CN104916610A - 焊球和包括焊球的电路板 - Google Patents

焊球和包括焊球的电路板 Download PDF

Info

Publication number
CN104916610A
CN104916610A CN201410505957.1A CN201410505957A CN104916610A CN 104916610 A CN104916610 A CN 104916610A CN 201410505957 A CN201410505957 A CN 201410505957A CN 104916610 A CN104916610 A CN 104916610A
Authority
CN
China
Prior art keywords
soldered ball
intermediate layer
core
material forming
soldered
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410505957.1A
Other languages
English (en)
Inventor
李在彦
曹正铉
高京焕
白龙浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electro Mechanics Co Ltd filed Critical Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Publication of CN104916610A publication Critical patent/CN104916610A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0244—Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0233—Sheets, foils
    • B23K35/0238—Sheets, foils layered
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • B23K35/262—Sn as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C12/00—Alloys based on antimony or bismuth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C28/00—Alloys based on a metal not provided for in groups C22C5/00 - C22C27/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C43/00—Alloys containing radioactive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3463—Solder compositions in relation to features of the printed circuit board or the mounting process
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/04—Soldering or other types of metallurgic bonding
    • H05K2203/041—Solder preforms in the shape of solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3478—Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12681—Ga-, In-, Tl- or Group VA metal-base component

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

本发明公开了焊球和包括焊球的电路板。该焊球具有核心、中间层和表面层。在一方面，中间层在高于表面层的熔化温度的温度下熔化。在另一方面，核心由从约20℃至约110℃的整个温度范围保持液态的材料制成，中间层由一直到约270℃的温度保持固态的材料制成，以及表面层由具有约230℃至约270℃的熔化温度的材料制成。在另一方面，第一金属和第二金属是未与焊球中的另一种材料形成金属间化合物的材料。该焊球可以用在电路板中。

