CN112317900A - 利用光子焊接技术的选择性焊接 - Google Patents

Abstract

本公开涉及利用光子焊接技术的选择性焊接。本公开描述了电子组装方法和结构。在一个实施方案中，一种电子组装方法包括将电子部件和布线衬底放在一起，以及将大面积光子焊接光脉冲朝向该电子部件引导以将该电子部件粘结到该布线衬底。

Description

利用光子焊接技术的选择性焊接

相关专利申请

本专利申请要求于2019年8月5日提交的美国临时申请62/882,997的优先权以及于2020年3月30日提交的美国非临时申请16/834,471的优先权，前述提及的申请以引用方式并入本文。

技术领域

本文所述的实施方案涉及微电子封装技术，并且更具体地涉及光子焊接。

背景技术

微电子封装已广泛采用用于粘结电子部件的焊接技术。在广泛采用的常规广域焊接工艺中，将粘结衬底和与之粘结的所有部件全部加热至高于焊料回流温度。此类质量回流可能需要所有材料能够承受焊料回流温度(例如，大于215℃)和保压时间(通常为约几分钟)。关于质量回流的附加考虑因素包括用于未充分填充的电子部件的焊料挤出。在一些应用中已采用选择性焊接技术诸如激光焊接和热风焊接，以避免例如对被粘结的电子部件、衬底或相邻部件的高温暴露。

最近已提出大面积光子焊接作为用于将芯片焊接到低温衬底的方法。在这种方法中，高功率闪光灯(例如，氙)以脉冲方式发出高强度闪光脉冲，该高强度闪光脉冲被粘结的芯片而非粘结衬底选择性地吸收。

发明内容

本公开描述了电子组装方法和结构。在一个实施方案中，一种电子组装方法包括将电子部件和布线衬底放在一起，以及将大面积光子焊接光脉冲朝向该电子部件引导以将该电子部件粘结到该布线衬底。本公开描述了可遮蔽敏感电子部件以免暴露于光脉冲的多种结构。本文所公开的组装方法还可应用于布线衬底的接合。

附图说明

图1是根据一个实施方案的包括选择性光子焊接的电子组装方法的流程图。

图2是根据一个实施方案的将电子部件选择性光子焊接到透明布线衬底的横截面侧视图图示。

图3是根据一个实施方案的将透明布线衬底选择性光子焊接到不透明布线衬底的横截面侧视图图示。

图4是根据一个实施方案的将透明电子部件选择性光子焊接到布线衬底的横截面侧视图图示。

图5是根据一个实施方案的包括选择性光子焊接的电子组装方法的流程图。

图6A至图6B是根据实施方案的利用位于电子部件的阴影外部的金属接线层将该电子部件选择性光子焊接到布线衬底的横截面侧视图图示。

图7是根据一个实施方案的利用外部引线将电子部件选择性光子焊接到布线衬底的横截面侧视图图示。

图8A是根据一个实施方案的暴露的金属引线的选择性光子焊接的横截面侧视图图示。

图8B是根据一个实施方案的印刷互连件的选择性光子焊接的横截面侧视图图示。

图9是根据一个实施方案的将封盖选择性光子焊接到布线衬底的横截面侧视图图示。

图10A是根据一个实施方案的将电子部件双侧选择性光子焊接到布线衬底的横截面侧视图图示。

图10B至图10C是根据实施方案的将电子部件选择性光子焊接到金属接线层桥接部上的横截面侧视图图示。

图10D是根据一个实施方案的金属接线层桥接部上的电子部件的示意性俯视图。

图11是根据一个实施方案的利用后侧导电材料将电子部件选择性光子焊接到布线衬底的横截面侧视图图示。

图12A是根据一个实施方案的通过经由电子部件中的电路传递热量将电子部件选择性光子焊接到布线衬底的横截面侧视图图示。

图12B是根据一个实施方案的与导电平面耦接的焊盘的顶视图图示。

图12C是根据一个实施方案的通过经由电子部件中的电路传递热量将电子部件选择性光子焊接到布线衬底的横截面侧视图图示。

图13是根据一个实施方案的包括通过通孔开口的选择性光子焊接的电子组装方法的流程图。

图14A是根据一个实施方案的通过使焊料材料回流穿过位于布线衬底中的通孔开口将电子部件选择性光子焊接到布线衬底的横截面侧视图图示。

图14B至图14D是根据实施方案的在回流之前的焊料材料位置的特写横截面侧视图图示。

图15A是根据一个实施方案的通过使焊料材料回流穿过位于布线衬底中的通孔开口对布线衬底进行选择性光子焊接的横截面侧视图图示。

图15B至图15D是根据实施方案的在回流之前的焊料材料位置的特写横截面侧视图图示。

具体实施方式

实施方案描述了利用光子焊接的选择性焊接技术以及相关联的结构。选择性焊接工艺可将光子光透射限制在选择区域，并且利用不同材料的不同光能吸收速率。

已经观察到，传统的选择性焊接技术诸如激光焊接和热风焊接在具体实施中具有相关联的挑战。例如，利用激光焊接可能很难控制熔融焊料温度，这也可能损坏部件。另外，激光焊接是逐个焊盘进行的，并且具有很低的每小时单位产量(UPH)。另外，热风焊接也具有空气控制和低UPH的相关联的问题。

