專利名稱：焊接連接銷、半導體封裝基板以及使用它們安裝半導體芯片的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及焊接連接銷、半導體封裝基板以及使用它們安裝半導體芯片的方法。
背景技術：
隨著近來電子裝置小型且超薄的發(fā)展趨勢，對于使用在其上以高密度、高精確度和高集成度安裝元件的半導體封裝基板的安裝技術的需求已經增加。隨著元件的高密度、 高精確度和高集成度的發(fā)展趨勢，要求半導體封裝基板的制作工藝的精準性和完整性，而且半導體芯片和基板之間的結合的可靠性是非常重要的。另外，由于便攜式多媒體裝置(如智能手機、MP3等)已經普遍推廣，因而對于用于便攜式多媒體裝置的半導體封裝基板來說，防止外來沖擊的安全需求已經增加。如圖1所示，根據現(xiàn)有技術的半導體封裝基板設置為包括印刷電路板100，形成在印刷電路板100中的電路圖案110、通孔120，以及半導體芯片200，該半導體芯片200通過將半導體芯片200的外引線210插入并焊接在通孔120中而安裝在印刷電路板100上。半導體芯片200和印刷電路板100通過在回流裝置(reflow apparatus)中以高溫加熱熔化的焊接部130相互結合。此時，由于半導體200、印刷電路板100和焊接部130 的熱膨脹系數(shù)不同而產生熱應力。熱應力已經引起各種問題，例如完成制作的半導體封裝基板的變形以及將半導體芯片200連接到印刷電路板100的焊接部130的失效。另外，在根據現(xiàn)有技術的結構中，通過使用焊接部130填充通孔120將半導體芯片 200的外引線210結合到印刷電路板100上，當持續(xù)的外來沖擊作用其上時，存在相當大的疲勞失效的危險，從而導致半導體封裝基板的不穩(wěn)定性。

發(fā)明內容
本發(fā)明致力于提供一種焊接連接銷，該焊接連接銷包括銷頭部，該銷頭部具有形成在所述銷頭部中的孔；和多個銷本體，該多個銷本體形成在所述銷頭部的下表面上， 其中，所述銷本體包括從所述銷頭部向下延伸的支撐部和從該支撐部延伸成彎曲狀的結合部。所述焊接連接銷用于在印刷電路板上安裝半導體芯片，以減小熱應力并且防止因外來沖擊產生的疲勞失效，從而提高半導體封裝基板的穩(wěn)定性。根據本發(fā)明的第一優(yōu)選實施方式的焊接連接銷包括銷頭部，該銷頭部具有形成在所述銷頭部中的孔；和多個銷本體，該多個銷本體形成在所述銷頭部的下表面上，其中， 所述銷本體包括從所述銷頭部向下延伸的支撐部和從該支撐部延伸成彎曲狀的結合部。
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所述銷本體可以還包括閂鎖，該閂鎖在所述支撐部和所述結合部之間向外突出。所述多個銷本體可以以相同的間距沿著所述孔的周向形成。所述多個銷本體可以形成為具有相同的形狀。所述結合部可以從所述支撐部延伸成彎曲多次的形狀。所述銷頭部和所述銷本體可以由金屬制成。根據本發(fā)明的第二優(yōu)選實施方式的半導體封裝基板包括印刷電路板，該印刷電路板具有形成在所述印刷電路板中的電路圖案和通孔；焊接連接銷，該焊接連接銷包括銷頭部和多個銷本體，所述銷頭部具有形成在所述銷頭部中的孔，所述多個銷本體形成在所述銷頭部的下表面上，所述銷本體包括從所述銷頭部向下延伸的支撐部和從該支撐部延伸成彎曲狀的結合部，并且所述銷本體插入所述通孔中；半導體芯片，該半導體芯片通過將所述半導體芯片的外引線插入所述焊接連接銷中而安裝在所述印刷電路板上；以及第一焊接部，該第一焊接部將所述焊接連接銷的所述結合部連接到所述外引線。所述銷本體還可以包括閂鎖，該閂鎖鎖止在插入有所述銷本體的所述通孔的下側上并且在所述支撐部和所述結合部之間向外突出。所述支撐部的長度可以與所述印刷電路板的插入有所述銷本體的所述通孔的長
