专利名称：球栅阵列封装的基板结构及其植球方法
技术领域：
本发明涉及一种基板结构及其植球方法，特别是关于一种应用于 球栅阵列封装的基板结构及其植球方法。
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，集成电路(Integrated Circuit, IC)的芯片(chip)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(Bail 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，其中的球栅阵列封装相较于打线封 装，具有信号传输延迟小、应用频率高、散热能力强及封装体积小等 优点，所以广泛应用于各种不同型式的封装结构，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 距球栅阵列(Very Fine pitch BGA, VFBGA)封装结构、微型球栅阵列 (micro BGA， 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)封装结构等。因此，高密度芯片构装需要高密度、高品质与低成本的芯片封装 基板(substmte)予以配合。图1是一现有球栅阵列封装基板的剖面示意图， 一基板2具有一 第一表面6与一第二表面10，且基板2内部具有一布线(trace)4,其材 质为铜(Cu)，其中，第一表面6具有暴露出部分布线4的多个第一凹槽； 多个焊球垫(solder ball pad) 8设于第一凹槽并暴露出第一表面6，其中， 焊球垫8与布线4电性连接，任一焊球垫8为一有机可焊性保护垫(Organic Solderability Preservative, OSP)，其用以电性连接多个焊球 (solder ball)(图中未示)，焊球作为输入/输出(Input/Output， 1/0)端，使 基板2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)来完成球栅阵列封装结构与一印刷电 路板(Printed Circuit Board, PCB)(图中未示)的构装及电性连接。接续上述说明，第二表面10具有暴露出部分布线4的多个第二凹 槽，多个焊垫12设于第二凹槽并暴露出第二表面10，其中，焊垫12 与布线4电性连接，任一焊垫12由一层镍(Ni) 14及一层金(Au) 16所 组成，其中，镍14设于布线4表面，而金16设于镍14上；焊垫12 用以电性连接多个焊线(bonding wire)(图中未示)，焊线的功用是电性 连接载设于封装结构中的一芯片(图中未示)与布线4，使芯片得以电性 连接基板2，并因而得以电性连接一外界装置(图中未示)，例如一印刷 电路板(图中未示)。图2A至图2B是一现有球栅阵列封装的植球(ballmomit)方法的步 骤示意图，其步骤包含提供一球栅阵列封装基板2，基板2具有一第 一表面6，且第一表面6具有多个凹槽，基板2内部具有布线4，且凹 槽暴露出部分布线4，多个焊球垫8设于凹槽并暴露出第一表面6，其 中，焊球垫8与布线4电性连接，且焊球垫8为一有机可焊性保护垫； 涂布一助焊剂(flux)18于焊球垫8表面；布植(mount)多个焊球20于助 焊剂(flux) 18上；以及回焊(reflow)，使多个焊球20与布线4电性连接。然而，此种采用有机可焊性保护垫作为焊球垫的球栅阵列封装基 板具有数项缺点，包括焊球垫下面的铜会发生铜氧化(Cu oxidatioii)现象以及发生焊球迁移(ball shifting)现象。图3是另一现有球栅阵列封装基板的剖面示意图，基板22具有第 一表面26与第二表面34，且基板22内部具有一布线(trace) 24，其材 质为铜(Cu)，其中，第一表面26具有暴露出部分布线24的多个第一凹槽；多个焊球垫28设于第一凹槽并暴露出第一表面26，其中，焊球垫 28与布线24电性连接，任一焊球垫28由一层镍30及一层金32所组 成，其中，镍30设于布线24表面，而金32设于镍30上，镍30/金32 通常是由电镀(plating)或无电解镍含浸金(Electroless Nickel Immersion Gold, ENIG)等方法所制作；焊球垫28用以电性连接多个焊球(solder ball)(图中未示)，焊球作为输入/输出(Input/Output， 1/0)端，使基板22 得以电性连接一外界装置(图中未示)。接续上述说明，第二表面34具有暴露出部分布线24的多个第二 凹槽，多个焊垫36设于第二凹槽并暴露出第二表面34，其中，焊垫 36与布线24电性连接，任一焊垫36由一层镍38及一层金40所组成， 其中，镍38设于布线24表面，而金40设于镍38上；焊垫36用以电 性连接多个焊线(bonding wire)(图中未示)，焊线的功用是电性连接载 设于封装结构中的一芯片(图中未示)与布线24，使芯片得以电性连接基 板22，并因而得以电性连接一外界装置(图中未示)，例如一印刷电路板 (图中未示)。然而，此种采用一层镍及一层金作为焊球垫的球栅阵列封装基板 的缺点是材料成本高，而且金属间化合物(Inter-Metallic Compound, IMC)上的焊球容易发生破裂(crack)现象。发明内容为解决现有技术以有机可焊性保护垫作为焊球垫所产生的铜氧化 与焊球迁移等问题，本发明目的之一是提出一种采用锡/有机可焊性保 护垫作为焊球垫的基板结构及其植球方法。为解决现有技术的金/镍焊球垫所产生的焊球破裂等问题，本发明 目的之一是提出一种采用锡/有机可焊性保护垫作为焊球垫的基板结构 及其植球方法。