Description

焊球和包括焊球的电路板
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年3月10日提交至韩国知识产权局的韩国专利申请序列号10-2014-0027745的外国优先权，通过引用将其全部并入本申请。
技术领域
本发明的实施方式涉及焊球(solder ball)和包括焊球的电路板。
背景技术
根据诸如智能电话、平板PC、和笔记本电脑的各种电子产品的小型化、瘦身、轻量化的趋势，安装在此类电子产品内的各种电子组件，包括诸如电路板、CPU、通讯芯片、以及存储器件的组件也应当变得更小。同时，根据电子组件的高性能趋势，设备或者配线的密度日益增加。
同时，对于用于将诸如封装组件的电子组件耦接至电路板或者将电路板彼此耦接的凸块成型工艺(bump-forming process，凸面成型工艺)，也需要新的范式技术。
在常规的半导体倒装芯片PCB的凸块成型工艺中，主要使用利用焊膏(SP)的印刷方法。该常规的印刷方法使用包含其中混合小的金属微粒和有机物质的焊剂的糊式SP。
然而，根据凸块间距的小型化的趋势，在印刷SP时存在由于焊剂的涂抹导致诸如产生凸块桥接等的问题。
为了克服这些问题，提出微球安装方法。该微球安装方法对于微细凸块间距的实现是有利的并且具有凸块的尺寸和高度均一性高的优势。
同时，该微球由具有诸如Sn-Ag-Cu和Sn-Cu的组合物的材料制成。这些材料被广泛地用于实现SP或者焊球。
然而，当诸如易受应力损害的硅片等电子组件被耦接至由上述材料制成的常规的焊球时，诸如硅片的电子组件可能破裂。
因此，对有效缓冲在耦接过程中产生的应力的装置的需求不断增加。
发明内容
本发明的一方面是解决上述问题并且提供可以有效缓冲在耦接过程(coupling process)中产生的应力的焊球。
本发明的另一方面是提供即使在经历使用焊球的耦接过程之后，可以降低由于破裂导致的次品率的电路板。
本发明的益处不限于解决上述问题；通过以下描述，本领域技术人员将清楚地理解上文没有描述的其他技术方面。
根据本发明的一个方面，提供一种焊球，该焊球包括：核心，由在约20℃至约110℃保持液态的材料制成；中间层，由在低于约270℃的温度下保持固态的材料制成；以及表面层，由具有约230℃至约270℃的熔化温度的材料制成。
此时，形成中间层的材料可以是在约20℃至约270℃的温度条件下没有与形成核心的材料形成金属间化合物的金属。
此外，形成中间层的材料可以是在约20℃至约270℃的温度条件下没有与形成表面层的材料形成金属间化合物的金属。
此外，形成核心的材料可以包括选自Ga和Cs的至少一种材料。
此外，形成核心的材料可以包括选自Ga-Al、Ga-Bi、Ga-In、Ga-Sn、Ga-Zn、Ga-Zn-Sn、Bi-Pb-Sn、Bi-Pb-Sn-Cd、Bi-Pb-In-Sn-Cd及Bi-Pb-In-Sn-Cd-Ti中的至少一种材料。
此外，形成核心的材料可以包括选自Ga、Cs、Ga-Al、Ga-Bi、Ga-In、Ga-Sn、Ga-Zn、Ga-Zn-Sn、Bi-Pb-Sn、Bi-Pb-Sn-Cd、Bi-Pb-In-Sn-Cd、以及Bi-Pb-In-Sn-Cd-Ti的至少一种材料，和形成中间层的材料可以包括选自Al、Zn、以及Pb的至少一种材料。
此外，形成表面层的材料可以包括Sn。
根据本发明的另一方面，提供一种电路板，该电路板包括：设置在电路板的至少一个表面上的根据上述方面的焊球；和导电图案。
此外，选自有源器件、无源器件、印刷电路板、以及半导体封装件的至少一个可以耦接至焊球。
根据本发明的另一方面，提供一种焊球，该焊球包括：核心，由第一金属制成；中间层，由第二金属制成；以及表面层，由第三金属制成，其中，第一金属和第二金属可以是在约20℃至约270℃的温度条件下没有形成金属间化合物的材料。
