专利名称：球栅阵列封装结构及其封装方法
技术领域：
本发明涉及一种球栅阵列封装结构及其封装方法，特别是一种具 有复合基板的球栅阵列封装结构及其封装方法。
背景技术：
近年来，随着终端消费性电子产品朝向"轻、薄、短、小"及多 功能化发展的趋势，IC构装技术亦朝向高密度化、小型化、高脚数化 的方向前进，为了实现小型化与窄脚距的封装、以及改善散热等问题，目前球栅阵列封装结构(Ball Grid Array, BGA)、覆晶(Flip Chip)、芯片 尺寸封装(Chip Scale Package, CSP)等先进构装技术已成为主流。图1A是一现有技术的窗型球栅阵列(Window BGA, WBGA)封装 结构的剖面示意图，图1B是其仰视示意图， 一芯片(chip)10设置于一 基板(substrate)20的上表面上，芯片10的主动面(active surface)朝下且 其中央区域具有多个接触点(contact point)102，基板20的中央区域具有 一通孔，且基板20的下表面具有多个焊垫(bondingpad)202，多个焊线 (wire)30电性连接接触点102与焊垫202; —第一封装胶体(molding compound) 32设置于基板10的上表面以包覆及保护芯片10， 一第二封 装胶体34设置于基板20的下表面以包覆及保护通孔、焊线30、接触 点102及焊垫202。接续上述说明，基板20的下表面设有多个焊球垫(soldering pad)204，多个焊球(solderball)38分别设置于焊球垫204上，此焊球38 作为输入/输出(input/output， 1/0)端，使载设于封装结构中的芯片10得 以电性连接一外界装置(图中未示)，例如以表面黏着技术(Surface Mount Technology, SMT)完成此窗型球栅阵列封装结构与一印刷电路板(Printed Circuit Board, PCB)的构装及电性连接，因为在进行表面黏着时 容易受到外来力量的挤压，造成封装结构的角落周缘崩裂及内部的芯 片10受损，因此多个第三封装胶体36设置于基板20的下表面以增强 封装结构的强度，防止封装结构在进行表面黏着制程时角落周缘崩裂、 基板20翘曲(warp)及内部的芯片IO受损。然而，因为封胶(molding)制程的限制，此种封装结构具有数项缺 点，请参考图1C，其为一现有技术的窗型球栅阵列封装结构的仰视示 意图，因为封胶模具的模穴必须有模孔才能灌模，所以第三封装胶体 36的宽度不能太细，而且在封胶制程容易造成溢胶362而产生焊球40 消失的现象，因此焊球38的数量与配置受到限制，因而降低了封装结 构的品质与效益，而且第三封装胶体36增加了封胶模具的复杂度与成 本。发明内容为了解决现有技术的封装结构在进行表面黏着制程时容易发生角 落周缘崩裂、基板翘曲及内部的芯片受损的缺点，本发明的目的之一 是提出一种具有复合基板的球栅阵列封装结构及其封装方法，有效地 增强封装结构的强度。为了解决现有技术以封装胶体增强封装结构强度的缺点，封装胶 体的宽度不能太细、封胶制程容易溢胶而产生焊球消失的现象、焊球 的数量与配置受到限制、及封胶模具复杂而成本昂贵，本发明的目的 之一是提出一种具有复合基板的球栅阵列封装结构及其封装方法，可 以有效地增强封装结构的强度，而且焊球的布局空间可以更大而不会 产生焊球消失的现象。本发明的目的之一是提供各种型式的复合基板以增强封装结构的 强度，第二基板黏贴于第一基板的下表面的周缘，第二基板可以是一 片中央区域具有一穿孔的基板，也可以由多个小基板所组成，小基板 可以是任意的形状，例如方形、条形及L形，而且小基板的数量没有 限制。本发明的目的之一是提供一种具有复合基板的球栅阵列封装结构 及其封装方法以增强封装结构的强度，可以应用于各种不同型式的球 栅阵列封装结构，包括窗型球栅阵列封装结构、细间距球栅阵列(Fine pitch BGA, FBGA)封装结构、超细间距球栅阵歹U(Very Fine pitch BGA， VFBGA)封装结构、微型球栅阵列(microBGA, u BGA)封装结构及叠置 式多芯片球栅阵列(Stacked-type Multi-Chip Package BGA， St-MCP BGA) 封装结构。为达上述目的，本发明的一实施例提供一种球栅阵列封装结构，包括 一第一基板，其具有一上表面及一相对于上表面的一下表面； 多个焊球，其分别设置于焊球垫上； 一第二基板，其黏贴于第一基板 的下表面的周缘，且暴露出焊球；至少一芯片，其设置于第一基板的 上表面上，且与第一基板电性连接；及一第一封装胶体，其设置于第 一基板的上表面且包覆芯片。本发明的有益效果在于，具有复合基板的球栅阵列封装结构及其 封装方法，可以有效地增强封装结构的强度，而且焊球的布局空间可 以更大而不会产生焊球消失的现象。
