[發明專利]用于將半導體器件固定到印刷線路板的系統和方法

在審

• 申請號: 201210020871.0
• 申請日: 2012-01-30
• 公開（公告）號: CN102738023A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 葉利·霍爾茲曼;保羅·布賴恩·哈菲利;羅伯特·邁克爾·斯滕斯
• 申請（專利權）人: 雷神公司
• 主分類號: H01L21/58
• 分類號: H01L21/58;H01L21/60;H01L21/56
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王萍;陳煒

技術領域

本公開涉及半導體器件封裝，并且具體地涉及用于將封裝固定到印刷線路板的系統和方法。

背景技術

現今的復雜產品常常包含用于驅動這些產品的諸如處理器和微控制器的多個器件。隨著器件數目的增加以及產品尺寸的減小，印刷線路板被用于改進器件密度。印刷線路板(PWB)(可替選地被稱為印刷電路板(PCB))容納經由印刷線路板中的電路或線路連接的許多個半導體器件。這些器件以多種方式連接到印刷線路板。一種方法是將球柵陣列(BGA)封裝焊接到印刷線路板上的傳導焊盤。

然而，這種當前方法具有其缺點。例如，PWB可能不是平面的。BGA是以嚴密公差制造的，從而確保與印刷線路板的緊密連接。此外，對于高引腳數目的器件，引腳之間的間距或距離將以毫米計。因此，如果PWB不是平面的，則BGA附接可能不具有針對板的完整的連接。在最初時，弱的連接可能引起與PWB上的其他器件的間歇的通信故障。隨著時間的推移，該連接可能變得完全斷開，致使器件不可用。

另一示例是翹曲的影響。大部分現今的PWB被構建為包括多種材料的多個層。這些材料具有不同的熱膨脹系數。當暴露于系統的規定溫度(例如，-40攝氏度到140攝氏度)時，印刷線路板的不同的層以不同的速率膨脹和收縮，因此引起印刷線路板的翹曲。隨著時間的推移，印刷線路板將變得不平并且BGA和焊料針對PWB的剛性連接將不能適應PWB的翹曲，導致BGA和PWB之間的連接斷開。

在上述情形下，現場工程師可以去除印刷線路板并且嘗試更換斷開連接的部件。當去除BGA時存在損壞印刷線路板的風險。當重新附接BGA球并且將BGA重新附接到印刷線路板時還存在減少器件壽命或者使器件永久不可用的風險。再者，在許多應用中更換部件是不可能的，因此產生了將BGA更牢固地連接到印刷線路板的需要。

發明內容

根據本發明的具體實施例，提供了一種用于通過柔性彈簧將半導體器件固定到印刷線路板的系統和方法。在具體實施例中，半導體器件封裝包括球柵陣列(BGA)。BGA耦接到多個柔性彈簧，所述柔性彈簧包括一匝或多匝并且被配置為耦接到BGA。被配置為對準并且分離彈簧的隔板附接到BGA和彈簧組件。被配置為與印刷線路板(PWB)上的焊料對準的焊接輔助件附接到PWB。BGA、彈簧和隔板組件耦接到印刷線路板(PWB)上的傳導焊盤。

本發明的一個或多個實施例的技術優點可以包括BGA和PWB之間的連接的x、y和z軸上的改進的柔性。所有方向上的改進的柔性提供了若干優點。首先，由彈簧提供的柔性連接可以使BGA針對PWB的多個連接的斷開和短路最少。其次，如果PWB因翹曲或者由極端溫度引起的收縮和膨脹而變得不平，則彈簧可以進行調整而不會危及BGA、彈簧和PWB之間的連接。

這些優點可以減少封裝和印刷線路板之間的連接的斷開和短路，因此減少了現場維修的需要。此外，對于維修需要的減少，該方法和系統可以改進產品的可靠性。在其中維修可能性最小的諸如軍事和航天的應用中，這是重要的優點。

根據下面的附圖、描述和權利要求，其他技術優點對于本領域技術人員將是顯見的。而且，盡管上文列舉了具體的優點，但是各種實施例可以包括所有或一些所列舉的優點或者沒有所列舉的優點。

附圖說明

為了更完整地理解本發明及其特征和優點，現結合附圖參照下面的描述，在附圖中：

圖1A是圖示了由于x或y軸上的移動引起的直接附接到印刷線路板(PWB)的球柵陣列(BGA)之間的連接斷開的示例的示圖；

圖1B是圖示了由于z軸上的翹曲引起的直接附接到PWB的BGA之間的連接斷開的示例的示圖；

圖2A是圖示了根據本發明的一個實施例的，用于將彈簧附接到BGA的組裝過程的示圖；

圖2B是圖示了根據本發明的一個實施例的，用于將圖2A的BGA和彈簧組件附接到PWB的組裝過程的示圖；

圖3是圖示了根據本發明的一個實施例的，其中使用彈簧連接BGA和PWB的完整附接的示圖；以及

圖4是圖示了根據本發明的一個實施例的組裝過程的流程圖。

具體實施方式