此时，核心可以由在约20℃至约110℃保持液态的材料制成，中间层可以由在低于约270℃的温度下保持固态的材料制成，和表面层可以由具有约230℃至约270℃的熔化温度的材料制成。
此外，中间层可被设置为覆盖核心的外侧，和表面层可以被设置为覆盖中间层。
此外，形成核心的材料可以包括选自Ga、Cs、Ga-Al、Ga-Bi、Ga-In、Ga-Sn、Ga-Zn、Ga-Zn-Sn、Bi-Pb-Sn、Bi-Pb-Sn-Cd、Bi-Pb-In-Sn-Cd、以及Bi-Pb-In-Sn-Cd-Ti的至少一种材料，和形成中间层的材料可以包括选自Al、Zn、以及Pb的至少一种材料。
此外，形成表面层的材料可以包括Sn。
根据本发明的另一方面，焊球包括核心、中间层、以及表面层。中间层具有比表面层和核心的熔点高的熔点。
其他方面和/或优点将部分地在接下来说明中阐述，部分将从说明书中显而易见，或者通过本发明的实践可以获悉。
附图说明
从下列实施方式的描述并且结合附图，本发明的总体发明构思的这些和/或其他方面以及优点将变得显而易见且更容易理解，在附图中：
图1是示意性地示出了根据本发明的实施方式的焊球的截面图；
图2A是示出根据本发明的实施方式的在焊球上进行回流处理之前的材料状态的示图；
图2B是示出根据本发明的实施方式的在焊球上进行回流处理时的材料状态的示图；
图3A是示意性地示出了根据本发明的实施方式的电路板的截面图；
图3B是示意性地示出了根据本发明的另一个实施方式的电路板的截面图；
图4A是示意性地示出取决于Ga和Al的比率与温度的状态的金属相图；
图4B是示意性地示出取决于Ga和Bi的比率与温度的状态的金属相图；
图4C是示意性地示出取决于Ga和In的比率与温度的状态的金属相图；
图4D是示意性地示出取决于Ga和Sn的比率与温度的状态的金属相图；
图4E是示意性地示出取决于Ga和Zn的比率与温度的状态的金属相图；
图5A是示意性地示出取决于Cs和Sn的比率与温度的状态的金属相图；
图5B是示意性地示出取决于Bi和Cs的比率与温度的状态的金属相图；和
图5C是示意性地示出取决于In和Cs的比率与温度的状态的金属相图。
具体实施方式
通过参考以下结合附图详细描述的实施方式，本发明的优点和特征以及实现本发明的方法将是显而易见的。然而，本发明并不局限于以下公开的实施方式且可以以各种不同的形式实现。提供实施方式仅是为了完善本发明的公开内容和为了向本领域技术人员充分表现本发明的范围。通篇说明书，相同的附图标记指代相同的元件。
本文中使用的术语是用来解释实施方式，而不是限制本发明。在整个说明书中，除非上下文另有明确的指示，否则单数形式也包括复数形式。本文中使用的术语“包括”和/或“包含”除了上面提及的组件、步骤、操作和/或器件之外，并不排除另一种组件、步骤、操作和/或器件的存在和附加。
为了说明的简便和清晰，附图示出了构造的一般形式，并且可以省略已知的特征和技术的描述和细节，以避免不必要地使本发明的描述的实施方式的讨论变得晦涩。此外，在附图中的元件不一定按比率绘制。例如，在附图中的一些元件的尺寸可相对于其他元件放大，以帮助提高对本发明的实施方式的理解。不同附图中的相同附图标记表示相同的元件。
在说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果有的话)是用于区分相似的元件，并且不一定用于描述描述特定的顺序或时间顺序。应当理解，在合适的情况下，如此使用的术语可互换，因此，例如，本文中描述的本发明的实施方式能够按本文中示出的或另外描述的那些顺序之外的顺序来操作。类似地，如果在本文中方法被描述为包括一系列步骤，如本文中呈现的这些步骤的顺序不一定是可以执行这些步骤的唯一的顺序，并且某些所述步骤可以被省略和/或本文中未描述的某些其他步骤可被添加至该方法。此外，术语“包含”、“包括”、“具有”和其任何变形，旨在涵盖非排他性的包括，因此，包含一组元件的工艺、方法、物品或设备不一定限于那些元件，而是可包括未明确列出的或对这些工艺、方法、物品或设备所固有的其他元件。