根据实施方案的选择性焊接方法和结构可允许低温材料诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)柔性衬底与高温焊料一起使用，并且使对相邻部件的热影响最小化。选择性焊接方法和结构还可允许在短时间(约几秒)内进行大面积(例如，晶圆或面板级)选择性焊接。此外，本文所述的选择性焊接方法和结构可利用多种热活化的导电粘结材料来实现，包括焊料材料，以及烧结膏(例如，银膏、铜膏)、快速固化材料、导电环氧树脂等。此外，选择性焊接方法和结构可允许具有高活化温度的粘结材料(诸如液相线温度高于217℃的高温焊料)与需要保持在高活化温度以下的敏感电子部件或布线衬底(例如，焊接回流、烧结、固化)结合使用。

在各种实施方案中，参照附图来进行描述。然而，某些实施方案可在不存在这些具体细节中的一个或多个具体细节或者不与其他已知的方法和构型相结合的情况下被实施。在以下的描述中，示出许多具体细节诸如特定构型、尺寸和工艺等，以提供对实施方案的透彻理解。在其他情况下，未对熟知的半导体工艺和制造技术进行特别详细地描述，以免不必要地模糊实施方案。整个说明书中所提到的“一个实施方案”是指结合实施方案所描述的特定特征、结构、构型或特性被包括在至少一个实施方案中。因此，整个说明书中多处出现短语“在一个实施方案中”不一定是指相同的实施方案。此外，特定特征、结构、构型或特性可以任何适当的方式组合在一个或多个实施方案中。

本文所使用的术语“在…之上”、“在…上方”、“至”、“在…之间”、“跨越”和“在…上”可指一层相对于其他层的相对位置。一层相对于另一层来说为“在…之上”、“在…上方”、“跨越”或“在…上”或者粘结“至”另一层或者与另一层“接触”可为直接与其他层接触或可具有一个或多个居间层。一层在多层“之间”可为直接与该多层接触或可具有一个或多个居间层。

现在参见图1，其提供了根据一个实施方案的包括选择性光子焊接的电子组装方法的流程图。为了简洁和清楚起见，同时论述图1的顺序与图2至图4的横截面侧视图图示。具体地，根据实施方案，图2示出了将电子部件130(诸如器件180)选择性光子焊接到透明布线衬底110，图3示出了将电子部件130(诸如透明布线衬底190)选择性光子焊接到不透明布线衬底110，并且图4示出了将透明电子部件130(诸如器件180)选择性光子焊接到布线衬底110。

根据本文所述的所有实施方案的电子部件130可以是多种器件180，包括芯片、封装件、二极管、传感器(包括有源器件和无源器件两者)，以及布线衬底190诸如刚性或柔性布线衬底。实质上，实施方案可适用于任何焊盘到焊盘的连接。简要参见图9所示的实施方案，此类选择性焊接技术用于将封盖900接合到布线衬底110，其中封盖900还用于阻挡光透射到封盖覆盖的电子部件130。

再次参见图1，在一个实施方案中，一种电子组装方法包括在操作1010处，将电子部件130和布线衬底110放在一起，其中热活化的粘结材料140位于电子部件130和布线衬底110之间的该电子部件的阴影中。根据本文所述实施方案的示例性热活化粘结材料140包括焊料材料(例如焊料凸块)以及烧结膏(例如银膏、铜膏)、快速固化材料、导电环氧树脂等。如本文所述，在示例性顶视图图示中，阴影由与布线衬底110重叠的电子部件130的轮廓(周长)所限定的区域来表示。因此，直接位于电子部件130和布线衬底110之间的区域将在电子部件130的阴影内。在操作1020处，从光源引导光脉冲150并透射穿过布线衬底110或电子部件130以活化(例如，回流、烧结、固化)粘结材料140。

在图2所示的实施方案中，光脉冲150通过布线衬底110的底侧114并朝向粘结材料140透射，以活化粘结材料。如图所示，布线衬底110包括顶侧112和底侧114。电子部件130包括顶侧132和底侧134。布线衬底110还可包括透明层120、位于透明层120的顶侧121上的多个金属接合焊盘116。附加布线层可包括在透明层120的顶侧121上或透明层120内。在一个实施方案中，粘结材料140是多个高温焊料凸块。布线衬底110可另外包括位于透明层120的顶侧121上的覆盖膜122，以及位于覆盖膜122中的多个开口124，该多个开口暴露出位于透明层120的顶侧121上的多个金属接合焊盘116。覆盖膜122可由合适的绝缘材料诸如聚合物或氧化物形成。例如，覆盖膜122可以是焊料掩膜材料，诸如环氧树脂。