度相對應。所述多個銷本體可以以相同的間距沿著所述孔的周向形成。所述多個銷本體可以形成為具有相同的形狀。 所述第一焊接部可以將所述結合部的下端連接到所述外引線。所述半導體封裝基板還可以包括將所述焊接連接銷的所述銷頭部連接到所述印刷電路板的第二焊接部。根據本發(fā)明的第三優(yōu)選實施方式的安裝半導體芯片的方法包括(A)準備印刷電路板，該印刷電路板具有形成在所述印刷電路板中的電路圖案和有通孔；(B)將焊接連接銷插入所述通孔中，所述焊接連接銷包括銷頭部和多個銷本體，所述銷頭部具有形成在所述銷頭部中的孔，所述多個銷本體形成在所述銷頭部的下表面上，所述銷本體包括從所述銷頭部向下延伸的支撐部和從該支撐部延伸成彎曲狀的結合部；(C)將半導體芯片的外引線插入所述焊接連接銷中；以及(D)焊接所述焊接連接銷的所述結合部和所述外引線。步驟⑶可以包括焊接所述結合部的下端和所述外引線。所述安裝半導體芯片的方法還可以包括在步驟(D)之后的(E)步驟焊接所述焊接連接銷的所述銷頭部和所述印刷電路板。


圖1是根據現(xiàn)有技術的半導體封裝基板的剖面圖；圖2至圖4是根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的焊接連接銷的立體圖；圖5至圖7是根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的半導體封裝基板的剖面圖；圖8至圖12是顯示根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的按照工藝順序安裝半導體芯片的方法的剖面圖。
具體實施方式
本說明書和權利要求書中使用的術語和詞語不應當解釋為限于典型含義或字典定義，而是應當基于一規(guī)則解釋為具有與本發(fā)明的范圍相關的含義和概念，根據所述規(guī)則， 發(fā)明人能合適地定義術語的概念，以便最恰當?shù)孛枋鏊蛩赖膶嵤┍景l(fā)明的最佳方法。從下面結合附圖的詳細描述中，可以更清楚地理解本發(fā)明的上述和其他目的、特點及優(yōu)點。在說明書中，在所有附圖中給各元件增加了附圖標記，需要注意的是，相同的附圖標記指示相同的元件，即使這些元件出現(xiàn)在不同的附圖中。另外，當確定關于本發(fā)明的已知技術的詳細描述可能使本發(fā)明的主旨晦澀不清時，將省略這些具體描述。圖2至圖4是說明根據本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的焊接連接銷的立體圖。以下， 參考附圖描述根據本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的焊接連接銷。如圖2所示，根據本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的焊接連接銷300設置為包括銷頭部310，該銷頭部310具有形成在銷頭部310中的孔312 ；和多個銷本體320，該多個銷本體 320形成在銷頭部310的下表面上，其中，銷本體320包括從銷頭部310向下延伸的支撐部 322和從該支撐部322延伸成彎曲狀的結合部324。首先，銷頭部310是當焊接連接銷300插入形成在印刷電路板100中的通孔120 中時位于印刷電路板100的上部的部分，銷頭部310形成有與通孔120相對應的孔312。銷頭部310的尺寸應當大于通孔的尺寸，以便在將焊接連接銷300插入通孔120時使得銷頭部310鎖止在通孔120上，從而防止焊接連接銷300穿過通孔120。銷頭部310的形狀可以是多種形狀，如圓形、矩形、菱形等。如下文所述，形成在銷頭部310中的孔312插入有半導體芯片200的外引線210 或類似的結構?？?12的尺寸形成為比通孔120的尺寸小，使得從銷頭部310向下延伸的銷本體320可以插入通孔120中。