[发明专利]用于将半导体器件固定到印刷线路板的系统和方法

说明书

技术领域

本公开涉及半导体器件封装，并且具体地涉及用于将封装固定到印刷线路板的系统和方法。

背景技术

现今的复杂产品常常包含用于驱动这些产品的诸如处理器和微控制器的多个器件。随着器件数目的增加以及产品尺寸的减小，印刷线路板被用于改进器件密度。印刷线路板(PWB)(可替选地被称为印刷电路板(PCB))容纳经由印刷线路板中的电路或线路连接的许多个半导体器件。这些器件以多种方式连接到印刷线路板。一种方法是将球栅阵列(BGA)封装焊接到印刷线路板上的传导焊盘。

然而，这种当前方法具有其缺点。例如，PWB可能不是平面的。BGA是以严密公差制造的，从而确保与印刷线路板的紧密连接。此外，对于高引脚数目的器件，引脚之间的间距或距离将以毫米计。因此，如果PWB不是平面的，则BGA附接可能不具有针对板的完整的连接。在最初时，弱的连接可能引起与PWB上的其他器件的间歇的通信故障。随着时间的推移，该连接可能变得完全断开，致使器件不可用。

另一示例是翘曲的影响。大部分现今的PWB被构建为包括多种材料的多个层。这些材料具有不同的热膨胀系数。当暴露于系统的规定温度(例如，-40摄氏度到140摄氏度)时，印刷线路板的不同的层以不同的速率膨胀和收缩，因此引起印刷线路板的翘曲。随着时间的推移，印刷线路板将变得不平并且BGA和焊料针对PWB的刚性连接将不能适应PWB的翘曲，导致BGA和PWB之间的连接断开。

在上述情形下，现场工程师可以去除印刷线路板并且尝试更换断开连接的部件。当去除BGA时存在损坏印刷线路板的风险。当重新附接BGA球并且将BGA重新附接到印刷线路板时还存在减少器件寿命或者使器件永久不可用的风险。再者，在许多应用中更换部件是不可能的，因此产生了将BGA更牢固地连接到印刷线路板的需要。

发明内容

根据本发明的具体实施例，提供了一种用于通过柔性弹簧将半导体器件固定到印刷线路板的系统和方法。在具体实施例中，半导体器件封装包括球栅阵列(BGA)。BGA耦接到多个柔性弹簧，所述柔性弹簧包括一匝或多匝并且被配置为耦接到BGA。被配置为对准并且分离弹簧的隔板附接到BGA和弹簧组件。被配置为与印刷线路板(PWB)上的焊料对准的焊接辅助件附接到PWB。BGA、弹簧和隔板组件耦接到印刷线路板(PWB)上的传导焊盘。

本发明的一个或多个实施例的技术优点可以包括BGA和PWB之间的连接的x、y和z轴上的改进的柔性。所有方向上的改进的柔性提供了若干优点。首先，由弹簧提供的柔性连接可以使BGA针对PWB的多个连接的断开和短路最少。其次，如果PWB因翘曲或者由极端温度引起的收缩和膨胀而变得不平，则弹簧可以进行调整而不会危及BGA、弹簧和PWB之间的连接。

这些优点可以减少封装和印刷线路板之间的连接的断开和短路，因此减少了现场维修的需要。此外，对于维修需要的减少，该方法和系统可以改进产品的可靠性。在其中维修可能性最小的诸如军事和航天的应用中，这是重要的优点。

根据下面的附图、描述和权利要求，其他技术优点对于本领域技术人员将是显见的。而且，尽管上文列举了具体的优点，但是各种实施例可以包括所有或一些所列举的优点或者没有所列举的优点。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其特征和优点，现结合附图参照下面的描述，在附图中：

图1A是图示了由于x或y轴上的移动引起的直接附接到印刷线路板(PWB)的球栅阵列(BGA)之间的连接断开的示例的示图；

图1B是图示了由于z轴上的翘曲引起的直接附接到PWB的BGA之间的连接断开的示例的示图；

图2A是图示了根据本发明的一个实施例的，用于将弹簧附接到BGA的组装过程的示图；

图2B是图示了根据本发明的一个实施例的，用于将图2A的BGA和弹簧组件附接到PWB的组装过程的示图；

图3是图示了根据本发明的一个实施例的，其中使用弹簧连接BGA和PWB的完整附接的示图；以及

图4是图示了根据本发明的一个实施例的组装过程的流程图。

具体实施方式