根据实施方案的电子组装方法可利用大面积但局部的光子焊接技术来允许敏感电子部件(例如，需要保持在高温焊料回流温度以下的部件)的高温焊接(例如，液相线温度高于217℃的焊料材料)。因此，特定构型可使电子部件与热量隔离。仍参见图2，覆盖膜122可被设计成通过吸收或反射来大体上阻挡光脉冲150朝向电子部件130的透射。因此，光脉冲在电子部件130的阴影中基本上被吸收或反射。然而，透射到接合焊盘116的光脉冲被该接合焊盘吸收，并且作为导热金属材料的热量被传递到粘结材料140以将布线衬底110的接合焊盘116接合到电子部件130的金属接触焊接136。

如本文所用，短语“基本上阻挡”、“基本上吸收”、“基本上反射”光子焊接光脉冲的透射或对该光子焊接光脉冲的透射为“基本上透明”在一般意义上用于表征考虑到所采用的光子焊接技术的一些非粘结层材料。例如，基本上阻挡光子焊接光脉冲的透射的特征可通过吸收或反射来阻挡大于90％的光子焊接光脉冲。基本上透明的特征可透射大于90％的光子焊接光脉冲。在一些实施方案中，光子焊接光脉冲可处于紫外-红外(UV-IR)光谱中，但实施方案不一定限于此范围并且可基于所选择材料的吸收速率而变化。对光子焊接光脉冲150透射的阻挡可足够充分，使得电子部件不被加热到活化(例如，回流、烧结、固化)粘结材料140所需的相同温度。在一些实施方案中，粘结材料140(例如，黑色焊膏、黑色焊球)可另外被设计用于吸收光子焊接光脉冲150。

根据一些实施方案，覆盖膜122用作光掩模以基本上阻挡光脉冲。在一个实施方案中，覆盖膜122被表征为用于基本上阻挡/吸收光脉冲的透射(例如，大于90％)的吸光材料或不透明材料。例如，吸光材料可为深色，例如黑色。此外，覆盖膜122可为具有低热导率的绝缘材料，使得热量不像金属接合焊盘那样有效地传递。吸光材料还可被表征为不具有或具有低(例如，小于10％)的光反射率。相反地，覆盖膜122可被表征为用于基本上阻挡/反射(例如，大于90％)光脉冲的反射材料。例如，光脉冲可朝向并穿过透明层(例如，衬底)120并且反射回来。反射可足够充分，使得电子部件不被加热到活化粘结材料140所需的相同温度。在一个实施方案中，反射材料为浅色，例如白色。

在一个实施方案中，电子组件100包括电子部件130、布线衬底110(其包括顶侧112和底侧114)，其中布线衬底110的顶侧112包括多个金属接合焊盘116。粘结材料140位于电子部件130和布线衬底110之间的该电子部件的阴影中。在各种实施方案中，电子部件130或透明层120对于光子焊接光脉冲150是基本上透明的。布线衬底可包括覆盖膜122和位于该覆盖膜中暴露多个金属接合焊盘116的多个开口124。覆盖膜122可覆盖电子部件130和布线衬底110之间的该电子部件的整个阴影，减去暴露多个金属接合焊盘116的多个开口124。这可促成基本上阻挡光子焊接光脉冲150波长，这可另外通过覆盖膜122的材料选择和掺杂/颜色来促成。在一个实施方案中，覆盖膜122(例如，黑色膜)基本上阻挡/吸收光子焊接光脉冲。在一个实施方案中，覆盖膜122(例如，白色膜)基本上阻挡/反射光子焊接光脉冲。

现在参见图3，在所示的实施方案中，光脉冲150可被引导穿过电子部件130的顶侧132并朝向粘结材料140以活化(例如，回流、烧结、固化)粘结材料。在此类实施方案中，电子部件130的主体对光脉冲基本上透明。在该响应中，基本上透明允许充分传递光脉冲150穿过电子部件130的主体以活化(例如，回流、烧结、固化)粘结材料140。如图所示，电子部件130可包括金属接触焊盘136，该金属接触焊盘将选择性地吸收光脉冲150，并且将热量传递到粘结材料140以用于活化(例如，回流、烧结、固化)。在所示的具体实施方案中，电子部件130为透明布线衬底190。因此，图示实施方案将两个布线衬底接合，这两个布线衬底可以是刚性的或柔性的。在一个实施方案中，电子组件100的电子部件130是对光子焊接光脉冲基本上透明的第二布线衬底190。

图4示出了包括透明器件180作为电子部件130的实施方案。在示例性具体实施中，器件180由硅主体形成，该硅主体可足够薄(例如，小于200μm)以对光脉冲150基本上透明。在一个实施方案中，电子组件100的电子部件130是厚度小于200μm的硅器件，其对光子焊接光脉冲是透明的。

