分離,在被用于底側結構化的最終銅層的頂部上停止。然后,單片化封裝100可以運行通過單個組件無電鍍的鍍覆過程以創建最終可焊接表面面層。
圖63和圖64圖示處理期間的不同階段中的根據示例性實施例的封裝100的一部分。作為圖62的替換,可能的是,使自由邊緣6200向上彎曲(參見圖63中的參考標號6300)以形成l形焊盤2302(參見圖64)以從而簡化焊接材料152沿著焊料流動路徑170到密封部104內的光學上可檢查間隙6400中的流動。此外,這可以創建較高的可焊接側壁。圖65圖示焊接之后的根據圖64的封裝100的細節,示出根據圖64的彎曲焊盤2302導致焊接材料152的較大焊料圓角(solderfillet)以及較高且更明顯的彎月部6500。
圖66圖示根據示例性實施例的封裝100的細節。在鍍覆有焊料可潤濕鍍覆物6600作為最終面層的厚焊盤2302的情況下,也可以進一步促進焊接材料152直至光學上可檢查表面174的可靠流動。
圖67圖示焊接之后的根據圖63的封裝100的細節。根據圖67,攀爬的焊接材料152還覆蓋焊盤2302的頂面。
用以創建側面可潤濕焊盤的簡單方式是以例如100μm或以下的距離相對于封裝邊緣放置相應組件焊盤或終止部。在下文中將解釋此類實施例。
圖68圖示根據示例性實施例的多個封裝100的預制件2300(示出為2×2板)的平面圖。圖69圖示沿著線a-a'的根據圖68的預制件2300的一部分的橫截面視圖。在最終可焊接面層的處理期間,可以用鍍覆層7000來鍍覆所有暴露銅結構,如在圖示圖69的細節的圖70中示出的。
圖71圖示根據示例性實施例的裝置150的一部分的橫截面視圖。圖68至圖70中示出結構被整合在圖71中。
應該指出的是,術語“包括”不排除其他元件或特征,并且“一”或“一個”不排除多個。還可以將與不同實施例相關聯描述的元件組合。還應該指出的是,不應將參考符號解釋為限制權利要求的范圍。此外,本申請的范圍不意圖限制于在本說明書中描述的過程、機器、制品、物質組成、裝置、方法和步驟的特定實施例。因此,所附權利要求意圖在其范圍內包括此類過程、機器、制品、物質組成、裝置、方法或步驟。