铅焊料指示剂和方法技术

一种焊料系（１４）包括铅（Ｐｂ）指示剂和焊剂。一种用于形成半导体器件的方法包括：提供载体（５２），将焊料系应用到载体（５４），经由焊料系将端子耦接至载体（５６），熔融焊料系以将端子贴附到载体并形成完整的半导体器件（５８），以及确定完整的半导体器件是否具有与焊料系不同的预定性质（６０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及半导体器件，并且更具体地，涉及利用无铅焊料的半导体器件。
技术介绍
日本和欧洲联盟政府制定了要求行业从它们的产品去除有害物质的政策，由此产生了“绿色”产品。一种目标材料，铅(Pb)，是塑料球栅格阵列(PBGA)焊球和历史上用于将该部件贴附到板上的焊膏的主要组分。一般使用的含铅焊膏是共晶锡-铅(63wt％Sn/37wt％Pb)，并且该球通常是共晶锡铅或还包括2％Ag(62wt％Sn/36wt％Pb/2wt％Ag)。作为上述法规的结果，半导体工业正移向无铅焊料。该工业中研究的无铅焊料通常包括例如锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、铟(In)、锑(Sb)和铋(Bi)的元素。为了遵守上述法规，公司需要能够容易地区分无铅和含铅材料。例如，尤其是如果端子的成分是未知的话，装配工应该在焊接到它们的印刷电路板(PCB)之前检验半导体器件是无铅的。另外，当将无铅(无Pb)和含铅(含Pb)球贴附到球栅格阵列(BGA)基板上时使它们混合是有风险的，因此希望测试材料成分以避免这种风险。测试确定是否存在铅的一种方法包括执行分析测试，但这增加了制造的成本、时间和制造复杂性。最通常使用的家用测试涂料和陶瓷盘的另一铅-测试(Pb-测试)方法，包括利用测试拭子，例如可由LeadCheck出售的铅-测试工具获得的那些。但测试拭子需要人工测试每种材料。这导致了增加的成本和增加的循环时间。因此，需要一种方式来检测材料是否无铅的，而不增加循环时间和增加成本。附图说明本专利技术借助实例示例并且不由附图限制，其中相同的附图标记表示相似的元件。图1示例了在根据本专利技术实施例的回流工艺之前，具有通过焊料系(solder system)耦接至印刷电路板(PCB)基板的端子的半导体器件一部分的截面图；图2示例了在根据本专利技术实施例的回流之后的图1的半导体器件；图3示例了在根据本专利技术实施例的第一回流工艺之前，具有经由焊料系耦接至球栅格阵列(BGA)基板的球的半导体器件一部分的截面图；图4示例了在根据本专利技术实施例的第一回流工艺之后的图3的半导体器件；图5示例了在根据本专利技术实施例的第二回流工艺之前，耦接至PCD基板的图4的半导体器件；图6示例了在根据本专利技术实施例的第二回流工艺之后图5的球；图7示例了在根据本专利技术实施例的回流工艺之前，通过焊料系耦接至印刷电路板(PCB)基板的无铅半导体器件一部分的截面图；图8示例了在根据本专利技术实施例的回流之后图7的半导体器件；和图9示例了根据本专利技术实施例用于形成半导体器件的工艺。熟悉技艺者意识到，各图中的元件为了简单和清楚被示例了并且未必按尺寸绘制。例如，在各图中一些元件的尺度可相对于其它元件放大，以帮助提高本专利技术实施例的理解。具体实施例方式为了确定其是否遵守降低半导体产品中铅的规则，公司需要检测铅的简易方法；人工检查每个部分是不切实际的。可将化学制品加入到端子、端子涂层、载体、载体涂层、耦接部件至载体的焊料系、焊料系的涂层等。该端子可以是球(球体)、引线(例如，J-引线)、无引线、引脚、端盖、垫等。该端子可以是部分封装或独立的。该端子可以是四方扁平封装(QFP)上的J-引线、贴附到球栅格阵列(BGA)基板的球或仍未贴附到BGA基板上的球等。该载体可以是印刷电路板(PCB)、BGA基板、任一其它类型的基板或任一支撑结构。该焊料系可包括焊剂、焊膏等。铅(Pb)指示剂，其是酸或盐的一个实施例，可加到载体、端子或焊料系；或形成为载体、端子或导电材料上的涂层。当受到升高温度时，如果存在的话，铅(Pb)指示剂与铅(Pb)反应，并且改变焊料系的性质。在一个实例中，铅(Pb)指示剂形成颜色，例如粉红色或黑色，与具有未反应铅(Pb)指示剂的材料的颜色不同。在一个实施例中，在回流工艺期间出现了反应，回流工艺用于熔融焊料系并形成焊料互连。焊料系中的铅(Pb)指示剂可以应用到许多结构上。图1-8示例了受益于使用铅(Pb)指示剂的一些不同结构。图9示例了用于形成图2、4、6和8的所有焊料系的方法50。在方法50的第一工艺52中，提供了载体。该载体可以是在前论述的任一载体，例如BGA基板或PCB。在第二工艺54期间，将焊料系应用到该载体上。在一个实施例中，焊料系包括铅(Pb)指示剂、焊剂和导电材料。导电材料可以是包括锡(Sn)和铅(Pb)的共晶成分的焊料粉末，并且焊剂可以是基于松香或基于清洗剂的液体。在第三工艺56中，端子经由焊料锡耦接至载体上。接下来，在第四工艺58中，将焊料系熔融以将端子贴附到载体上并形成完整的焊料互连。在一个实施例中，在回流工艺期间发生了熔融。在第五工艺60中，确定完整的焊料互连是否具有预定的性质，例如不同于焊料系的颜色。如果是，则存在铅。图1示例了表示在熔融工艺之前QFP上的引线16的半导体器件10的截面图。半导体器件10包括设置在焊料系14中的引线16，该焊料系形成在导电垫11上。导电垫11形成在非导电材料13的凹口内，该非导电材料13与导电垫11电隔离。非导电材料13和导电垫11形成载体12。在一个实施例中，载体12是PCB基板，其中非导电材料13是有机材料，例如焊料掩模，并且导电垫包括铜或铜合金。在一个实施例中，导电垫11是载体12的导线的一部分，并且可以是一层或一种材料、或多层或多种材料。载体12可具有在非导电材料13和导电垫11上方的有机表面防护剂(OSP)涂层。在一个实施例中，OSP包括铅(Pb)指示剂。引线16可以是任何的引线，例如L-形引线(示于图1中)。在一个实施例中，引线16具有脚部18，该脚部基本上平行于载体12。人工地、通过机器等将该脚设置在焊料系14上方。虽然图1中示出了仅一条引线，但是引线16可以是封装上的多条引线的一条，其在所有的图中实际是每条引线。焊料系14可通过适合的工艺例如丝网印刷应用到载体12上。在一个实施例中，焊料系14包括焊剂和焊料粉末。在另一实施例中，焊料系14包括焊剂和铅(Pb)指示剂。在又一实施例中，焊料系14还包括焊膏，其可以是粉末。在一个实施例中，焊膏包括铅(Pb)，例如63wt％锡(Sn)和37wt％铅(Pb)膏。在另一实施例中，焊膏是无铅(无-Pb)的，例如95.5wt％锡(Sn)、4wt％银(Ag)和0.5wt％铜(Cu)膏。焊剂可以是基于松香(例如，白松松香)或基于清洗剂基的有机酸。常规地，焊剂用于帮助减少氧化程度和在回流之前临时粘合焊料粉末。但焊剂还可以是用于铅(Pb)指示剂的载体。如所示例的，焊料系14由许多单独颗粒的焊料合金形成。铅(Pb)指示剂可加到焊料系14上、放到或放入载体12、或放到或放入引线16，尤其是脚部18。换句话说，焊料系14、载体12或引线16可以是用于铅(Pb)指示剂的载体。铅(Pb)指示剂可混合到已经存在于该工艺中或应用为另外涂层的合成物中，例如液体中。铅(Pb)指示剂本身可以是液体。如果铅(Pb)指示剂位于载体上，则其可以位于载体12上的OSP涂层中。在该实施例中，载体12制造商或OSP制造商可在将铅(Pb)指示剂应用到载体12上之前将其混合到OSP涂层中。如果铅(Pb)指示剂分别放到或放入引线16，则其可以是引线上的涂层或被混合到用于制作引线的导电材料中。可以通过焊料系的制造商或通过焊料系的随后购买者将铅(Pb本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将端子耦接至载体的焊料系，其中该焊料系包括：用于检测铅（Ｐｂ）存在的铅（Ｐｂ）指示剂；和用作铅（Ｐｂ）指示剂的载体的焊剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：特里E伯内特，托马斯H科施米德尔，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]