在本说明书和权利要求书中的术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“上”、“下”等(如果有的话)是用于描述的目的，并且不一定用于描述永久的相对位置。应当理解，在合适的情况下，如此使用的术语可互换，因此，例如，本文中描述的本发明的实施方式能够按本文中示出的或另外描述的那些方位之外的方位来操作。如本文中使用的术语“耦接”被定义为以电的或非电的方式直接地或间接地连接。本文中被描述为彼此“邻近”的对象可以是彼此物理接触、彼此之间非常接近或在相同的一般区域或作为彼此的范围中，视使用短语的上下文情况而定。本文中短语“在一个实施方式中”的出现不一定都指相同的实施方式。
在下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施方式的配置和操作效果。
图1是示意性地示出了根据本发明的实施方式的焊球100的截面图。
参考图1，根据本发明的实施方式的焊球100可以包括核心110、中间层120、以及表面层130。
此时，核心110可以被设置在焊球100的中心，中间层120可以形成为覆盖核心110的外表面，和表面层130可以形成为覆盖中间层120。
即，在实施方式中，焊球100可以被实现为由核心110-中间层120-表面层130组成的三层结构。
此外，核心110、中间层120、以及表面层130中的至少一个可以具有大致的球形或者椭圆形状。
同时，核心110可以由在室温下保持液态的材料制成。
以及中间层120可以由甚至在相对高温的环境中保持固态的材料制成。
此外，表面层130可以由在室温下保持固态和在预定温度之上的高温环境中变成液态的材料制成。
在实施方式中，核心110可以由在20至110℃保持液态的材料制成，中间层120可以由在低于270℃的温度下保持固态的材料制成，和表面层130可以由具有230至270℃的熔化温度的材料制成。
在使用焊球100的耦接过程中可以进行回流处理。此时，当回流处理被执行时，可以向耦接部提供热风以将焊球100加热至230至270℃的范围。
因此，根据本发明的实施方式的焊球100的核心110-中间层120-表面层130的状态在回流处理之前可以是液体-固体-固态，在回流处理期间可以是液体-固体-液态，并且在回流处理结束时恢复至液体-固体-固态，即，在回流处理之前的状态。
图2A是示出在根据本发明的实施方式的焊球100上执行回流处理之前的材料状态的示图，和图2B是示出在根据本发明的实施方式的焊球100上执行回流处理时的材料状态的示图。
参考图2A和图2B，应理解，核心110、中间层120、以及表面层130的状态在回流处理之前和在回流处理期间如上所述改变。
如上所述，因为即使在回流处理期间也保持固态的中间层120覆盖在室温下保持液态的核心110的外侧，所以可以在进行回流处理的过程中通过焊球100使由于施加至焊球100和耦接至焊球100的电子组件的热冲击导致的应力缓和。
同时，根据本发明的实施方式的焊球100可以实现为即使进行回流处理也不用在焊球100内形成金属间化合物(IMC)。
在实施方式中，中间层120可以由在20至270℃的温度条件下没有与形成核心110的材料形成IMC的金属制成。
此外，中间层120可以由在20至270℃的温度条件下没有与形成表面层130的材料形成IMC的金属制成。
IMC具有易碎的特性是常见的。因此，当在焊球100中形成IMC或者根据回流处理的进程产生的应力可能被强烈地反射至除了焊球100之外的位置时，可能降低焊球100的延展性。
同时，存在降低诸如硅片的电子组件的介电损耗的成就。这里，为了减小硅片的介电损耗，可以利用多孔Si实现硅片或者可以通过在Si之间的空间中填充空气实现硅片。然而，当以这种方法实现硅片时，可以相对削弱硅片的耐应力。
因此，当诸如具有比焊球100低的耐应力的硅片的电子组件被耦接至常规的典型焊球时，电子组件可能被耦接过程中产生的应力裂开。
