球栅结构的制作方法与工艺

球栅结构相关申请本申请要求于2012年2月15日提交的美国临时专利申请第61/599,263号的优先权，其通过引用并入本文。技术领域本公开内容大体上涉及电子系统，并且更具体地涉及电子系统中的球栅阵列。背景许多集成电路包括封装，例如球栅阵列，以提供在集成电路和其他的外部电子设备例如电路板之间的电接口。与沿着封装的周长提供连接的集成电路封装例如双列直插式（DIP）、小外形IC（SOIC）或塑料带引线芯片载体（PLCC）不同，球栅阵列在小的区域中提供高信号计数以减小被封装的器件的尺寸和当被安装于电路板时被消耗的板区域。典型的球栅阵列可以包括被以正交的行-列格式排列的多重的焊料球或凸块，在共同的行或共同的列中的焊料球彼此之间具有预设的节距或间距。在焊料球之间的节距或间距可以被用于从焊料球至集成电路的接口垫或至电路板上的其他器件的布线迹线。对于标准的球栅阵列封装来说，球栅阵列中的焊料球的数量可以被修改，以适应进入或离开集成电路的信号的数量的修改。当焊料球的数量增加时，球栅阵列封装可以增加尺寸，或在焊料球之间的节距可以被减小。封装尺寸的增加可能增加成本，而在焊料球之间的节距的减小可能由于在迹线的布线或将集成电路封装耦合于电路板中引入困难被使得不可能或 不切实际。球栅阵列的一种专业化的形式被称为晶圆级芯片规模封装（WLCSP），可以使用半导体管芯，例如由硅或其他的半导体基础材料如蓝宝石、碳化硅、砷化镓制造，作为封装基板以提供小的安装占用区域。对WLCSP的尺寸的修改，例如增加封装尺寸以适应附加的信号，直接地相应于半导体管芯尺寸本身的增加，这可能妨碍减小安装占用区域的目标。用于WLCSP封装的器件的半导体管芯以匹配标准封装或球栅间距的形式因素的形式因素来生产经常可能是困难的或不经济的。具体的结构，例如静态随机存取存储器（SRAM）、闪速存储器、动态随机存取存储器（DRAM）等等的重复的单元尺寸，当被在器件上复制数百万次时经常是高度不对称的。照此，考虑到信号计数和球节距的约束，放置正交地间隔开的焊料球的栅格可能变得困难而不可能。此外，在最初可能放置标准的正交的栅格的器件中，经常用于改进半导体的制造效率的掩膜工艺的光学收缩可能产生在其中标准栅可能不再是可使用的新的管芯。附图的描述图1A-1B是包括非正交的球栅阵列的电子系统的框图实施例。图2是图1中示出的非正交的球栅阵列的框图实施例。图3A-3H是用于图1中示出的非正交的球栅阵列的不同配置的框图实施例。图4是设计球栅阵列的装置的框图。图5是用于图1中示出的电子系统的非正交的球栅阵列的设计的示例性的流程图。详细描述电子系统可以包括被以具有以三角形配置排列的连接球的非正交的行-列格式布置在基板上的球栅阵列。球栅阵列可以具有至少部分地基于基 板上的可用于球栅阵列的区域的取向。例如，球栅阵列的取向可以包括在基板上的可用于球栅阵列的区域的边缘上的连接球至少部分地基于基板上的可用于球栅阵列的区域的维度和球栅阵列中的连接球的数量二者的排列。连接球的三角形配置可以允许行和列具有不同于在连接球之间的节距的间距。下文更详细地示出和描述了各实施方案。图1A-1B是包括非正交的球栅阵列200的电子系统100的框图实施例。参照图1A和1B，电子系统100可以包括被布置在基板120上或与基板120集成的核心电路110。在某些实施方案中，基板120可以是包括核心电路110的管芯或半导体芯片，而在其他的实施方案中，基板120可以是被耦合于与核心电路110集成的管芯的印刷电路板120。电子系统100可以包括被布置在基板120上，例如在基板120的与核心电路110相反的侧上，的非正交的球栅阵列200。