图IA是一现有技术的窗型球栅阵列封装结构的剖面示意图； 图IB是一现有技术的窗型球栅阵列封装结构的仰视示意图； 图IC是一现有技术的窗型球栅阵列封装结构的仰视示意图； 图2A是本发明一实施例的窗型球栅阵列封装结构的剖面示意图； 图2B是本发明一实施例的窗型球栅阵列封装结构的仰视示意图； 图3A、图3B、图3C、及图3D是本发明一实施例的窗型球栅阵 列封装结构的制程步骤示意图4A是本发明一实施例的复合基板的仰视示意图； 图4B是本发明一实施例的复合基板的仰视未意图； 图4C是本发明一实施例的复合基板的仰视示意图；图5是本发明一实施例的细间距球栅阵列封装结构的剖面示意图。图中符号说明10、 50、 90心片102、 502、 902接触点20基板202、 602、 1002焊垫204、 604、 1004焊球垫30、 70、 110焊线32、 72第一封装胶体34、 74第二封装胶体36第三封装胶体362溢胶38、 40、 78、 118焊球60、 100第一基板62、 64、 66、 68、 102第二基板112封装胶体Sl黏晶制程S2焊线制程S3封胶制程S4植球制程具体实施方式
图2A是本发明一实施例的窗型球栅阵列封装结构的剖面示意图， 图2B是其仰视示意图，本发明的封装结构具有复合基板， 一芯片50 设置于一第一基板60的上表面上，芯片50的主动面朝下且其中央区
域具有多个接触点502，第一基板60的中央区域具有一通孔，且第一 基板60的下表面具有多个焊垫602，多个焊线70电性连接接触点502 与焊垫602; —第一封装胶体72设置于第一基板60的上表面以包覆及 保护芯片50， 一第二封装胶体74设置于第一基板60的下表面以包覆 及保护通孔、焊线70、接触点502及焊垫602。接续上述说明，第一基板60的下表面设有多个焊球垫604，多个 焊球78分别设置于焊球垫604上，此焊球78作为输入/输出端，使载 设于封装结构中的芯片50得以电性连接一外界装置(图中未示)，例如 以表面黏着技术完成此窗型球栅阵列封装结构与一印刷电路板的构装 及电性连接； 一第二基板62黏贴于第一基板60的下表面的周缘且暴 露出焊球78，用以增强封装结构的强度，并防止封装结构在进行表面 黏着制程时角落周缘崩裂、第一基板60翘曲及内部的芯片50受损。图3A、图3B、图3C、及图3D是本实施例的窗型球栅阵列封装 结构的制程步骤示意图，第一步骤是黏晶制程Sl，将芯片50黏着于第 一基板60的上表面，在执行此黏晶制程S1之前，第二基板62已黏贴 于第一基板60的下表面的周缘；第二步骤是焊线制程S2，以焊线70 电性连接芯片50下表面的接触点502与第一基板60下表面的焊垫602; 第三步骤是封胶制程S3，将一第一封装胶体72设置于第一基板的上表 面且包覆芯片50，及将一第二封装胶体74设置于第一基板60的下表 面且包覆焊线70、接触点502及焊垫602;第四步骤是植球制程S4， 将焊球78设置于焊球垫604上。在一实施例中，焊线70的材质为金(Au)，第一封装胶体72与第 二封装胶体74的材质为环氧树脂(epoxy)，焊球78的材质为锡(Sn);芯 片50以一黏晶材料(die attach material)或一黏性薄膜(adhesive film)黏 着于第一基板60的上表面；第一基板60与第二基板62为硬式(rigid) 或软式(flexible)基板，且第二基板62以胶合或压合的方式黏贴于第一 基板60的下表面的周缘，而第二基板62的厚度小于焊球78加上焊球 垫604的高度，亦即小于封装体与外界装置间的黏着高度(stand-off height)。因此，本发明的特征之一是本发明的球栅阵列封装结构具有复合 基板，第二基板黏贴于第一基板的下表面的周缘，其宽度可以很细， 所以悍球的布局空间可以更大而不会产生焊球消失的现象，因此，本 发明的具有复合基板的球栅阵列封装结构可以有效地增强封装结构的 强度，并防止封装结构在进行表面黏着制程时角落周缘崩裂、基板翘 曲及内部的芯片受损。请再参考图2B，第二基板62是一片中央区域具有一穿孔的基板， 本领域技术人员当可了解，根据本发明的精神，第二基板亦可由多个 小基板所组成，小基板可以是任意的形状，数量也没有限制；如图4A 的本发明一实施例的复合基板的仰视示意图所示，第二基板64由六片方形的小基板所组成；请参考图4B，第二基板66由四片条形的小基板 所组成；请参考图4C，第二基板68由两片L形的小基板所组成。除了前述实施例的窗型球栅阵列封装结构以外，本领域技术人员 当可了解，本发明的具有复合基板的球栅阵列封装结构及其制程可以应用于各种不同型式的球栅阵列封装结构，图5是本发明一实施例的 细间距球栅阵列封装结构的剖面示意图， 一芯片90设置于一第一基板 100的上表面上，芯片90的主动面朝上且其周缘区域具有多个接触点 902，第一基板100的上表面具有多个焊垫1002，多个焊线110电性连 接接触点902与焊垫1002; —封装胶体112设置于第一基板100的上 表面以包覆及保护芯片90。接续上述说明，第一基板100的下表面设有多个焊球垫1004，多 个焊球118分别设置于焊球垫1004上，此焊球118作为输入/输出端， 使载设于封装结构中的芯片90得以电性连接一外界装置(图中未示)， 例如以表面黏着技术完成此窗型球栅阵列封装结构与一印刷电路板的