然而，在根据本发明的实施方式的焊球100中，由于上文描述的相变特性和核心110-中间层120-表面层130没有形成IMC的特性的至少一个可以明显地减小耦接至焊球100的电子组件的破裂的危险。
即，在使用焊球100的耦接电子组件等的过程中，可以有效地缓解(relax)由于不同材料之间的热膨胀系数的差值产生的热应力。
同时，在实施方式中，核心110可以由Ga或者Cs的一个组分材料制成。此外，在另一个实施方式中，核心110可以由选自由Ga-Al、Ga-Bi、Ga-In、Ga-Sn、Ga-Zn、Ga-Zn-Sn、Bi-Pb-Sn、Bi-Pb-Sn-Cd、Bi-Pb-In-Sn-Cd、以及Bi-Pb-In-Sn-Cd-Ti组成的组中的材料制成。
这些材料具有11℃至109℃的熔化温度。因此，它们可以在室温环境，具体地在20℃至110℃的温度条件下，保持液态。
以及形成中间层120的材料可以选自由Al、Zn、以及Pb组成的组中。
此外，表面层130可以由包含Sn的材料制成。
图4A至图4E是金属相图，其中图4A至图4E分别示意性地示出了取决于Ga和Al的比率与温度的状态，取决于Ga和Bi的比率与温度的状态，取决于Ga和In的比率与温度的状态，取决于Ga和Sn的比率与温度的状态，以及取决于Ga和Zn的比率与温度的状态。此外，图5A至图5C是金属相图表，其中，图5A至图5C分别示意性地示出了取决于Cs和Sn的比率与温度的状态，取决于Bi和Cs的比率与温度的状态，以及取决于In和Cs的比率与温度的状态。
参考图4A至图4E，将理解，当核心110、中间层120、和表面层130利用上述材料实现时，在焊球100中没有形成IMC。特别地，即使焊球100被放入根据回流处理的最高温度的270℃的温度条件中，也不可能形成IMC。
另一方面，参考图5A至图5C，当利用包括Cs的合金实现核心时，可能在焊球中形成IMC。因此，可以通过焊球缓冲在使用焊球的耦接电子组件或者基板的过程中产生的应力的程度可能被降低。
图3A是示意性地示出了根据本发明的实施方式的电路板200的截面图，和图3B是示意性地示出了根据本发明的另一个实施方式的电路板200的截面图。
参考图3A，根据本发明的实施方式的电路板200可以包括上述焊球100。在实施方式中，焊球100可以与设置在第一基板210的外表面上的第一导电图案220接触。此时，第一导电图案220可以是焊料连接焊盘。此外，阻焊剂230可以设置为在暴露第一导电图案220的至少一部分时防止第一基板210的其他区域被焊球100污染。并且焊球100可以与阻焊剂230接触以加固耦接。
同时，在附图中，虽然简单地示出第一基板210，但是可以在第一基板210中嵌入电子组件或者第一基板200可以具有多层结构。此外，在具有多层结构的第一基板200中，可以在各自的层上进一步设置由导电材料制成的电路图案或者可以进一步设置用于层之间的连接的通孔。
参考图3B，在根据本发明的实施方式的电路板200中，诸如有源器件、无源器件、印刷电路板300、以及半导体封装件的电子组件可以被耦接至焊球100。即，焊球100的一侧可以与第一基板210的第一导电图案220接触，并且电子组件可以被耦接至焊球100的另一侧。
虽然图3B示出电子组件是包括第二基板310和第二导电图案320的印刷电路板300的情形，其仅为示例，并且明显地，各种电子组件可以被耦接至焊球100。
然而，因为在电子元件之中，上述的硅片，具体地由多孔Cs或者在Cs之间的空间中填充气体的材料制成的硅片具有非常弱的耐应力，所以可以进一步突出通过上述焊球100进行耦接来防止破裂的效果。
根据本发明的实施方式，可以使用焊球有效地缓冲在耦接过程中产生的应力。
此外，使用焊球可以减小即使电路板经历耦接过程情况下由于破裂导致的次品率。
虽然已示出和描述一些实施方式，本领域技术人员应理解，在不背离本发明的原理和精神的情况下，可以在这些实施方式中做出改变，本发明的范围被限定在权利要求及其等同物中。

