[发明专利]用于温度循环的电子组件焊点

说明书

本发明公开了一种用于温度循环的电子组件焊点，该焊点又称为互联点，用于电子组件的封装，互联点截面的轴距或截面面积分别由电子组件中线向电子组件边缘以非均匀式分布。其中，互联点截面呈不规则多边形；互联点的轴距由电子组件中线向电子组件边缘呈现由密到疏的非均匀式分布。互联点的截面面积由电子组件中线向电子组件边缘呈现由大到小的非均匀式分布。其中，互联点呈沙漏形状。该电子组件焊点具有焊点尺寸不一样或不均匀分布的特点，提供了最优的焊点尺寸和轴距的分布，也同时提供了最优的焊点形状，目的是让每个焊点和焊点的每个部位，都承受相等的应力，舒缓角焊点末端处所承受的应力，减低焊点断裂的发生几率。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种用于承受温度循环的电子组件焊点。

背景技术

半导体封装是半导体器件价值链中的一个重要环节。半导体封装的关键在于芯片与芯片、芯片与封装、封装与封装、封装与板之间实现电气、热力和机械等互联作用。因为焊点具有易于制造和在可靠性测试中有稳定的表现的特点，所以用焊点进行互联是半导体封装中最常见的方法。

电子组件可以看作是一个三层组件，其中焊点夹在两个具有不同物理、机械和几何特性的基板之间。温度循环是最具挑战性的可靠性测试条件之一。由于基板在温度循环作用下发生了交变差热膨胀，夹层焊点发生了交变剪切变形。由于在焊点接近于溶度的温度下发生了交替变形，焊点在蠕变疲劳作用下会发生失效。并且越来越大的电子封装和越来越小的焊点趋势加剧了焊点的蠕变疲劳。目前的做法是用相同尺寸和形状的焊点以相等的轴距填充夹层。焊点与基板上的金属垫片通过冶炼形成冶金结合，由于表面张力，焊点自然呈桶形。蠕变疲劳引起的断裂通常始于电子组件边缘的焊点；更详细地说，是在焊点和连接基板的两端。

现有技术如下：

1、一种常用方法(including US 6,709,964)是在焊点与焊点之间填充一些热固性聚合物(图1A)作为增强元件，减低焊点的剪切变形。但该方法存在以下缺陷：第一，由于填充了热固性聚合物，当电路板组件中某配件出现缺陷时难以局部更换，需丢弃整个电路板组件。第二，由于填充的聚合物相当昂贵，该方法增加了电子组件的成本。第三，由于热固性聚合物的填充是通过毛细作用实现的，填充过程会很长，增加了制造时间，降低了生产效率。

2、有些设计(图1B)通过仅对焊点的外围区域填充热固性聚合物来减少了使用的材料和处理时间。但这种方法仍然存在较差的可再加工性。

3、另一种方法是将外围区域的焊点合并成一道焊料栅栏(图1C)。这些栅栏可以保护内部焊点不受交替剪切的影响。然而，这种设计需要额外的空间来放置额外的焊料栅栏，导致更大的包装，这与电子产品小型化的趋势是相违背的。

4、专利US 8,101,866(2012)通过使用铜柱(图1D)来提高焊点的高度，以增加焊点的剪切柔度。但因铜柱具有高刚度的特性，限制了焊点剪切柔度增加的量。

5、专利US 8,373,275(2013)使用聚酰亚胺岛(图1E)作为焊点的应力缓冲材料。然而，这种设计将故障从焊点转移到聚酰亚胺-铜焊盘界面，这界面甚至比焊料-铜焊盘界面弱。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，以分散互联点受力的方法加强半导体封装内的焊点抵抗温度循环的耐力。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种用于温度循环的电子组件焊点，该焊点用于电子组件的封装，比如芯片与芯片、芯片与封装、封装与封装、封装与板之间电气、热力和机械等互联作用。以分散互联点受力的方法使得半导体封装内的焊点能抵抗温度循环。该焊点的轴距的尺寸区间为0.02mm～2mm。

本发明中，焊点又称为互联点，两种称呼可以互换替代使用，意在表明电子组件中一种起连接作用的固定点，需要强调的是，具体称呼上的变化不构成本发明技术方案的保护范围限制。