[发明专利]把集成电路固定到电路板上

说明书

本发明涉及一种将例如集成电路的电子元件连接到电路板的方法，且涉及用该方法制成的电路板组件。

为了大批生产小型廉价的电子印刷电路板（PCB），总希望将集成电路的芯片直接装到电路板上，这和将预封装好的集成电路的各插脚钎焊到电路板上的作法不同。由于不用封装，因而降代了电路板组合件产品的成本并减小产品的体积。历来进行这项作业的一个方法是将集成电路芯片安置在PCB基片上，然后用超声波或其它导线焊接法连接集成电路芯片和PCB上各接触区之间的细导线。

但导线焊接法有它的局限性，而且还适用于廉价电路板的大批生产。这是因为这类方法必须包括对各焊接点和各电路板依次进行处理的一个工序。而且导线热压焊接点比较脆弱。

另一种方法叫做“倒装晶片”法，这种方法是将集成电路芯片和PCB面对面接触地安置，再用焊料柱将它们相应的接触区连接起来。这种方法需要对集成电路或PCB上的焊点隆起部分进行电镀或真空淀积，这是一项花费较大的工艺。

本发明的目的是提供另一种工艺。

本发明的将电子元件连接到印刷电路板的方法包括下列步骤：

将焊料按预定的焊料图形淀积到电路板或电子元件其中一个的各接触区上;

使所淀积的焊料图形相对于各接触区隆起;

使电子元件和电路板彼此面对面地紧靠在一起，从而使所述一个上的预定焊料图形与另一个上的互补接触区对齐;然后

焊料再熔化（reflowing），将电子元件和电路板相应地接触区连接起来。

淀积的焊料图形可通过将焊糊丝网印刷到各接触区上而形成。

焊糊可在各接触区上淀积成一层至少50微米的厚度，这样，焊糊图形就可以隆起得足以完成其余的工序。

不然也可以在将电子元件与电路板面对面紧靠在一起之前使淀积的焊料再溶化，使其在各接触区上形成隆起的焊料突起。

在本方法的另一个方案中，可以用波动焊接各接触区而形成焊料图形，从而在各接触区上淀积焊料突起。

电子元件一般为集成电路，这可以是在一个较大的圆片上形成的若干个中的一个集成电路。

图1是按本发明的方法处理过的集成电路芯片上的一个接触区的示意剖视图。

图2是往印刷电路板上装配集成电路芯片的示意剖视图。

图3示出了组合件成品。

图4示出了本发明的另一种工艺。

图1示出了集成电路芯片的接触区。芯片一般是在硅片上许多芯片中的一个芯片。各芯片有一个硅衬底10，硅衬底10上按公知的方法已形成有集成电路。衬底上还淀积有铝接触区12。除了铝接触区12正上方的敞开区之外，芯片表面都覆有绝缘钝化层14。

为了使接触区12准备焊接之用，用无极电镀法在铝接触区12的外露表面上淀积由例如锌和镍层16和18组成的“中间金属”层。该中间金属层是可以焊接的。其次，用丝网印刷法将焊糊图形涂敷到各集成电路芯片表面，从而使焊糊淀积层20位于各接触区12上。淀积层20的直径通常大于接触区12或中间金属层16，18的直径。焊糊由大约10%体积的焊剂和大约90%体积的焊料球组成。现在在大约250℃下对硅片进行焊料再熔处理（solder  reflowing  process），使焊料粘附到中间金属层，形成隆起的焊料突起22，如图1中所示。这时，焊料突起的直径与中间金属层的直径大致相当，且突起相应地隆起，因为其体积基本上保持不变。焊糊淀积层在各接触区上的体积一般估计在再熔化之后能形成30-50微火高的焊料突起。因而这时有焊料突起从集成电路芯片的各接触区12延伸。

印刷电路板（PBC）按一般方式制造，并在其上形成图形。印刷电路板一般有一个玻璃纤维和树脂基片24，上面形成有铜线路26。这时把焊接掩模28丝网印刷到PCB上，然后使之凝固。这个掩模可以使焊接过程有选择地进行，防止桥接，而且起阻挡焊料的作用，防止熔融的焊料沿铜线路26“渗漏”（wicking）。这时用溶剂进一步清理PCB，确保掩模层上的各孔眼非常干净。然后在PCB的预定部位丝网印刷上焊糊，使铜导体26上形成图形与集成电路芯片上的焊料图形互补的焊糊淀积层30。不然也可以只在PCB上涂覆上一层焊剂层。这时焊糊（或焊剂层）未完全凝固，因而发粘。