Claims (19)

1.一种焊球，包括：
核心，由从约20℃至约110℃的整个温度范围保持液态的材料制成；
中间层，由一直到约270℃的温度保持固态的材料制成；以及
表面层，由具有约230℃至约270℃的熔化温度的材料制成。
2.根据权利要求1所述的焊球，其中，形成所述中间层的材料是在约20℃至约270℃的整个温度范围不与形成所述核心的材料形成金属间化合物的金属。
3.根据权利要求2所述的焊球，其中，形成所述中间层的材料是在约20℃至约270℃的整个温度范围不与形成所述表面层的材料形成金属间化合物的金属。
4.根据权利要求1所述的焊球，其中，形成所述中间层的材料是在约20℃至约270℃的整个温度范围不与形成所述表面层的材料形成金属间化合物的金属。
5.根据权利要求1所述的焊球，其中，形成所述核心的材料包括从Ga和Cs中选择的至少一种材料。
6.根据权利要求1所述的焊球，其中，形成所述核心的材料包括从Ga-Al、Ga-Bi、Ga-In、Ga-Sn、Ga-Zn、Ga-Zn-Sn、Bi-Pb-Sn、Bi-Pb-Sn-Cd、Bi-Pb-In-Sn-Cd以及Bi-Pb-In-Sn-Cd-Ti中选择的至少一种材料。
7.根据权利要求1所述的焊球，其中，形成所述核心的材料包括从Ga、Cs、Ga-Al、Ga-Bi、Ga-In、Ga-Sn、Ga-Zn、Ga-Zn-Sn、Bi-Pb-Sn、Bi-Pb-Sn-Cd、Bi-Pb-In-Sn-Cd以及Bi-Pb-In-Sn-Cd-Ti中选择的至少一种材料，并且
形成所述中间层的材料包括从Al、Zn和Pb中选择的至少一种材料。
8.根据权利要求7所述的焊球，其中，形成所述表面层的材料包含Sn。
9.一种电路板，包括：
根据权利要求1所述的焊球，设置在所述电路板的至少一个表面上；以及
导电图案。
10.根据权利要求9所述的电路板，其中，选自有源器件、无源器件、印刷电路板以及半导体封装件中的至少一个被耦接至所述焊球。
11.一种焊球，包括：
核心，由第一金属制成；
中间层，由第二金属制成；以及
表面层，由第三金属制成，
其中，所述第一金属和所述第二金属是在约20℃至约270℃的整个温度范围不与所述焊球中的另一种材料形成金属间化合物的材料。
12.根据权利要求11所述的焊球，其中，所述核心由从约20℃至约110℃的整个温度范围保持液态的材料制成，
所述中间层由一直到约270℃的温度保持固态的材料制成，以及
所述表面层由具有约230℃至约270℃的熔化温度的材料制成。
13.根据权利要求12所述的焊球，其中，所述中间层被设置为覆盖所述核心的外侧，并且
所述表面层被设置为覆盖所述中间层。
14.根据权利要求11所述的焊球，其中，形成所述核心的材料包括从Ga、Cs、Ga-Al、Ga-Bi、Ga-In、Ga-Sn、Ga-Zn、Ga-Zn-Sn、Bi-Pb-Sn、Bi-Pb-Sn-Cd、Bi-Pb-In-Sn-Cd以及Bi-Pb-In-Sn-Cd-Ti中选择的至少一种材料，并且
形成所述中间层的材料包括从Al、Zn和Pb中选择的至少一种材料。
15.根据权利要求14所述的焊球，其中，形成所述表面层的所述材料包含Sn。
16.一种焊球，包括：
核心；
中间层；以及
表面层，
所述中间层具有比所述表面层的熔点和所述核心的熔点高的熔点。
17.根据权利要求16所述的焊球，其中，当所述焊球在室温下时，所述核心、所述中间层和所述表面层分别处于液态、固态和固态。
18.根据权利要求16所述的焊球，其中，当所述焊球被加热到约230℃至约270℃的范围中的温度时，所述核心、所述中间层和所述表面层分别处于液态、固态和液态。
19.根据权利要求18所述的焊球，其中，所述中间层由当所述焊球被加热到约230℃至约270℃的范围中的温度时不与形成所述核心的材料形成金属间化合物并且不与形成所述表面层的材料形成金属间化合物的材料制成。
CN201410505957.1A 2014-03-10 2014-09-26 焊球和包括焊球的电路板 Pending CN104916610A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140027745A KR20150105777A (ko) 2014-03-10 2014-03-10 솔더볼 및 이를 포함하는 회로 기판
KR10-2014-0027745 2014-03-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104916610A true CN104916610A (zh) 2015-09-16