构装及电性连接； 一第二基板102黏贴于第一基板100的下表面的周 缘且暴露出焊球118，用以增强封装结构的强度，并防止封装结构在进 行表面黏着制程时角落周缘崩裂、第一基板100翘曲及内部的芯片卯 受损。同理，根据本发明的精神，本领域技术人员当可了解，本发明的 具有复合基板的球栅阵列封装结构及其制程也可以应用于超细间距球 栅阵列封装结构、微型球栅阵列封装结构及叠置式多芯片球栅阵列封 装结构，在此不再赘述。以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在 使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限 定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化 或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。
权利要求
1. 一种球栅阵列封装结构，其特征在于，包含一第一基板，其具有一上表面及一相对于该上表面的一下表面， 且该下表面设有多个焊球垫；多个焊球，其分别设置于所述的焊球垫上；一第二基板，其黏贴于该第一基板的该下表面的周缘，且暴露出 所述的焊球；至少一芯片，其设置于该第一基板的该上表面上，且与该第一基 板电性连接；及一第一封装胶体，其设置于该第一基板的该上表面且包覆该芯片。
2. 如权利要求l所述的球栅阵列封装结构，包含一窗型球栅阵列 封装结构，其中，该芯片的一主动面朝向该第一基板的该上表面且其 中央区域具有多个接触点，该第一基板的中央区域具有一通孔，且该第一基板的该下表面具有多个焊垫，该窗型球栅阵列封装结构更包含 多个焊线以电性连接所述的接触点与所述的焊垫；及 一第二封装胶体，其设置于该第一基板的该下表面且包覆该通孔、所述的焊线、所述的接触点及所述的焊垫。
3.如权利要求l所述的球栅阵列封装结构，包含一细间距球栅阵 列封装结构，其中，该芯片的一主动面远离该第一基板的该上表面且 其周缘区域具有多个接触点，该第一基板的该上表面的周缘区域具有 多个焊垫，该细间距球栅阵列封装结构更包含多个焊线以电性连接所 述的接触点与所述的焊垫。
4. 如权利要求l所述的球栅阵列封装结构，包含一超细间距球栅 阵列封装结构、 一微型球栅阵列封装结构或一叠置式多芯片球栅阵列 封装结构。
5. 如权利要求1所述的球栅阵列封装结构，其中，该第一基板与 该第二基板为硬式或软式基板。
6. 如权利要求l所述的球栅阵列封装结构，其中，该第二基板的 厚度小于所述的焊球加上所述的焊球垫的高度。
7. 如权利要求l所述的球栅阵列封装结构，其中，该第二基板为 一片中央区域具有一穿孔的基板。
8. 如权利要求l所述的球栅阵列封装结构，其中，该第二基板由 多个小基板所组成。
9. 如权利要求8所述的球栅阵列封装结构，其中，所述的小基板 的形状为方型、条形或L型。
10. 如权利要求1所述的球栅阵列封装结构，其中，该第二基板 以胶合或压合的方式黏贴于该第一基板。
11. 如权利要求1所述的球栅阵列封装结构，其中，该芯片以一 黏晶材料或一黏性薄膜黏着于该第一基板的该上表面。
12. —种球栅阵列封装结构的封装方法，其特征在于，包含步骤 黏晶制程，将一芯片黏着于一第一基板的上表面，其中，该第一基板的下表面设有多个焊球垫， 一第二基板黏贴于该第一基板的该下 表面的周缘且暴露出所述的焊球垫；焊线制程，其用以电性连接该芯片与该第一基板；封胶制程，将一封装胶体设置于该第一基板的该上表面且包覆该芯片；及植球制程，将多个焊球分别设置于所述的焊球垫上。
全文摘要
本发明涉及一种具有复合基板的球栅阵列封装结构，包括一第一基板，其具有一上表面及一相对于上表面的一下表面，且下表面设有多个焊球垫；多个焊球，其分别设置于焊球垫上；一第二基板，其黏贴于第一基板的下表面的周缘，且暴露出焊球；至少一芯片，其设置于第一基板的上表面上，且与第一基板电性连接；及一第一封装胶体，其设置于第一基板的上表面且包覆芯片。此封装结构可以有效地增强封装结构的强度，并防止封装结构在进行表面黏着制程时角落周缘崩裂、第一基板翘曲及内部的芯片受损。
文档编号H01L23/488GK101145549SQ200610151879
公开日2008年3月19日 申请日期2006年9月13日 优先权日2006年9月13日
发明者林基正 申请人:力成科技股份有限公司