CN104485318A - 用于小间距PoP封装结构的焊球 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于小间距PoP封装结构的焊球，其特征是：包括铜核/柱，在铜核/柱表面镀覆第一镀层，在第一镀层的表面镀覆第二镀层。所述第一镀层为镍层。所述第二镀层为合金钎料层。所述铜核/柱为椭球形、矩形柱形、圆柱形或圆角矩形柱形。所述焊球为椭球形、矩形柱形、圆柱形或圆角矩形柱形。所述第一镀层的厚度为2～50μm，第二镀层的厚度为2～50μm。本发明所述用于小间距PoP封装结构的焊球，解决了PoP封装堆叠互连的坍塌、偏移问题，并且可以有效减小植球间距，适应电子封装的高度I/O发展需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于小间距PoP封装结构的焊球，属于半导体封装技术领域。
背景技术
作为目前封装高密集成的主要方式，PoP（package on package，层叠封装）得到越来越多的重视。芯片的堆叠是提高电子封装高密化的主要途径之间，PoP设计已经在业界得到比较广泛的开发和应用。
现有技术中，一般采用锡球互连的PoP解决方案，这种结构在坍塌、位移（shift）等方面存在一定难度和不足，同时需要切割、钻孔等进行两层锡球堆叠，工艺复杂、成本较高。而采用铜核球可以有效解决坍塌、位移等工艺问题，铜核球包括铜核球，在铜核球表面镀锡、镍等。但目前还没有铜核球/柱的相关报道，因此也没有具体的铜核球/柱的制备工艺出现。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于小间距PoP封装结构的焊球，解决PoP封装堆叠互连的坍塌、偏移问题，并且可以有效减小植球间距。
按照本发明提供的技术方案，所述用于小间距PoP封装结构的焊球，其特征是：包括铜核/柱，在铜核/柱表面镀覆第一镀层，在第一镀层的表面镀覆第二镀层合金钎料层。
进一步的，所述第一镀层为镍层。
进一步的，所述第二镀层为合金钎料层。
进一步的，所述铜核/柱为椭球形、矩形柱形、圆柱形或圆角矩形柱形。
进一步的，所述焊球为椭球形、矩形柱形、圆柱形或圆角矩形柱形。
进一步的，所述第一镀层采用化学法或物理法镀覆获得。
进一步的，所述第二镀层采用真空蒸镀或溅射镀获得。
进一步的，所述第一镀层采用为磁性或非磁性镀层。
进一步的，所述第二镀层采用有铅钎料或无铅钎料。
进一步的，所述第一镀层的厚度为2～50μm，第二镀层的厚度为2～50μm。
本发明所述用于小间距PoP封装结构的焊球，解决了PoP封装堆叠互连的坍塌、偏移问题，并且可以有效减小植球间距，适应电子封装的高度I/O发展需求。
附图说明
图1a为本发明所述焊球的第一种实施的示意图。
图1b为本发明所述焊球的第二种实施的示意图。
图1c为本发明所述焊球的第三种实施的示意图。
图2a为本发明所述镀镍铜核/柱的第一种实施的示意图。
图2b为本发明所述镀镍铜核/柱的第二种实施的示意图。
图2c为本发明所述镀镍铜核/柱的第三种实施的示意图。
图3a为所述焊球用于PoP封装结构的第一种实施例的示意图。
图3b为所述焊球用于PoP封装结构的第二种实施例的示意图。
图3c为所述焊球用于PoP封装结构的第三种实施例的示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
如图1a～图1c所示：所述用于小间距PoP封装结构的焊球包括铜核/柱1，铜核/柱1为椭球形、矩形柱形、圆柱形或圆角矩形柱形，在铜核/柱1表面镀覆第一镀层2，在第一镀层2的表面镀覆第二镀3层，第一镀层2采用镍层，第二镀层3采用合金钎料层（如SAC合金钎料）；所述第一镀层2的厚度为2～50μm，第二镀层3的厚度为2～50μm，第一镀层2和第二镀层层3的厚度与铜核/柱1的尺寸、质量有关；所述焊球为椭球形（如图1a所示）、矩形柱形（如图1b所示）、圆柱形或圆角矩形柱形（如图1c所示）。