虽然非正交的球栅阵列200在图1A和1B中被示出为被布置在基板120的与核心电路110相反的侧上，但是非正交的球栅阵列200可以被布置在基板120的与核心电路相同的侧上。非正交的球栅阵列200可以包括被以三角形配置排列的多重的连接元件，例如连接球、凸块、引脚、垫、连接器或其他的电接触器。非正交的球栅阵列200可以是球栅阵列、连接盘栅阵列、倒装芯片或其他的能够将电气器件互相连接的电连接器。如将在下文更详细地讨论的，这种三角形配置可以允许非正交的球栅阵列200具有比常规的正交的行-列球栅阵列大的连接球密度。多重的连接球可以由焊料或另一种导电性材料组成，焊料或另一种导电性材料可以被耦合于在电子系统100的外部的其他的电子设备，例如印刷电路板、硅中介层或其他的电子接口器件。非正交的球栅阵列200可以被在封装的球栅阵列、芯片规模封装（CSP）球栅阵列、晶圆级芯片规模封装（WLCSP）球栅阵列或类似的中实施。基板120可以包括几组通过导电性布线迹线140与连接球耦合的接口垫130A-130D。在某些实施方案中，每个连接球可以具有到几组接口垫130A-130D内的垫的相应的布线迹线140。布线迹线140可以是与核心电路110沟通信号的发送信号迹线、承载用于核心电路110的功率的功率迹 线或作为对于核心电路110的接地的接地迹线中的至少一个。非正交的球栅阵列200可以被排列为将毗邻的连接球从彼此间隔开预确定的距离，被称为球节距，以允许布线迹线140到达在接口垫130A-130D内的相应的垫。图2是图1中示出的非正交的球栅阵列200的框图实施例。参照图2，非正交的球栅阵列200可以被以包括多重的毗邻的等边三角形的六边形配置排列，使每个连接球距六个毗邻的连接球预确定的距离R，例如每个被围绕中心连接球分隔约60度的角度。进而，毗邻的连接球中的每个可以从两个毗邻的连接球分隔所述预确定的距离。非正交的球栅阵列200的三角形配置可以允许非正交的球栅阵列200具有列COL1-COLn，列COL1-COLn在沿着一个轴线的约半个预确定的球节距R处被间隔开。列可以被分为奇数列例如列COL1、COL3、COL5等以及偶数列例如列COL2、COL4、COL6等。在毗邻的偶数列之间的间距和在毗邻的奇数列之间的间距可以等于所述预确定的球节距。非正交的球栅阵列200的三角形配置可以允许非正交的球栅阵列200具有行ROW1-ROWm，行ROW1-ROWm在约处被间隔开，其中R可以是所述预确定的球节距。行可以被分为奇数列例如列ROW1、ROW3、ROW5等以及偶数列例如列ROW2、ROW4、ROW6等。在毗邻的偶数行之间的间距和在毗邻的奇数行之间的间距可以等于所述预确定的球节距的倍。在某些实施方案中，例如，当非正交的球栅阵列200被旋转90度时，行可以具有图2中示出的列的间距并且列可以具有图2中示出的行的间距。因为在行之间的距离可以不同于在列之间的距离（它们还可以基于非正交的球栅阵列200的取向，例如90度旋转，变化），所以选择对于非正交的球栅阵列200的取向可以基于基板上可用于连接球的放置的区域（和维度）和用于到信号的连接的球的数量。因为非正交的球栅阵列200的列和行可以在不同的长度处随附加的列或行增加或随列或行的移除收缩，所以通过旋转非正交的球栅阵列200，非正交的球栅阵列200可以增加可以被放置在基板的特定的区域上的连接 球的数量。例如，当基板具有带有是球节距的5倍的竖直维度的可使用区域时，高至6行的连接球可以被装配在该区域中。然而，如果非正交的球栅阵列200被旋转90度，允许图2中示出的列成为在非正交的球栅阵列200的旋转形式中的行，那么非正交的球栅阵列200的旋转形式可以包括进入该同一个竖直空间中的11行连接球。