Family

ID=54016446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410505957.1A Pending CN104916610A (zh) 2014-03-10 2014-09-26 焊球和包括焊球的电路板

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20150251278A1 (zh)
JP (1) JP2015168007A (zh)
KR (1) KR20150105777A (zh)
CN (1) CN104916610A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111283345A (zh) * 2020-04-02 2020-06-16 深圳群崴半导体材料有限公司 焊球结构、焊料以及制作方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6892621B1 (ja) * 2020-09-10 2021-06-23 千住金属工業株式会社 核材料、電子部品及びバンプ電極の形成方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5170930A (en) * 1991-11-14 1992-12-15 Microelectronics And Computer Technology Corporation Liquid metal paste for thermal and electrical connections
US6562217B1 (en) * 1997-04-17 2003-05-13 Sekisui Chemical Co., Ltd. Method and device for manufacturing conductive particles
CN1826664A (zh) * 2003-05-22 2006-08-30 夏普株式会社 导电球、电子部件电极的形成方法和电子部件以及电子设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3348528B2 (ja) * 1994-07-20 2002-11-20 富士通株式会社 半導体装置の製造方法と半導体装置及び電子回路装置の製造方法と電子回路装置
US6337445B1 (en) * 1998-03-16 2002-01-08 Texas Instruments Incorporated Composite connection structure and method of manufacturing
JP2000091383A (ja) * 1998-09-07 2000-03-31 Ngk Spark Plug Co Ltd 配線基板
US7265045B2 (en) * 2002-10-24 2007-09-04 Megica Corporation Method for fabricating thermal compliant semiconductor chip wiring structure for chip scale packaging
US8809181B2 (en) * 2012-11-07 2014-08-19 Intel Corporation Multi-solder techniques and configurations for integrated circuit package assembly

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5170930A (en) * 1991-11-14 1992-12-15 Microelectronics And Computer Technology Corporation Liquid metal paste for thermal and electrical connections
US6562217B1 (en) * 1997-04-17 2003-05-13 Sekisui Chemical Co., Ltd. Method and device for manufacturing conductive particles
CN1826664A (zh) * 2003-05-22 2006-08-30 夏普株式会社 导电球、电子部件电极的形成方法和电子部件以及电子设备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111283345A (zh) * 2020-04-02 2020-06-16 深圳群崴半导体材料有限公司 焊球结构、焊料以及制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20150251278A1 (en) 2015-09-10
JP2015168007A (ja) 2015-09-28
KR20150105777A (ko) 2015-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8920934B2 (en) Hybrid solder and filled paste in microelectronic packaging
JP4617978B2 (ja) 配線基板の製造方法
US10076037B2 (en) Printed circuit board, electronic device, and manufacturing method of printed circuit board
CN103219299A (zh) 集成电路封装组件及其形成方法
US9198284B2 (en) Circuit board and method for manufacturing same
US7810702B2 (en) Solder standoffs for injection molding of solder
US20120125556A1 (en) Solder mold plates used in packaging process and method of manufacturing solder mold plates
TW201709451A (zh) 基板於基板上之封裝技術
CN104916610A (zh) 焊球和包括焊球的电路板
JP2018137276A (ja) プリント回路板およびその製造方法、並びに電子機器
CN1874654B (zh) 焊接方法、电子部件和部件调换方法
US20200373268A1 (en) Substrate, electronic substrate, and method for producing electronic substrate
JP2009021465A (ja) 半導体装置実装構造体およびその製造方法ならびに半導体装置の剥離方法
US7743491B2 (en) Mounting method of passive component
JP2011166096A (ja) 表面実装デバイス及びプリント基板、並びに、それらを用いた表面実装デバイスの実装構造体
JP2008047825A (ja) 回路基板及びその製造方法、並びに半導体装置及びその製造方法
JP6929658B2 (ja) プリント回路板の製造方法、プリント回路板、および電子機器
KR100437278B1 (ko) 반도체 플립칩 패키지 제조방법
JP2017022190A (ja) 実装構造体
JP6723389B2 (ja) はんだボールを備えたパッケージング構造、及びパッケージング構造を製造する方法
US20100053923A1 (en) Semiconductor device and circuit board assembly
JPH08316619A (ja) プリント配線板及びその製造方法
KR101030949B1 (ko) 중공 에폭시 솔더볼 및 이를 포함하는 반도체 패키지
JP2009260068A (ja) 電子部品実装装置及びその製造方法
JP2001094244A (ja) パッケージの実装方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150916

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication