电子组件模块及其制造方法与流程

本发明涉及电子组件模块及其制造方法，更具体地，涉及电子组件模块以及用于制造该电子组件模块的方法，在该电子组件模块中，由与半导体封装件（semiconductorpackage）的侧面接触的加强板和半导体封装件本身组成的复合体具有与半导体封装件组装到其上的印刷电路板（pcb）的热膨胀系数（cte）匹配的cte。

背景技术：

1、电子工业的最近趋势是具有高可靠性的轻量化、小型化、高速、多功能的产品。为了满足这些需求，已经开发和引入了新的半导体封装件。一个众所周知的示例是bga ic芯片形式的半导体封装件，其中外部连接端子以阵列排列。与传统的半导体封装件相比，bgaic芯片型半导体封装件提供了诸如印刷电路板（pcb）上的安装面积减小、输入/输出引脚的数量更多、以及电特性优异等优点。

2、图1示出了使用底部填充物来增强半导体封装件的可靠性的传统方法，其中（a）示出了在底部填充物形成之前的横截面，（b）示出了在施加底部填充物之后的横截面。半导体封装件可以是bga ic芯片。

3、参考图1（a），半导体封装件（10）由嵌入式半导体芯片（未示出）组成，其中除了与下表面上的球焊区（11）的导线连接之外的空间用模制树脂（14）封装。焊球（20）接合到球焊区（11），形成连接。

4、然后将焊球（20）接合到印刷电路板（pcb）（30）的焊盘（31）上，从而使半导体封装件（10）能够安装在pcb（30）上。

5、因此，半导体封装件（10）经由焊球（20）物理和电连接到pcb（30）。

6、因此，焊点的可靠性、特别是半导体封装件（10）的焊球（20）和球焊区（11）之间的连接点，以及焊球（20）和pcb（30）的焊盘（31）之间的连接点的可靠性是至关重要的。

7、然而，具有大量模制树脂（14）的半导体封装件（10）与pcb（30）具有不同的热膨胀系数（cte）。因此，由于回流工艺、可靠性测试或半导体封装件（10）的操作期间的热应力集中，会发生诸如裂纹和分层的问题，导致焊点可靠性降低。

8、图2呈现了示出在热冲击测试期间施加到半导体封装件的焊球的应力的模拟结果。

9、如图2所示，颜色梯度代表应力强度，蓝色表示较低的应力水平，红色表示较高的应力水平。承受高应力集中的焊球（20）用红星标记。特别地，在封装件的外边缘区域（a）处，焊球（20）的上部（其中它们接触半导体封装件（10）的球焊区（11））呈现浅绿色和红色，表明显著的应力集中。

10、半导体封装件（10）与pcb（30）之间的cte差异导致应力累积，随着在水平和竖直方向两者上距封装件中心的距离增大，应力累积加剧。该应力特别集中在外角区域，其中来自两个方向的累积应力重叠。

11、为了解决该问题，有必要减小半导体封装件（10）与pcb（30）之间的cte差异。考虑到应力主要集中在半导体封装件（10）的焊球（20）和球焊区（11）之间的连接点处，调整半导体封装件（10）的cte是关键的方法。

12、为了减轻由热应力引起的焊点缺陷，已经引入了底部填充工艺。

13、参考图1（b），在半导体封装件（10）和pcb（30）之间的空间中的焊球（20）周围施加底部填充物（23）。

14、底部填充物（23）在室温下是液体溶液，其在暴露于特定的高温一定时间后凝固。底部填充物（23）由于其在减少由热应力引起的缺陷方面被证明有效而被广泛采用。然而，形成底部填充物（23）的过程需要额外的步骤，诸如清洁、干燥、预热、溶液注入和固化。另外，在底部填充物（23）从液体转变为固体的过程中，可能发生体积变化，导致诸如焊点分离的缺陷。

15、此外，可以将围栏（fence）或罐（can）添加到pcb（30）以提供结构支撑并最小化电磁干扰（emi）。然而，在底部填充工艺之后添加这样的围栏或罐需要额外的步骤，增加了工艺复杂性并延长了生产时间。如果消除底部填充工艺，则可以将围栏或罐的安装结合到标准表面安装技术（smt）工艺中。

16、因此，需要开发一种技术，该技术消除底部填充工艺（该工艺是复杂的并且引入了其自身的缺陷），同时减少由于温度变化引起的热应力导致的缺陷。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明要解决的技术问题是减少由于半导体封装件与印刷电路板（pcb）之间的热膨胀系数（cte）差异引起的应力而导致的半导体封装件与pcb之间的焊点缺陷。

3、技术方案

4、为了解决上述技术问题而设计的本发明的电子组件模块可以包括：印刷电路板（pcb），具有焊盘；半导体封装件，其中在半导体封装件的下表面上以阵列排列的多个焊球接合到焊盘；以及加强板，形成为矩形环形状，加强板的内表面与半导体封装件的侧表面接触。这里，半导体封装件和加强板可以使用粘合剂接合。

5、为解决上述技术问题而设计的本发明的电子组件模块的制造方法可包括以下步骤：将半导体封装件安装到印刷电路板（pcb）上，所述半导体封装件包括以阵列排列在其下表面上的多个焊球；安装形成为矩形环形状的加强板，使其内表面与半导体封装件的侧表面接触；在半导体封装件与加强板之间注入粘合剂；以及允许粘合剂渗透并固化。

6、在本发明的一些实施例中，加强板可以包括支撑部，所述支撑部将加强板定位在与印刷电路板（pcb）相距等于焊球直径的距离处。

7、在本发明的一些实施例中，支撑部可以通过弯曲或压花加强板而形成。

8、在本发明的一些实施例中，加强板的热膨胀系数（cte）可以高于印刷电路板（pcb）的cte，使得由加强板和半导体封装件形成的复合结构具有与pcb的cte匹配的cte。

9、在本发明的一些实施例中，复合体中的加强板的体积比vf满足以下等式：

10、

11、其中tpcb是pcb的热膨胀系数（cte），

12、px（混合物在x方向上的泊松比）由下式给出：，

13、而tx（x方向上的cte）表示为。

14、（ef是加强板的弹性模量，ec是芯片的弹性模量，pf是加强板的泊松比，pc是芯片的泊松比，tf是加强板的cte，tc是芯片的cte）

15、在本发明的一些实施例中，加强板可以包括连接到安装在印刷电路板（pcb）上的围栏或罐的连接部。

16、在本发明的一些实施例中，加强板可以在加强板和半导体封装件接触的表面的上边缘处包括倒角的粘合剂注入部。

17、在本发明的一些实施例中，加强板与半导体封装件之间的间隙可以小于0.1mm。

18、在本发明的一些实施例中，可以在半导体封装件与印刷电路板（pcb）之间包括底部填充物。

19、在本发明的一些实施例中，所述方法还可以包括在安装加强板的步骤之前在半导体封装件与印刷电路板（pcb）之间形成底部填充物的步骤。

20、发明的效果

21、根据本发明的电子组件模块和组装方法，可以减少由于半导体封装件与印刷电路板（pcb）之间的热膨胀系数（cte）差异导致的应力引起的焊点缺陷，从而提高包含半导体封装件的产品的可靠性。

22、此外，根据本发明的加强板的组装消除了减少焊点缺陷所需的传统底部填充物形成工艺，并且可以集成到现有的smt和回流工艺中，从而提高了生产效率。