非正交的球栅阵列200的旋转取向可以基于可用于待布置在基板上的球栅阵列的区域。图3A-3E是用于图1中示出的非正交的球栅阵列200的各种配置的框图实施例。参照图3A，非正交的球栅阵列300A可以包括在可用于非正交的球栅阵列300A的放置的区域310内的38个连接球。因为越远离非正交的球栅阵列300A的连接球被放置的区域310的中心，越多的应力可以被施加在连接球上，所以非正交的球栅阵列300A可以被配置为具有在可用于非正交的球栅阵列300A的放置的区域310的角落中没有连接球的边缘取向。这些角落连接球在制造和组装过程期间可能最易于遭受破环，使得它们的不存在可以提供更可靠的并且更高产量的制造工艺。参照图3B，非正交的球栅阵列300B可以包括在可用于非正交的球栅阵列300B的放置的区域310内的39个连接球。通过改变非正交的球栅阵列300B的边缘取向，例如，通过使用6个连接球的列代替5个连接球的列，非正交的球栅阵列300B可以包括在与图3A相同的区域310内的额外的连接球，而不必调整球节距。非正交的球栅阵列300B可以被配置为具有在可用于非正交的球栅阵列300A的放置的区域310的每个角落中具有连接球的边缘取向。在非正交的球栅阵列300A和非正交的球栅阵列300B之间的选择可以基于区域310的维度、待被放置在区域310中的连接球的数量、被施加在连接球上的应力的潜在可能以及用于将器件组装至匹配的电路的制造环境的成熟度和稳定性。参照图3C，非正交的球栅阵列300C可以包括在可用于非正交的球栅阵列300C的放置的区域320内的30个连接球。非正交的球栅阵列300C可以被配置为具有在可用于非正交的球栅阵列300C的放置的区域320的相对的角落中具有两个连接球的边缘取向。对这种边缘取向的选择可以基于区域320的维度和待被放置在区域320中的连接球的数量被做出。在某 些实施方案中，对哪些角落在这种边缘配置中被填充连接球的选择可以基于布线迹线在连接球之间的放置，和/或这些布线迹线可能在区域320的部分上经历的任何电气干扰。参照图3D，非正交的球栅阵列300D可以包括在可用于非正交的球栅阵列300D的放置的区域330内的33个连接球。非正交的球栅阵列300D可以被配置为具有在共同的列的角落中具有两个连接球的边缘取向。对这种边缘取向的选择可以基于区域330的维度和待被放置在区域330中的连接球的数量被做出。在某些实施方案中，对哪些角落在这种边缘配置中被填充连接球的选择可以基于布线迹线的在连接球之间的放置，和/或这些布线迹线可能在区域330的部分上经历的任何电气干扰。参照图3E，非正交的球栅阵列300E可以包括在可用于非正交的球栅阵列300E的放置的区域340内的35个连接球。非正交的球栅阵列300E可以被配置为具有在共同的行的角落中具有两个连接球的边缘取向。对这种边缘取向的选择可以基于区域340的维度和待被放置在区域340中的连接球的数量被做出。在某些实施方案中，对哪些角落在这种边缘配置中被填充连接球的选择可以基于布线迹线的在连接球之间的放置，和/或这些布线迹线可能在区域340的部分上经历的任何电气干扰。由于在图3C、3D和3E中示出的球配置中存在的边缘取向的不对称，在某些实施方案中，最好的装配可以通过对这样的球配置的旋转与关于X轴和Y轴中的一个或两个的镜像的组合被实现。参照图3F-3H，区域350可以用于多重的连接球的放置。如这些示例性的附图中所示的，区域350具有在竖直方向的约5×R的维度和在水平方向的约的维度。对于球栅阵列的不同取向的不同的选择在图3F-3H中示出。在图3F中，非正交的球栅阵列300F可以具有三角形配置并且包括集中在区域350上或在区域350内的33个连接球。非正交的球栅阵列300F可以具有与在图3D中示出的在共同的列的角落中具有两个连接球的非正交的球栅阵列300D相似的边缘取向。非正交的球栅阵列300F可以具有未旋转的行-列配置，相似于图2中示出的非正交的球栅 阵列200的行-列配置。在图3G中，非正交的球栅阵列300G可以具有旋转的三角形配置并且包括在区域350内的不多于27个连接球。非正交的球栅阵列300G可以具有可以相似于图2中示出的非正交的球栅阵列200的行-列配置的旋转形式的行-列配置。通过旋转，非正交的球栅阵列300G的行-列格式可以包括比图3F中示出的非正交的球栅阵列300F少6个的连接球。连接球的这种减少可以归因于区域350的维度以及基于如上文参照图2描述的列和行间距之间的差异。在非正交的球栅阵列300F和旋转的非正交的球栅阵列300G之间的选择可以基于待被包括在区域350中以支持到电子系统100的信号的电连接的连接球的数量以及，可能地，基于可以被施加在被放置在区域350中的连接球上的应力，被做出。例如，当电子系统100的设计利用多于27个连接球时，非正交的球栅阵列300F可以被选择。当电子系统100利用27个连接球或更少时，在非正交的球栅阵列300F和非正交的球栅阵列300G之间的选择可以基于减少当连接球被放置在区域350中时被施加在连接球上的应力的能力、布线迹线的在连接球之间的放置和/或布线迹线可能在电子系统100的操作期间经历的任何干扰被做出。在图3H中，正交的球栅阵列300H可以具有常规的90度行-列格式并且包括在区域350内的30个连接球。因为正交的球栅阵列300H具有比图2中描述的三角形配置固有地密度较小的球结构，所以当被以相同的球节距实施时，非正交的球栅阵列300F可以具有比正交的球栅阵列300H大的连接球密度。图4是设计球栅阵列的装置400的框图。参照图4，装置400可以包括处理设备410，以执行来自存储器设备420的指令421，从而进行不同操作，包括选择球栅阵列的配置，例如正交的配置、非正交的配置，以及对于球栅阵列的取向，例如边缘配置和/或所选择的球栅阵列的旋转取向。装置400可以包括用户接口设备430，例如鼠标、键盘、触摸屏、手写笔、话筒、扬声器或任何其他的允许用户与装置400通信的设备。装置400可以包括显示设备440以向装置400的用户呈现信息，例如所选择的 球栅阵列、球栅阵列的取向和/或对于球栅阵列的不同选项。用户接口设备430和显示设备440可以允许处理设备410具有识别用于电子系统的一个或多个球栅阵列配置的能力以及，可选择地，选择被识别的球栅阵列中的至少一个的能力。存储器设备420可以包括可以使用不同字段填充的取向表格422，所述字段例如阵列的类型字段425以识别可用于电子系统上的放置的球栅阵列的类型。阵列的类型字段425可以识别正交的球栅阵列或非正交的球栅阵列，并且可以识别正交的或非正交的球栅阵列的取向，例如旋转取向和旋转的正交的或非正交的球栅阵列的边缘取向。旋转取向可以识别球栅阵列如何能够最好地装配入基板的区域中。例如，因为非正交的球栅阵列的行和列可以具有不同的间距，所以旋转取向可以指示哪些线路的连接球可以是行以及哪些线路可以是列。边缘取向可以识别在球栅阵列的边缘处的和/或在基板上的可用于球栅阵列的放置的区域的边缘处的连接球的配置。阵列的类型字段425可以通过区域描述字段423和球的数量字段424被索引。在某些实施方案中，区域描述字段423可以识别可用于球栅阵列的放置的总区域、区域的形状例如正方形的、矩形的、三角形的或类似的和/或区域的维度。球的数量字段424可以识别待被放置在电子系统100上以允许对该系统的信号的访问的连接球的数量。处理设备410可以例如从用户接口设备430接收对可用于球栅阵列的放置的区域的描述以及待被包括在球栅阵列中的球的数量，以及利用取向表格422基于对区域的描述和待被包括在球栅阵列中的球的数量从阵列的类型字段425识别可用于电子系统100上的放置的一个或多个球栅阵列。在某些实施方案中，处理设备410可以将对区域的描述和待被包括在球栅阵列中的球的数量与区域描述字段423和球的数量字段424比较，以从阵列的类型字段425识别可用于电子设备上的放置的一个或多个球栅阵列。在某些实施方案中，处理设备410可以基于对于每一个可能的阵列取向和行-列配置的相关联的阵列区域的维度，使用由存储器设备420存储的方程直接地计算连接球的数量。表格1示出了可以被处理设备410用来确定能够被放置用于所选择的栅类型和栅取向的球的数量的方程的实施例：表格1：栅边缘取向球的数量备注正交的标准的行×列(R×C)正交的在角落中没有球((R-1)×(C+1)+(R-1)×(C+1))/4R和C是奇数正交的在所有的角落中有球((R+1)×(C+1)+(R-1)×(C-1))/4R和C是奇数正交的在相对的角落中有球R×C/2R和C是偶数正交的在同一个列的角落中有球((R+1)×C+(R-1)×C)/4R是奇数并且C是偶数正交的在同一个行的角落中有球((C+1)×R+(R-1)×C)/4R是偶数并且C是奇数非正交的在角落中没有球((R-1)×(C+1)+(R-1)×(C+1))/4R和C是奇数非正交的在所有的角落中有球((R+1)×(C+1)+(R-1)×(C-1))/4R和C是奇数非正交的在相对的角落中有球R×C/2R和C是偶数非正交的在同一个列的角落中有球((R+1)×C+(R-1)×C)/4R是奇数并且C是偶数非正交的在同一个行的角落中有球((C+1)×R+(R-1)×C)/4R是偶数并且C是奇数图5是用于电子系统的球栅阵列的设计的示例性的流程图。参照图5，在框510，装置可以识别基板上的可用于球栅阵列的区域。在某些实施方案中，区域可以基于例如来自用户接口设备430的用户输入被确定，或区域可以基于基板和/或相应的核心电路的示意图或机械说明书被装置自动地识别。在框520，装置可以识别待被包括在球栅阵列中的连接球的数量。在某些实施方案中，待被包括在球栅阵列中的连接球的数量可以基于例如来自用户接口设备430的用户输入被确定，或待被包括在球栅阵列中的连接球的数量可以基于例如来自图形数据系统或GDSII文件描述的核心电路的示意图或基板的机械说明书被装置自动地识别。在框530，装置可以选择一个或多个满足框510和520的条件的球栅阵列类型的用于在基板上的区域中的放置。例如，球栅阵列的类型可以是具有正交的（即90度）行-列格式的正交的球栅阵列、45度旋转的正交的球栅阵列、具有三角形配置的非正交的球栅阵列或具有三角形配置的被旋转的非正交的球栅阵列。在某些实施方案中，其他的非三角形的非正交的球栅阵列类型可以被选择用于在基板上的区域中的放置。装置可以基于可用于基板上的球栅阵列的区域和待被包括在球栅阵列中的连接球的数量识别一个或多个球栅阵列类型。在某些实施方案中，装置可以基于附加的信息来选择球栅阵列类型，所述附加的信息例如布线 迹线在球栅阵列的连接球之间的放置或与布线迹线的干扰的存在，例如来自电子系统的核心电路的干扰的存在。在框540，装置可以确定对于45度旋转的正交的和非正交的球栅阵列的取向。装置可以至少部分地基于可用于基板上的球栅阵列的区域以及可能地待被包括在球栅阵列中的连接球的数量确定球栅阵列的取向。