现在参见图5，其提供了根据实施方案的包括借助导热材料的暴露部分进行选择性光子焊接的电子组装方法的流程图。为了简洁和清楚起见，同时论述图5的顺序与图6A至图12C的横截面侧视图图示。在一个实施方案中，一种电子组装方法包括：在操作5010处，将电子部件130和布线衬底110放在一起；以及在操作5020处，将光脉冲150从光源朝向位于电子部件130与布线衬底110之间的该电子部件的阴影外部的导热材料的一部分引导。导热材料可以是根据实施方案的多种结构，诸如布线衬底的金属接线层(包括布线层和/或金属接合焊盘)、附接到布线衬底的金属接线层、用于引线粘结的引线、封盖等。在操作5030处，热能通过导热材料传递到粘结材料以活化该粘结材料，该粘结材料在电子部件130和布线衬底110之间形成导电焊点。

图6A是根据一个实施方案的利用位于电子部件130的阴影外部的金属接线层650将该电子部件选择性光子焊接到布线衬底110的横截面侧视图图示。金属接线层650可以是布线衬底110的一部分。例如，金属接线层650可以包括跨越电子部件的阴影外部的部分118，以及跨越电子部件的阴影内部的部分(例如，金属接合焊盘116)。部分118可以是金属布线的一部分或金属接合焊盘116的延伸。类似地，粘结材料140可以位于电子部件的阴影中，并且可任选地跨越金属接线层650的部分118上的电子部件的阴影的外部。在粘结材料140还跨越阴影的外部的情况下，可任选地将颜料添加到粘结材料140中，以有利于除金属接线层650之外的粘结材料140的光吸收。为了保护敏感电子部件130免受光脉冲150的影响，当将光脉冲150从光源朝向位于电子部件130的阴影外部的导热材料的暴露部分引导时，可将光掩模600置于电子部件130上方。在此类实施方案中，光掩模600可由吸收光脉冲的材料形成，并且包括使光脉冲通过的开口。现在参见图6B，其示出了光掩模的替代形式，其中光掩模600包括对光脉冲150至少基本上透明的本体层602和图案化滤光层604。该图案化滤光层604可反射光脉冲150和/或吸收光脉冲150以便滤除透射。在一个实施方案中，本体层由玻璃(例如，石英)或透明聚合物形成。在一个实施方案中，图案化滤光层604包括可使用各种合适的薄膜沉积技术沉积的一个或多个金属层。这可另外利用金属化涂层(例如，铝、金、银)的反射率连同已集成到光源外壳组件中的紫外线滤光片，以有效地阻挡待滤除的任何入射光。在例示的实施方案中，可将光掩模600按压在电子部件130的顶部上，以确保存在足够的力以用于光子焊接到布线衬底110。光掩模600还可使用(金属化)图案化滤光层604选择性地加热电子部件和布线衬底。尽管未具体示出，但参照图6A至图6B所述和所示的此类光掩模600可另外用于本文所述的其他实施方案中。

图7是根据一个实施方案的利用外部引线将电子部件选择性光子焊接到布线衬底的横截面侧视图图示。在图7所示的实施方案中，接线层700可以类似于接线层650，其中一个区别在于接线层700延伸超出布线衬底110的外周边111。在一个实施方案中，接线层700是粘结到布线衬底110的单独结构。在一个具体实施中，图7的电子组件100是可穿戴结构，其中电子部件130和布线衬底110嵌入在纺织物(例如，织物)中，接线层700的引线从该纺织物延伸出来。在该构型中，位于电子部件130的阴影外部或延伸到纺织物710外部的暴露引线吸收来自光源的光脉冲150并将热量传递到粘结材料140。类似于图6A至图6B，可任选地使用光掩模600。

图8A是根据一个实施方案的暴露的金属引线800的选择性光子焊接的横截面侧视图图示。在所示的具体实施方案中，电子部件130使用粘合剂层802面朝上附接到布线衬底110。粘结材料140用于引线粘结附接。例如，粘结材料140可包括第一焊料凸块和第二焊料凸块，并且金属引线利用第一焊料凸块粘结到电子部件130的顶侧132，并且利用第二焊料凸块粘结到布线衬底110的顶侧112。另选地，可使用其他粘结材料来代替焊料凸块。在此类构型中，引线800直接暴露于光脉冲，并将热量传递到粘结材料140。

现在参见图8B，其提供了根据一个实施方案的印刷互连件850的选择性光子焊接的横截面侧视图图示。例如，可将印刷互连件850印刷(例如，喷墨、丝网印刷等)到薄器件180(诸如厚度小于30微米)和布线衬底110上。然后将光脉冲150朝向印刷互连件850引导以活化印刷互连器(例如，同时流动、固化)，以在接合焊盘116和接触垫136之间形成电接合。图8B的结构和工艺可以包括或可以不包括用于形成的单独粘结材料。

到目前为止，已描述了多种导热材料(例如接线层、引线)用以传递热量以活化用于将电子部件130粘结到布线衬底110的粘结层。此外，图8B已描述了使用此类光子焊接技术来流动、固化直接吸收光能的印刷互连件850。现在参见图9，其提供了根据实施方案的将封盖900选择性光子焊接到布线衬底110的横截面侧视图图示。在此类实施方案中，导热材料是封盖900，并且粘结材料140位于该封盖和布线衬底110之间并且直接将该封盖物理地连接到该布线衬底。此外，该封盖900可遮蔽下面的敏感电子部件130免受光脉冲150的影响。类似于其他实施方案，可使用光掩模600来遮蔽相邻的电子部件130。在图9所示的实施方案中，封盖900被选择性地加热，并且热量被传递到粘结材料140以完成封盖900附接。此外，封盖900可保护下面的电子部件130免于短路，特别是在底部填料135中恰好存在空隙的情况下。在一个实施方案中，可在封盖904的基部或支脚的位置处形成狭槽902，该封盖将直接置于粘结材料140上方，以便允许粘结材料140直接吸收光脉冲150。

迄今为止描述和示出的每个实施方案还示出了在布线衬底110的单侧上的单个电子部件或封盖的光子焊接技术。然而，实施方案不限于此，并且可适用于部件的双侧集成和堆叠。图10A是根据一个实施方案的利用后侧导电材料将电子部件130双侧选择性光子焊接到布线衬底110的横截面侧视图图示。尽管图10A基本上类似于图6A至图6B的图示，但这是示例性的，并且双侧选择性光子焊接也可适用于其他示出的构型。此外，选择性光子焊接技术可覆盖大面积，以及多个电子部件和布线衬底。

参照图6A至图10A示出和描述的每个实施方案已共享借助导热材料的暴露部分进行选择性光子焊接的共同特征。光脉冲150通常已朝向电子部件130和布线衬底110的顶侧引导，其中导热材料的暴露部分已位于电子部件130和布线衬底110之间的阴影外部，甚至在电子部件130的顶部上。

现在参见图10B至图10C，其提供了根据实施方案的通过将电子部件130选择性光子焊接到金属接线层桥接部109B上而形成的电子组件100的横截面侧视图图示。图10D是根据一个实施方案的图10B至图10C的电子组件的示意性俯视图。如图所示，电子组件100可包括布线衬底110，该布线衬底包括一个或多个介电层107和导电布线层109。布线衬底110包括本体区域101中的开口105(例如，穿过介电层107)。金属接线层桥接部109B从本体区域101延伸并进入开口105中，并且包括多个接合焊盘116，部件130粘结到该接线焊盘上。

类似于金属接线层650、700，金属接线层桥接部109B可包括跨越电子部件130的阴影外部的部分118，以及跨越电子部件的阴影内部的部分(例如，金属接合焊盘116)。类似地，粘结材料140可位于电子部件130的阴影中。如图10B所示，当从电子部件130上方和布线衬底110的顶侧引导光脉冲150时，跨越该电子部件的阴影外部的部分118可能是有用的。另选地或除此之外，可从布线衬底110的与电子部件相对的后侧引导光脉冲150以通过金属接线层桥接部109B传递热量。

参考图10D，金属接线层桥接部109B可包括从本体区域101延伸并进入开口105中的多个金属接线臂119。例如，每个臂119可包括接合焊盘116和可任选地延伸到部件130、180的阴影外部的部分118。其中电子部件130粘结到金属接线层桥接部109B的图10B至图10D的特定切口构型可允许结合有敏感低温布线衬底110材料(例如，介电层107，诸如PET)的光子焊接技术，并且还可允许使用高温焊料(例如，其特征在于液相线温度高于217℃)。此外，在电子部件130可对光脉冲敏感的情况下，可增加接线层桥接部109B(包括接合焊盘116和任何虚拟结构)的面积以阻挡光透射。

在一个实施方案中，一种电子组装方法包括将电子部件130和布线衬底110放在一起，将来自光源的光脉冲150朝向位于电子部件和布线衬底110的阴影外部的导热材料(例如，接线层桥接部109B)的一部分引导。例如，这可以是接线层桥接部109B的与阴影侧向相邻或朝向接线层桥接部109B的后侧的一部分118。然后热能通过导热材料(接线层桥接部109B)传递到粘结材料140，以活化该粘结材料并将电子部件130粘结到布线衬底110，或者更具体地，粘结到接线层桥接部109B的接合焊盘116。类似于对图6A至图6B的描述，当将光脉冲150朝向接线层桥接部109B引导时，光掩模600可位于电子部件130上方。

图11是根据一个实施方案的利用后侧导电材料将电子部件130选择性光子焊接到布线衬底110的横截面侧视图图示。具体地，导热材料包括具有侧壁164(该侧壁延伸穿过布线衬底110)的通孔开口160，并且光脉冲150朝向布线衬底110的底侧114被引导，并且粘结材料140位于布线衬底110的顶侧112上，并且将电子部件物理地连接到该布线衬底的顶侧。在实施方案中，导电材料包括接合焊盘116、通孔开口160和底部接触区域166。另外，底部接触区域166的尺寸可被设定成吸收光脉冲150，或部分地阻挡光脉冲透射穿过布线衬底110。另外，布线衬底110可对光脉冲150不透明，以防止光脉冲150透射到敏感电子部件130。此类导热材料(包括通孔开口160和底部接触区域166)可任选地集成在图2的结构中以促成热传导。

图12A是根据一个实施方案的通过经由电子部件中的电路传递热量将电子部件130(例如，器件180或布线衬底190)选择性光子焊接到布线衬底110的横截面侧视图图示。图12A所示的实施方案与图11所示的实施方案的类似之处在于，使用传导路径通过衬底传递热量。在图12A所示的实施方案中，热量通过电子部件130中的电路传递，该电子部件不必是透明的并且可以是透明的或不透明的，并且可以是刚性的或柔性的。如图所示，利用将接合焊盘116和金属接触焊盘136连接的粘结材料140将电子部件粘结到布线衬底110。将接触焊盘136电连接到位于电子部件130的相对侧上的吸收焊盘138。在例示的实施方案中，这对应于顶侧132，并且电路将电子部件的顶侧132连接到底侧134。将吸收焊盘138连接到接触焊盘136的电路可包括一个或多个通孔139和布线层196。如图所示，光子焊接技术可包括将光掩模600置于电子部件130上方，使得光脉冲150被选择性地引导到吸收焊盘138并被吸收焊盘138吸收，该吸收焊盘138将热量通过电路传递到接触焊盘136，从而传递到粘结材料140以活化该粘结材料。其他构型也是可能的。例如，如果电子部件130是透明的，则光掩模600中的开口还可暴露接触焊盘136和中间电路(通孔139、布线层196)，使得该电路的选择部分吸收光脉冲150并传递热量。覆盖膜123可任选地置于电子部件的包括吸收焊盘138的侧面(例如，顶侧132)上以提供绝缘和/或机械保护。在一个实施方案中，覆盖膜123由透明材料形成，以促成光脉冲150的传递和吸收。在此类构型中，吸收焊盘138未填充有粘结材料，因此看起来是开放的。简要参见图12C，其示出了与先前结合图6B所述和所示类似的光掩模600的另选实施方案。作为区别，图12C中的图案化滤光层604可被图案化以包括开口605，以选择性地将光脉冲150传递到部件130。在一个实施方案中，当将光脉冲150从光源朝向电子部件130的顶侧132上的吸收焊盘138引导时，可将光掩模600按压在电子部件130上。例如，光掩模600可在图案化滤光层604中具有开口605，该开口605(直接)对准在吸收焊盘138上方并且在光源和吸收焊盘138之间。

在一些情况下，电子部件130可以具有形成在布线层196中的一个布线层中的大金属(例如，铜)平面。例如，此类金属平面可对应于形成在电路中的接地平面或电源平面。现在参见图12B中的顶视图图示，为了隔离热路径，并且将热量向下引导至粘结材料140而不是在金属平面199上，通孔焊盘195可以通过在布线层196内部分地围绕通孔焊盘195的开口197与金属平面199热隔离。系杆198可将布线层196中的通孔焊盘195连接到相邻金属平面199以保持电连接，同时减轻侧向热传递。

在一个实施方案中，一种电子组装方法包括将来自光源的光脉冲150朝向电子部件130的顶侧132上的吸收焊盘138引导，以及将热能从吸收焊盘138通过位于电子部件中的电路传递到粘结材料140以活化该粘结材料。在一个实施方案中，电子组件100包括具有顶侧132和底侧134的电子部件130，其中电子部件的顶侧132包括吸收焊盘138，电子部件的底侧134包括接触焊盘136，并且电路将吸收焊盘连接到接合焊盘。该电子组件还包括具有顶侧112和底侧114的布线衬底110，其中布线衬底的顶侧112包括一个或多个金属接合焊盘116。粘结材料140位于电子部件130和布线衬底110之间的该电子部件的阴影中。粘结材料140可位于一个或多个金属接合焊盘116上，并将一个或多个金属接合焊盘116接合至接触焊盘136。覆盖膜123可位于电子部件的顶侧132上并覆盖吸收焊盘138。例如，吸收焊盘138可以不被填充。将吸收焊盘138连接到接触焊盘136的电路可任选地包括布线层196，该布线层196包括通孔焊盘195，该通孔焊盘195利用一个或多个系杆198电连接到金属平面199并且利用围绕通孔焊盘195的一个或多个开口197与金属平面199物理分离。

现在参见图13，其提供了根据一个实施方案的包括通过通孔开口进行选择性光子焊接的电子组装方法的流程图。为了简洁和清楚起见，同时论述图13的顺序与图14A至图15D的横截面侧视图图示。在一个实施方案中，一种电子组装方法包括：在操作1310处，将电子部件和布线衬底放在一起；以及在操作1320处，将光脉冲150从光源朝向位于电子部件130与布线衬底110之间的该电子部件的阴影外部的粘结材料140的一部分引导。在操作1330处，粘结材料140通过位于电子部件或布线衬底中的通孔开口被活化，以将电子部件粘结到布线衬底。

参见图14A，通孔开口160位于布线衬底110中。导热(例如，金属)衬垫162可任选地衬在通孔开口160侧壁以及任选地衬在布线衬底的顶侧或底侧上。导热衬垫162可使用合适的沉积技术(化学气相沉积、蒸镀、溅射)或激光直接结构化形成，在该激光直接结构化中金属无机化合物由激光活化。因此，导热衬垫162可包括金属无机化合物的金属层，该金属层包括在布线衬底110的介电层中。

在例示的实施方案中，光脉冲150朝向布线衬底110的底侧114被引导，并且电子部件130位于布线衬底110的顶侧112上。布线衬底110可任选地对光脉冲150不透明，以阻挡到敏感电子部件130的透射。根据实施方案，光脉冲150通过通孔开口160活化(例如，回流、烧结、固化)粘结材料140以用于粘结。在具体实施方案中，这可以是焊料材料回流。

图14B至图14D是根据实施方案的在回流之前的焊料材料位置的特写横截面侧视图图示。根据实施方案的粘结材料140可由多种合适的材料诸如焊料(例如，低温或高温)形成，并且可为多种合适的形状，包括焊球和其他预成型件，诸如圆柱体、块体、t形预成型件等。在图14B所示的实施方案中，将粘结材料140施加到或“碰撞”在布线衬底110的与部件130、180相对的底侧114上的通孔开口160上。在图14C所示的实施方案中，可将粘结材料140施加到布线衬底110的顶侧112上的通孔开口160或施加到部件130的接触焊盘136。在图14D所示的实施方案中，可将粘结材料140置于通孔开口160内部或置于接触焊盘136上。在所示的具体实施方案中，呈圆柱体或块体的粘结材料140也可具有其他形状，包括如图15D所示的t形。

在停止施加光源时，粘结材料140可以固化以形成接合点，在接合点中该粘结材料基本上填充通孔开口160并且至少部分地位于布线衬底110的底侧114上。

可使用类似的处理技术来将布线衬底彼此粘结。图15A是根据一个实施方案的通过使焊料材料回流穿过位于电子部件130(诸如第二布线衬底190)中的通孔开口170对布线衬底进行选择性光子焊接的横截面侧视图图示。类似地，导热(例如，金属)衬垫172可任选地位于通孔开口170侧壁174上，并且任选地位于第二布线衬底190的顶侧132或底侧134上。导热衬垫172可使用合适的沉积技术(化学气相沉积、蒸镀、溅射)或激光直接结构化形成，在该激光直接结构化中金属无机化合物由激光活化。因此，导热衬垫172可包括金属无机化合物的金属层，该金属层包括在部件130(其可以是第二布线衬底190)的介电层中。如图所示，光脉冲150朝向第二布线衬底190的顶侧132被引导，并且第二布线衬底的底侧134粘结到布线衬底110。布线衬底110和第二布线衬底190可以是刚性或柔性衬底的多种构型，或者对光脉冲150透明或不透明。

图15B至图15D是根据实施方案的在回流之前的焊料材料位置的特写横截面侧视图图示。根据实施方案的粘结材料140可由多种合适的材料诸如焊料(例如，低温或高温)形成，并且可为多种合适的形状，包括焊球和其他预成型件，诸如圆柱体、块体、t形预成型件等。在图15B所示的实施方案中，将粘结材料140施加到或“碰撞”在电子部件130(其可以是第二布线衬底190)的与布线衬底110相对的顶侧132上的通孔开口170上。在图15C所示的实施方案中，可将粘结材料140施加到位于部件130(其可以是第二布线衬底190)的底侧134上的通孔开口170或施加到布线衬底110的顶侧112。在图15D所示的实施方案中，可将粘结材料140置于通孔开口170内部或置于布线衬底110上。在所示的具体实施方案中，粘结材料140为t形，但也可具有其他形状，包括圆柱体、块体等。

在停止施加光源时，粘结材料140可以固化以形成接合点，在接合点中该粘结材料基本上填充通孔开口170并且至少部分地位于第二布线衬底190(或电子部件)的顶侧132上方和第二布线衬底190(或电子部件)的底侧134下方。

在利用实施方案的各个方面时，对本领域技术人员将变得显而易见的是，对于选择性光子焊接而言，以上实施方案的组合或变型是可能的。尽管以特定于结构特征和/或方法行为的语言对实施方案进行了描述，但应当理解，所附权利要求并不一定限于所描述的特定特征或行为。所公开的特定特征和行为相反应当被理解为用于进行例示的权利要求的实施方案。

Claims (24)

1.一种电子组装方法，包括：

将电子部件和布线衬底放在一起；

将来自光源的光脉冲朝向位于所述电子部件和所述布线衬底之间的所述电子部件的阴影外部的粘结材料的一部分引导；以及

通过位于所述电子部件或所述布线衬底中的通孔开口活化所述粘结材料，以将所述电子部件粘结到所述布线衬底。

2.根据权利要求1所述的电子组装方法，其中所述通孔开口位于所述布线衬底中，并且所述光脉冲朝向所述布线衬底的底侧被引导，并且所述电子部件位于所述布线衬底的顶侧上。

3.根据权利要求2所述的电子组装方法，其中所述电子部件为选自包括芯片、封装件、二极管和传感器的组中的器件。

4.根据权利要求2所述的电子组装方法，还包括固化所述粘结材料以形成接合点，在所述接合点中所述粘结材料基本上填充所述通孔开口并且至少部分地位于所述布线衬底的所述底侧上。

