專利名稱：用于集成電路封裝的應(yīng)力應(yīng)變焊柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路封裝的引腳互連結(jié)構(gòu)，具體地說是一種用于集成電路封裝的應(yīng)力應(yīng)變焊柱，屬于集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體集成電路器件引出端I/O數(shù)的提高，封裝密度提高，封裝引出端均采用面陣陣列排布，如球柵陣列(BGA)、柱柵陣列(CGA)，并且封裝尺寸越來越大。對(duì)于尺寸大于27mmX27mm或33mmX33mm的陶瓷封裝就不能再采用焊球陣列封裝(CBGA)，否則就會(huì)在集成電路與印刷電路板組裝中出現(xiàn)熱膨脹系數(shù)失配問題，帶來互連可靠性問題，故高引出端、大尺寸封裝的陶瓷封裝均采用柱柵陣列(CGA)封裝。目前柱柵陣列(CGA)封裝所使用的焊柱主要是鉛錫材料，如Snl(^b90，但其硬度低，存在抗沖擊、耐疲勞性能差等問題，易出現(xiàn)連接缺陷，為此有些實(shí)用新型在焊料柱子中引入柱狀或柵格狀的金屬結(jié)構(gòu)(如采用細(xì)直的銅線、銅網(wǎng)、銅質(zhì)簧絲等)來增強(qiáng)焊料柱的性能，一定層度上增強(qiáng)了焊柱的抗沖擊、耐疲勞性能，有效地改進(jìn)了焊接互連的可靠性，但這類增強(qiáng)型焊料柱存在加工工藝步驟多、加工難度大、質(zhì)量控制困難、費(fèi)用高等問題，而且仍不能很好解決焊接跟部易出現(xiàn)的互連失效問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的不足，提供一種用于集成電路封裝的應(yīng)力應(yīng)變焊柱， 該焊柱可提高焊接的強(qiáng)度和可靠性。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種用于集成電路封裝的應(yīng)力應(yīng)變焊柱，所述焊柱的兩個(gè)端部的橫截面面積大于其中部的橫截面面積。所述焊柱的端部的橫截面面積與其中部的橫截面面積之比為2:1—6:1。所述焊柱的中部是多節(jié)結(jié)構(gòu)。所述焊柱的材料為無氧銅或銅合金。所述焊柱的外表面設(shè)置有錫鍍層。所述焊柱為啞鈴型。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明將焊柱制成兩端大中間小的結(jié)構(gòu)， 其受到應(yīng)力應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變所產(chǎn)生的應(yīng)力能在焊柱中部較細(xì)部分緩沖釋放，而兩端不發(fā)生任何有損傷性的應(yīng)變，消除了焊柱跟部疲勞而產(chǎn)生裂紋；同時(shí)，焊柱采用無氧銅或銅合金制作，提高了焊柱的強(qiáng)度，消除了焊柱的斷裂問題；本發(fā)明加工工藝更為簡單，可以在不改變現(xiàn)有焊接設(shè)備情況下，提高了焊柱強(qiáng)度，耐疲勞性，大大提高了焊接可靠性。


圖1是本發(fā)明的剖面圖。圖2是本發(fā)明的組裝焊接示意圖。
圖3是應(yīng)用本發(fā)明的1. 27 mm節(jié)距CCGA560封裝的外形圖。圖4是圖3的左視圖。圖5是應(yīng)用本發(fā)明的1.0 mm節(jié)距CCGA1121封裝的外形圖。圖6是圖5的左視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1 圖6中，包括端部1、中部2、鍍層3、焊柱4、陶瓷外殼5、焊膏6、助焊劑或焊膏7、PCB板8等。如圖1所示，本發(fā)明是一種用于集成電路封裝的應(yīng)力應(yīng)變焊柱，該焊柱4的兩個(gè)端部1的橫截面面積大于其中部2的橫截面面積。焊柱4的端部1的橫截面面積與其中部2 的橫截面面積之比為2:1—6:1。焊柱4最好為啞鈴型。焊柱4的中部2還可以制成多節(jié)結(jié)構(gòu)。焊柱4的材料為無氧銅或銅合金，其外表面設(shè)置有錫鍍層3，以保證可焊性。本發(fā)明將焊柱4制成兩端大中間小的結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度改變導(dǎo)致陶瓷封裝電路與有機(jī)基板等熱膨脹系數(shù)失配發(fā)生形變，焊柱4受到應(yīng)力應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變所產(chǎn)生的應(yīng)力能在焊柱4中部較細(xì)部分緩沖釋放，而兩端不發(fā)生任何有損傷性的應(yīng)變，消除了焊柱4跟部疲勞而產(chǎn)生裂紋甚至斷路而使器件失去功能；同時(shí)，焊柱4采用無氧銅或銅合金制作，提高了焊柱4的強(qiáng)度，消除了焊柱4的斷裂問題；另外，本發(fā)明加工工藝更為簡單，可以在不改變現(xiàn)有焊接設(shè)備情況下，提高了焊柱強(qiáng)度，耐疲勞性，大大提高了焊接可靠性。實(shí)施例1，1. 27謹(jǐn)節(jié)距CCGA560封裝
如圖3、圖4所示，根據(jù)封裝重量和高度要求，采用兩個(gè)端部1的橫截面為Φ0. 85mm、高 0. 4mm，中部2的橫截面為Φ0. 50mm、高1. 2mm的無氧銅焊柱4 ；端部1的橫截面是中部2的 2. 9倍，中部2細(xì)徑高度約是端部1粗徑的3倍；無氧銅焊柱4的表面設(shè)置有錫鍍層3，用 Sn63Pb37焊膏6 (或其他成分焊膏)經(jīng)絲網(wǎng)印刷、模具裝架、紅外回流焊并拆架、清洗后焊接至CCGA560陶瓷外殼5上，檢測合格后包裝。CCGA560封裝可以保證電路通過助焊劑7組裝到PCB板8上，若遇到過應(yīng)力，應(yīng)變將僅發(fā)生在中部2細(xì)徑部位，參見圖2。實(shí)施例2，1. Omm節(jié)距CCGAl 121封裝
如圖5、圖6所示，根據(jù)封裝重量和高度要求，采用個(gè)端部1的橫截面為Φ0. 70mm、高 0. 4mm,中部2的橫截面為Φ0. 45mm、高1. 2mm的含3%錫的銅合金焊柱4 (保證強(qiáng)度);端部 1的橫截面是中部2的2. 4倍，中部2細(xì)徑高度約是端部1粗徑的3倍；銅合金焊柱4的表面設(shè)置有錫鍍層3，用Sn96. 5Ag3. OCuO. 5焊膏6 (或其他成分焊膏)經(jīng)絲網(wǎng)印刷、模具裝架、 紅外回流焊并拆架、清洗后焊接至CCGA1121陶瓷外殼5上，檢測合格后包裝。CCGA1121封裝可以保證電路通過Sn63I^b37焊膏7組裝到PCB板8上，若遇到過應(yīng)力，應(yīng)變將僅發(fā)生在中部2細(xì)徑部位，參見圖2。
權(quán)利要求
1.一種用于集成電路封裝的應(yīng)力應(yīng)變焊柱，其特征是所述焊柱(4)的兩個(gè)端部(1) 的橫截面面積大于其中部(2)的橫截面面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于集成電路封裝的應(yīng)力應(yīng)變焊柱，其特征是所述焊柱(4) 的端部(1)的橫截面面積與其中部(2)的橫截面面積之比為2:1—6:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于集成電路封裝的應(yīng)力應(yīng)變焊柱，其特征是所述焊柱(4) 的中部(2)是多節(jié)結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于集成電路封裝的應(yīng)力應(yīng)變焊柱，其特征是所述焊柱(4) 的材料為無氧銅或銅合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的用于集成電路封裝的應(yīng)力應(yīng)變焊柱，其特征是所述焊柱(4)的外表面設(shè)置有錫鍍層(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于集成電路封裝的應(yīng)力應(yīng)變焊柱，其特征是所述焊柱(4) 為啞鈴型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于集成電路封裝的應(yīng)力應(yīng)變焊柱，所述焊柱的兩個(gè)端部的橫截面面積大于其中部的橫截面面積。本發(fā)明將焊柱制成兩端大中間小的結(jié)構(gòu)，其受到應(yīng)力應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變所產(chǎn)生的應(yīng)力能在焊柱中部較細(xì)部分緩沖釋放，而兩端不發(fā)生任何有損傷性的應(yīng)變，消除了焊柱跟部疲勞而產(chǎn)生裂紋；本發(fā)明加工工藝更為簡單，可以在不改變現(xiàn)有焊接設(shè)備情況下，提高了焊柱強(qiáng)度，耐疲勞性，大大提高了焊接可靠性。
文檔編號(hào)H01L23/488GK102157481SQ20111008008
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者丁榮崢, 吳剛, 李秀林 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所, 無錫中微高科電子有限公司