45度旋转的正交的和非正交的球栅阵列的取向可以包括旋转取向、镜像取向和/或球栅阵列的边缘取向。旋转取向可以识别球栅阵列可以如何被旋转以装配在基板的区域中。例如，因为非正交的球栅阵列的行和列可以具有不同的间距，所以旋转取向可以指示哪些线路的连接球可以是行以及哪些线路可以是列。边缘取向可以识别在球栅阵列的边缘处的和/或在基板上的可用于球栅阵列的放置的区域的边缘处的连接球的配置，例如图3A-3G中示出的。上文描述的系统和装置可以使用专用的处理器系统、微控制器、可编程逻辑器件、微处理器或其的任何组合，以进行本文描述的操作中的某些或全部。上文描述的操作中的某些可以被在软件中实施以及其他的操作可以被在硬件中实施。本文描述的任意的操作、过程和/或方法可以被实质上相似于如本文描述的那些的装置、设备和/或系统并且参照所图示的附图进行。处理设备可以执行被储存在存储器中的指令或“代码”。存储器也可以储存数据。处理设备可以包括但可以不限于模拟处理器、数字处理器、微处理器、多核处理器、处理器阵列、网络处理器或类似的。处理设备可以是集成控制系统或系统管理器的一部分，或可以被作为被配置为本地地或远程地通过无线传输与联网系统连接的便携式电子设备提供。处理器存储器可以被与处理设备集成在一起，例如RAM或FLASH存储器被布置在集成电路微处理器内或类似的。在其他实施例中，存储器可以包括独立设备，例如外部磁盘驱动器、储存阵列、便携式闪速密钥卡或类似的。存储器和处理设备可以可操作地耦合在一起，或与彼此通信，例如通过输入/输出端口、网络连接或类似的，并且处理设备可以读取被储存在存储器上的文件。相关联的存储器借助于权限设置可以是通过设计“只 读”的（ROM），或不是。存储器的其他的实例可以包括但是可以不限于WORM、EPROM、EEPROM、FLASH或类似的，其可以被在固态半导体器件中实施。其他的存储器可以包括移动的零件，例如已知的旋转磁盘驱动器。所有的这样的存储器可以是“机器可读的”并且可以是由处理设备可读的。操作指令或命令可以被在储存的计算机软件的有形的形式中实施或具体化（也被称为“计算机程序”或“代码”）。程序或代码可以被储存在数字存储器中并且可以被处理设备读取。“计算机可读的储存介质”（或可选择地，“机器可读的储存介质”）可以包括所有的上述类型的存储器以及将来的新的技术，只要存储器可以能够至少暂时地储存具有计算机程序或其他的数据的性质的数字信息，以及只要被存储的信息可以被合适的处理设备“读取”。术语“计算机可读的”可以不限于暗示完整的主机、微型计算机、台式机或甚至膝上型电脑的“计算机”的历史用法。而是，“计算机可读的”可以包括可以由处理器、处理设备或任何计算系统可读的储存介质。这样的介质可以是任何可用的可以被计算机或处理器本地地和/或远程地可访问的介质，并且可以包括易失性的和非易失性的介质，以及可移除的和不可移除的介质，或其的任何组合。被储存在计算机可读的储存介质中的程序可以包括计算机程序产品。例如，储存介质可以被用作储存或传输计算机程序的方便的手段。为了方便的目的，操作可以被作为各种互相连接的或耦合的功能块或图描述。然而，可能存在其中这些功能块或图可能被界线不清地等效地聚合到单一的逻辑器件、程序或操作中的情况。本领域的技术人员将意识到，本文教导的观念可以以许多其他的方式适应于特定的应用。特别地，本领域的技术人员将意识到，所图示的实施例仅是在阅读本公开内容后将变得明显的许多可选择的实施中的一个。虽然本说明书可能在多个位置中涉及“一（an）”、“一个（one）”、“另一个（another）”或“某些”实施例，但是这不一定意指每个这样的引用是同一个实施例或特征仅适用于单一的实施例。