5.根据权利要求1所述的电子组装方法，其中所述电子部件是第二布线衬底，并且所述通孔开口位于所述第二布线衬底中，并且所述光脉冲朝向所述第二布线衬底的顶侧被引导，并且所述第二布线衬底的底侧粘结到所述布线衬底。

6.根据权利要求5所述的电子组装方法，还包括固化所述粘结材料以形成接合点，在所述接合点中所述粘结材料基本上填充所述通孔开口并且至少部分地位于所述第二布线衬底的所述顶侧上方和所述第二布线衬底的所述底侧下方。

7.根据权利要求1所述的电子组装方法，其中所述布线衬底对所述光脉冲是不透明的。

8.根据权利要求1所述的电子组装方法，还包括沿着所述通孔开口的侧壁的导热衬垫。

9.根据权利要求8所述的电子组装方法，其中所述导热衬垫沿着所述电子部件所粘结的所述布线衬底的顶侧延展。

10.一种电子组装方法，包括：

将电子部件和布线衬底放在一起；

将来自光源的光脉冲朝向位于所述电子部件和所述布线衬底之间的所述电子部件的阴影外部的导热材料的一部分引导；以及

将热能通过所述导热材料传递到粘结材料以活化所述粘结材料。

11.根据权利要求10所述的电子组装方法，其中位于所述电子部件的所述阴影外部的所述导热材料为金属接线层，其中所述金属接线层在所述电子部件和所述布线衬底之间的所述电子部件的所述阴影外部和所述阴影内部延展。

12.根据权利要求11所述的电子组装方法，还包括当将来自所述光源的所述光脉冲朝向位于所述电子部件的所述阴影外部的所述导热材料的所述一部分引导时，将光掩模置于所述电子部件上方。

13.根据权利要求11所述的电子组装方法，其中所述金属接线层延伸超出所述布线衬底的外周边。

14.根据权利要求11所述的电子组装方法，其中所述电子部件与所述布线衬底的金属接线层桥接部放在一起，其中所述金属接线层桥接部从本体区域延伸并进入所述布线衬底的开口中。

15.根据权利要求14所述的电子组装方法，其中所述电子部件粘结到所述金属接线层桥接部的多个接合焊盘。

16.根据权利要求10所述的电子组装方法，其中所述电子部件面朝上位于所述布线衬底上，所述粘结材料包括第一焊料凸块和第二焊料凸块，并且所述导热材料是引线，所述引线利用所述第一焊料凸块粘结到所述电子部件的顶侧并且利用所述第二焊料凸块粘结到所述布线衬底的顶侧。

17.根据权利要求10所述的电子组装方法，其中所述导热材料为封盖，并且所述粘结材料位于所述封盖和所述布线衬底之间并且直接将所述封盖物理地连接到所述布线衬底。

18.根据权利要求10所述的电子组装方法，其中所述导热材料包括延伸穿过所述布线衬底的通孔，并且所述光脉冲朝向所述布线衬底的底侧被引导，并且所述粘结材料位于所述布线衬底的顶侧上并且将所述电子部件物理地连接到所述布线衬底的所述顶侧。

19.根据权利要求10所述的电子组装方法，包括：

将来自所述光源的所述光脉冲朝向位于所述电子部件的顶侧上的吸收焊盘引导；以及

将所述热能从所述吸收焊盘通过位于所述电子部件中的电路传递到所述粘结材料以活化所述粘结材料。

20.根据权利要求19所述的电子组装方法，还包括当将来自所述光源的所述光脉冲朝向位于所述电子部件的所述顶侧上的所述吸收焊盘引导时，将光掩模按压在所述电子部件上。

21.一种电子组件，包括：

布线衬底，所述布线衬底包括：

本体区域；

开口，所述开口位于所述本体区域中；和

金属接线层桥接部，所述金属接线层桥接部从所述本体区域延伸并且进入到所述开口中，其中所述金属接线层桥接部包括多个接合焊盘；以及

电子部件，所述电子部件粘结到所述金属接线层桥接部的所述接合焊盘。

22.根据权利要求21所述的电子组件，其中所述金属接线层桥接部包括多个金属接线臂。

23.根据权利要求22所述的电子组件，还包括位于所述电子部件和所述金属接线层桥接部之间的所述电子部件的阴影，其中每个金属接线臂包括接合焊盘和延伸到所述部件的所述阴影外部的部分。

24.根据权利要求23所述的电子组件，其中所述部件利用焊料粘结到所述接合焊盘，所述焊料的特征在于液相线温度高于217℃。

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