如图3a～图3c所示，将本发明所述的焊球用于PoP封装结构，可以解决PoP封装堆叠互连的坍塌、偏移问题，并且可以有效减小植球间距。其中，图3a中，采用椭球形焊球，包裹的铜核球1形状为椭圆球形；图3b中，采用椭球形焊球，包裹的铜核/柱1为矩形柱形；图3c中，采用圆角矩形柱形焊球，包裹的铜核球为矩形柱形；
所述第一镀层采用为磁性或非磁性镀层；所述镍层为磁性时，镍层厚度根据铜核柱尺寸、质量、磁感强度等参数进行设计。
所述焊球的制备方法，包括以下步骤：
（1）将一定量的去离子水加入反应容器内，将一定配比的镀镍主盐置于反应容器内连续搅拌均匀，至镀镍主盐溶液完全溶解；添加pH值调节剂，使镀镍主盐溶液pH值达到8以上；
（2）将铜核球1置于镀镍主盐溶液内，连续搅拌；再将还原剂溶液加入反应容器内连续搅拌；补充还原剂及pH值调节剂，使镀镍反应的pH值维持在8以上；直至镀镍主盐溶液澄清，镀覆反应结束；取出铜核球，清洗、干燥，得到表面镀覆一层镍层的铜核/柱（如图2a～图2c所示）；
（3）将合金钎料加热熔融后，采用物理法（真空蒸镀或测射镀等）对步骤（2）得到的铜核/柱进行镀覆，从而得到本发明所述的焊球。
本实施例采用碱性镀镍方法获得表面镀覆一层镍层的铜核/柱，具有一定的电磁性能，同时在镀镍后的铜核/柱表面镀覆一层合金钎料，实现元件或基板间的电互连。本发明所述的焊球可以在Y轴方向上达到PoP堆叠设计要求，并避免传统锡球在回流过程中出现的坍塌、偏移现象。本发明所述的铜焊球根据铜核球尺寸及镀层厚度设计不同的结构类型，应用于多个领域，其中应用于PoP芯片堆叠互连，可以设计长径比（H/W）较大的球/柱，满足小间距PoP封装的应用。
Claims (10)
1.一种用于小间距PoP封装结构的焊球，其特征是：包括铜核/柱（1），在铜核/柱（1）表面镀覆第一镀层（2），在第一镀层（2）的表面镀覆第二镀层合金钎料层（3）。
2.如权利要求1所述的用于小间距PoP封装结构的焊球，其特征是：所述第一镀层（2）为镍层。
3.如权利要求1所述的用于小间距PoP封装结构的焊球，其特征是：所述第二镀层（3）为合金钎料层。
4.如权利要求1所述的用于小间距PoP封装结构的焊球，其特征是：所述铜核/柱（1）为椭球形、矩形柱形、圆柱形或圆角矩形柱形。
5.如权利要求1所述的用于小间距PoP封装结构的焊球，其特征是：所述焊球为椭球形、矩形柱形、圆柱形或圆角矩形柱形。
6.如权利要求1所述的用于小间距PoP封装结构的焊球，其特征是：所述第一镀层采用化学法或物理法镀覆获得。
7.如权利要求1所述的用于小间距PoP封装结构的焊球，其特征是：所述第二镀层采用真空蒸镀或溅射镀获得。
8.如权利要求2所述的用于小间距PoP封装结构的焊球，其特征是：所述第一镀层采用为磁性或非磁性镀层。
9.如权利要求3所述的用于小间距PoP封装结构的焊球，其特征是：所述第二镀层采用有铅钎料或无铅钎料。
10.如权利要求1所述的用于小间距PoP封装结构的焊球，其特征是：所述第一镀层（2）的厚度为2～50μm，第二镀层（3）的厚度为2～50μm。
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|---|---|---|---|---|
| CN111029324A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-04-17 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 三维微波模块电路结构及其制备方法 |
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| CN102672365A (zh) * | 2011-03-07 | 2012-09-19 | 三星半导体(中国)研究开发有限公司 | 焊球及其制造方法 |
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