為了方便將焊接連接銷300插入通孔120中，孔312的形狀可以優(yōu)選地形成為與通孔120的形狀相對應，可以是各種形狀，如圓形、矩形、菱形等。插入印刷電路板100的通孔120中的銷本體320設置有支撐部322和結合部324。 多個銷本體320形成在銷頭部310的下表面上。以下，將描述銷本體320的各個組件。首先，支撐部322從銷頭部310向下延伸。在焊接連接銷300插入印刷電路板100 的通孔120時與通孔120的內側接觸的支撐部322可以與印刷電路板100電連接。通過焊接與半導體芯片200的外引線210相結合的結合部3 從支撐部322延伸成彎曲狀。結合部3M的彎曲部吸收在焊接時產生的熱應力，以防止基板變形和焊接失效。 另外，結合部324的彎曲部吸收外來沖擊，以防止焊接部分的疲勞失效。此時，如圖3所示，結合部3 可以延伸成彎曲多次的形狀。結合部3 具有多個彎曲部，以便更有效地吸收熱應力和外來沖擊。此外，如圖4所示，銷本體320還可以包括在支撐部322和結合部3M之間向外突出的閂鎖326。當焊接連接銷300插入印刷電路板100的通孔120中時，閂鎖3 鎖止在通孔120的下側上，從而防止焊接連接銷300與印刷電路板100分離。另外，多個銷本體320以相同的間距沿著銷頭部310的孔312的周向形成。所述多個銷本體320以相同的間距沿著銷頭部310的孔312的周向形成，從而包圍插入焊接連接銷300的孔312中的外引線210。該外引線210通過焊接與包圍外引線210的結合部324 相連，以更加牢固地連接于結合部324。
此外，多個銷本體320可以形成為具有相同的形狀。該多個銷本體320形成為具有相同的尺寸和相同的形狀，以使焊接連接銷300具有中空形狀。此時，銷頭部310和銷本體320可以由金屬制成。焊接連接銷300由金屬制成，以便將印刷電路板100和半導體芯片200電連接?？梢詢?yōu)選使用具有良好的導電性和加工性的銅(Cu)作為所述金屬；但是，本發(fā)明并不限于此。所有具有導電性的金屬均可以使用。圖5和圖6是顯示根據本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的半導體封裝基板的剖面圖。如圖5所示，根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的半導體封裝基板設置為包括印刷電路板100，該印刷電路板100具有形成在印刷電路板100中的電路圖案110和通孔120 ；焊接連接銷300，該焊接連接銷300插入通孔120中；半導體芯片200，該半導體芯片200通過將半導體芯片200的外引線210插入焊接連接銷300中以安裝在印刷電路板100上；以及第一焊接部132，該第一焊接部132將焊接連接銷300的結合部3M結合到外引線210。以下，將描述半導體封裝基板的各個組件。首先，印刷電路板(PCB) 100包括電路圖案110和通孔120。印刷電路板(PCB) 100 通過形成在絕緣材料上的內電路與安裝在印刷電路板(PCB) 100上的元件相互電連接， 向所述元件提供電力等，并同時機械固定所述元件。其中，所述絕緣材料為如酚醛樹脂 (phenol resin)絕緣板、環(huán)氧樹脂絕緣板等。作為印刷電路板，有電路圖案僅形成在絕緣材料的一側的單側PCB、電路圖案形成在其兩側的雙側PCB和電路圖案形成在多層中的多層印刷電路板(MLB)。盡管圖5顯示了電路圖案形成在絕緣材料的兩側的雙側印刷電路板，但是本發(fā)明并不限于此，而是可以使用具有至少兩個電路圖案的多層印刷電路板。形成在印刷電路板100上的電路圖案110與焊接連接銷300電連接，以便向通過焊接和焊接連接銷300結合的外部元件傳送電信號以及從所述外部元件接收電信號。而且，形成在印刷電路板100中的通孔120的內部鍍銅，以使電路圖案110與焊接連接銷300相互電連接。其次，如上所述，焊接連接銷300通過焊接直接與安裝在半導體封裝基板上的半導體芯片200的外引線210相連，并且通過結合部3M的彎曲部吸收熱應力和外來沖擊，以防止半導體封裝基板變形和焊接疲勞失效。當焊接連接銷300插入通孔120中時，焊接連接銷300的銷本體320與在內部鍍銅的通孔120接觸，從而與印刷電路板100電連接。另夕卜，焊接連接銷300的銷頭部310與形成在通孔120附近的電路圖案110的上部接觸，以便與電路圖案110電連接。此時，如圖6所示，銷本體320還可以包括鎖止在通孔120的下側上的閂鎖326， 所述閂鎖3 在支撐部322和結合部3 之間向外突出。閂鎖3 鎖止在通孔120的下側上，從而將焊接連接銷300更牢固地連接到印刷電路板100。此外，焊接連接銷300的支撐部322的長度與印刷電路板100的通孔120的長度相對應，從而在焊接連接銷300插入通孔120中的狀態(tài)下使得閂鎖3 鎖止在通孔120的下側上。而且，多個銷本體320沿著銷頭部310的孔312的周向以相同的間距形成并且具有相同的形狀，以使焊接連接銷300具有包圍半導體芯片200的外引線210的中空形狀。半導體芯片200是通過將半導體芯片200的外引線210插入焊接連接銷300中而安裝在半導體封裝基板上的。半導體芯片200可以是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、二極管等。但是，半導體芯片并不限于此，而是包括其他所有電子元件，如有源元件(active element)、無源元件(passive element)等。半導體芯片200的外引線210通過焊接與焊接連接銷300結合，從而與形成在印刷電路板100上電路圖案110電連接。第一焊接部132將焊接連接銷300的結合部324與半導體芯片200的外引線210 連接。第一焊接部132用于將半導體芯片200固定到半導體封裝基板，同時將半導體芯片 200電連接到半導體封裝基板。第一焊接部132可以是由混合材料制成，如錫/鉛(Sn/Pb)、 錫 / 銀 / 銅(Sn/Ag/Cu)、錫 / 銀(SnAg)、錫 / 銅(Sn/Cu)、錫 / 鉍(Sn/Bi)、錫 / 鋅 / 鉍(Sn/ Zn/Bi)、錫 // 銀 / 鉍(Sn/Ag/Bi)等。此時，如圖6所示，第一焊接部132可以優(yōu)選地將焊接連接銷300的結合部3M的下端與半導體芯片200的外引線210連接。結合部324的彎曲部不與第一焊接部132形成在一起，從而可以有效地吸收熱應力和外來沖擊。另外，如圖7所示，半導體封裝基板還可以包括將焊接連接銷300的銷頭部310連接到印刷電路板100的第二焊接部134。第二焊接部134可以將焊接連接銷300更牢固地連接到印刷電路板100，而且還可以將形成在印刷電路板100上的電路圖案110電連接到銷頭部310。圖8至圖12是顯示根據本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的按照工藝順序安裝半導體芯片的方法的剖面圖。根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的安裝半導體芯片200的方法包括(A)準備其中形成有具有電路圖案110和通孔120的印刷電路板100 ；⑶將焊接連接銷300插入通孔120 中，所述焊接連接銷300包括銷頭部310和多個銷本體320，其中銷頭部310具有形成在銷頭部310中的孔312，所述多個銷本體320形成在銷頭部310的下表面上，所述銷本體320 包括從銷頭部310向下延伸的支撐部322和從支撐部322延伸成彎曲狀的結合部324 ； (C) 將半導體芯片200的外引線210插入所述焊接連接銷300中；以及(D)焊接所述焊接連接銷300的結合部3M和所述外引線210。以下，按照工藝順序描述根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的安裝半導體芯片的方法。首先，如圖8所示，準備印刷電路板100，該印刷電路板100具有形成在其中的電路圖案110和通孔120。電路圖案110可以通過減除法(subtractive method)、加成法 (additive method)、半加成法(semi-additive method)等形成。通孔120的內部也鍍銅， 以便與電路圖案110電連接。同時，通孔120可以通過使用計算機數(shù)控鉆床(CNC)、CO2、激光器(YAG laser)鉆取而形成。然后，如圖9所示，將焊接連接銷300插入印刷電路板100的通孔120中。如圖10 所示，在將焊接連接銷300與通孔120連接后，將半導體芯片200的外引線210插入形成在銷頭部310中的孔312中。然后，如圖11所示，焊接所述焊接連接銷300的結合部3M和外引線210。通過焊接形成連接外引線210和焊接連接銷300的第一焊接部132。焊接連接銷300的一部分和外引線210焊接，而沒有用焊接劑填充整個通孔120，從而減小由于熱膨脹系數(shù)的差異所產生的熱應力?？梢酝ㄟ^在熔化溫度或高于熔化溫度下對第一焊接部132加熱20-30分鐘的回流處理來實施焊接。此時，優(yōu)選地使焊接連接銷300的下端和外引線210焊接。如上所述，結合部324的彎曲部沒有填充焊接劑，從而該彎曲部可以有效地吸收熱應力和外來沖擊。另外，如圖12所示，可以另外使焊接連接銷300的銷頭部310和印刷電路板100 焊接。通過焊接形成連接銷頭部310和印刷電路板100的第二焊接部134?？梢栽诤附舆B接銷300的結合部3M和外引線210的焊接處理之前或之后形成第二焊接部134。根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的焊接連接銷設置為具有銷頭部和銷本體，所述銷頭部具有形成在其中的孔，所述銷本體由支撐部和結合部構成，當安裝半導體芯片時僅將焊接連接銷的結合部和半導體芯片的外引線焊接，從而能夠減小熱應力。另外，結合部的彎曲部可以吸收熱應力和外來沖擊。此外，銷本體還包括在支撐部和結合部之間向外突出的閂鎖，從而將焊接連接銷牢固地連接到印刷電路板。此外，結合部從支撐部延伸為彎曲多次的形狀，從而能夠有效地吸收外來沖擊。根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的半導體封裝基板包括印刷電路板，該印刷電路板具有形成在印刷電路板中的電路圖案和通孔；焊接連接銷，該焊接連接銷插入所述通孔中； 以及半導體芯片，通過將半導體芯片的外引線插入焊接連接銷中，該半導體芯片通過第一焊接部安裝，從而防止所述基板由于熱應力產生的變形和由于外來沖擊產生的疲勞失效。另外，第一焊接部將焊接連接銷的結合部的下端連接到外引線，從而能夠有效地吸收外來沖擊。此外，半導體封裝基板還包括將焊接連接銷的銷頭部連接到印刷電路板的第二焊接部，從而能夠將焊接連接銷更牢固地連接到印刷電路板。盡管以說明為目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，它們只是具體解釋本發(fā)明，因而根據本發(fā)明的焊接連接銷、半導體封裝基板和使用它們安裝半導體芯片的方法并不限于此，而本領域技術人員應當理解的是，在不脫離由附帶的權利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神下，各種修改、增加或替代都是可能的。因此，這些修改、增加和替換也應當理解為落入本發(fā)明的范圍內。
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權利要求
1.一種焊接連接銷，該焊接連接銷包括銷頭部，該銷頭部具有形成在所述銷頭部中的孔；和多個銷本體，該多個銷本體形成在所述銷頭部的下表面上，其中，所述銷本體包括從所述銷頭部向下延伸的支撐部和從該支撐部延伸成彎曲狀的纟口口邵。
2.根據權利要求1所述的焊接連接銷，其中，所述銷本體還包括閂鎖，該閂鎖在所述支撐部和所述結合部之間向外突出。
3.根據權利要求1所述的焊接連接銷，其中，所述多個銷本體以相同的間距沿著所述孔的周向形成。
4.根據權利要求1所述的焊接連接銷，其中，所述多個銷本體形成為具有相同的形狀。
5.根據權利要求1所述的焊接連接銷，其中，所述結合部從所述支撐部延伸成彎曲多次的形狀。
6.根據權利要求1所述的焊接連接銷，其中，所述銷頭部和所述銷本體由金屬制成。
7.一種半導體封裝基板，該半導體封裝基板包括印刷電路板，該印刷電路板具有形成在所述印刷電路板中的電路圖案和通孔； 焊接連接銷，該焊接連接銷包括銷頭部，該銷頭部具有形成在所述銷頭部中的孔；和多個銷本體，該多個銷本體形成在所述銷頭部的下表面上，所述銷本體包括從所述銷頭部向下延伸的支撐部和從該支撐部延伸成彎曲狀的結合部，并且所述銷本體插入所述通孔中；半導體芯片，該半導體芯片通過將所述半導體芯片的外引線插入所述焊接連接銷中而安裝在所述印刷電路板上；以及第一焊接部，該第一焊接部將所述焊接連接銷的結合部連接到所述外引線。
8.根據權利要求7所述的半導體封裝基板，其中，所述銷本體還包括閂鎖，該閂鎖鎖止在插入有所述銷本體的所述通孔的下側上并且在所述支撐部和所述結合部之間向外突出。
9.根據權利要求7所述的半導體封裝基板，其中，所述支撐部的長度與所述印刷電路板的插入有所述銷本體的所述通孔的長度相對應。
10.根據權利要求7所述的半導體封裝基板，其中，所述多個銷本體以相同的間距沿著所述孔的周向形成。
11.根據權利要求7所述的半導體封裝基板，其中，所述多個銷本體形成為具有相同的形狀。
12.根據權利要求7所述的半導體封裝基板，其中，所述第一焊接部將所述結合部的下端連接到所述外引線。
13.根據權利要求7所述的半導體封裝基板，其中，該半導體封裝基板還包括將所述焊接連接銷的所述銷頭部連接到所述印刷電路板的第二焊接部。
14.一種安裝半導體芯片的方法，該方法包括(A)準備印刷電路板，該印刷電路板具有形成在所述印刷電路板中的電路圖案和通孔；(B)將焊接連接銷插入所述通孔中，所述焊接連接銷包括銷頭部，該銷頭部具有形成在所述銷頭部中的孔；和多個銷本體，該多個銷本體形成在所述銷頭部的下表面上，所述銷本體包括從所述銷頭部向下延伸的支撐部和從該支撐部延伸成彎曲狀的結合部；(C)將半導體芯片的外引線插入所述焊接連接銷中；以及(D)焊接所述焊接連接銷的結合部和所述外引線。
15.根據權利要求14所述的安裝半導體芯片的方法，其中步驟(D)包括焊接所述結合部的下端和所述外引線。
16.根據權利要求14所述的安裝半導體芯片的方法，該方法還包括在步驟(D)之后的步驟(E)焊接所述焊接連接銷的所述銷頭部和所述印刷電路板。
全文摘要
在此公開了一種焊接連接銷、一種半導體封裝基板以及使用它們安裝半導體芯片的方法。半導體芯片通過使用插入印刷電路板的通孔中的焊接連接銷而安裝在印刷電路板上，從而防止半導體封裝基板變形和由于外來沖擊產生的疲勞失效。
文檔編號H05K1/18GK102480835SQ201110038528
公開日2012年5月30日 申請日期2011年2月14日 優(yōu)先權日2010年11月24日
發(fā)明者崔碩文, 李寬鎬, 柳志滿, 金鎮(zhèn)洙, 韓奎范 申請人:三星電機株式會社