为了达到上述目的，本发明提供一种球栅阵列封装基板结构，包 括 一基板，其具有一表面，且表面具有多个凹槽； 一布线，其设于 基板内部，其中，凹槽暴露出部分布线；及多个焊球垫，其设于凹槽 并暴露出表面，其中，焊球垫与布线电性连接，任一焊球垫包括一 层锡，其设于布线表面；及一层有机可焊性保护垫，其设于锡上。为了达到上述目的，本发明还提供一种球栅阵列封装的植球方法， 包括提供一球栅阵列封装基板，其中，基板具有一表面，且表面具 有多个凹槽，基板内部具有一布线，多个焊球垫设于凹槽并暴露出表 面，其中，焊球垫与布线电性连接，且任一焊球垫由一层锡及一层有 机可焊性保护垫组成，其中，锡设于布线表面，且有机可焊性保护垫 设于锡上；涂布一助焊剂于焊球垫表面；布植多个焊球于助焊剂上； 及回焊，使焊球与布线电性连接。因此，本发明的采用锡/有机可焊性保护垫作为焊球垫的球栅阵列 封装基板及其植球方法具有高品质与低成本等优点。下面通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本 发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
图1是一现有球栅阵列封装基板的剖面示意图；图2A至图2C是一现有球栅阵列封装的植球方法的步骤示意图；图3是一现有球栅阵列封装基板的剖面示意图；图4是本发明一实施例的球栅阵列封装基板的剖面示意图；图5A至图5C是本发明一实施例的球栅阵列封装的植球方法步骤示意图。图中符号说明 2、 22、 42 基板4、 24、 44布线6、 26、 46第一表面8、 28、 48焊球垫10、 34、 54第二表面12、 36、 56焊垫14、 30、 38、58镍16、 32、 40、60金18、 48、 62助焊剂20、 64焊球50锡52有机可焊性保护垫具体实施方式
本发明的具体实施方式
详细说明如下，所述较佳实施例仅做一说 明而非用以限定本发明。图4是本发明一实施例的球栅阵列封装基板的剖面示意图， 一基 板42具有一第一表面46与一第二表面54，且基板42内部具有一布线 (trace) 44，其中，第一表面46具有暴露出部分布线44的多个第一凹槽； 多个焊球垫48设于第一凹槽并暴露出第一表面46，其中，焊球垫48 与布线44电性连接，任一焊球垫48由一层锡(Sn) 50及一层有机可焊 性保护垫52所组成，其中，锡50设于布线44表面，而有机可焊性保 护垫52设于锡50上；焊球垫48用以电性连接多个焊球(solder ball)(图 中未示)，焊球作为输入/输出(I叩ut/Output, 1/0)端，使基板42得以电 性连接一外界装置(图中未示)。在一实施例中，基板42可为FR4(Fire retardant grade of G10)基板、 FR5(Fire retardant grade of Gll)基板或BT(thin core)基板，且其材质可 为有机玻璃纤维、环氧树脂或上述的组合；布线44的材质可为铜(Cu); 且锡50的厚度可等于或小于30微米Omi)，且有机可焊性保护垫52的厚度可等于或小于20微米。接续上述说明，第二表面34具有暴露出部分布线44的多个第二 凹槽，在一实施例中，多个焊垫56设于第二凹槽并暴露出第二表面34， 其中，焊垫56与布线44电性连接，任一焊垫56由一层镍58及一层 金60所组成，其中，镍58设于布线44表面，而金60设于镍58上； 焊垫56用以电性连接多个焊线(bonding wiire)(图中未示)，焊线的功用 是电性连接载设于封装结构中的一芯片(图中未示)与布线44，使芯片得 以电性连接基板42，并因而得以电性连接一外界装置(图中未示)，例如 一印刷电路板(图中未示)。因此，本发明的球栅阵列封装基板的特征之一是采用锡/有机可焊 性保护垫作为焊球垫，因此可避免现有技术以有机可焊性保护垫作为 焊球垫的铜氧化现象与焊球迁移现象，也可解决现有技术的金/镍焊球 垫的焊球破裂问题，而且成本比金/镍焊球垫低廉。图5A至图5B是本发明一实施例的球栅阵列封装的植球方法步骤 示意图，其步骤包括提供一球栅阵列封装基板42，基板42具有第一 表面46，且第一表面46具有多个凹槽，基板42内部具有布线44，且 凹槽暴露出部分布线44，多个焊球垫48设于凹槽内并暴露出第一表面 46，其中，焊球垫48与布线44电性连接，且焊球垫48由一层锡50 及一层有机可焊性保护垫52所组成，其中，锡50设于布线44表面， 有机可焊性保护垫52设于锡50上；涂布一助焊剂62于焊球垫48表 面；布植多个焊球64于助焊剂48上；以及回焊(reflow)，使焊球64与 布线44电性连接。在一实施例中，焊球64的材质可包含锡。综上所述，本发明的釆用锡/有机可焊性保护垫作为焊球垫的球栅 阵列封装基板及其植球方法具有高品质与低成本等优点。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 定本发明的保护范围，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. 一种球栅阵列封装基板结构，包含一基板，其具有一第一表面，其中，该第一表面具有多个第一凹槽；一布线，其设于该基板内部，其中，该些第一凹槽暴露出部分该布线；及多个焊球垫，其设于该些第一凹槽并暴露出该第一表面，其中，该些焊球垫与该布线电性连接，其特征在于，任一该焊球垫包含一层锡，其设于该布线表面；及一层有机可焊性保护垫，其设于该层锡上。
2. 如权利要求l所述的球栅阵列封装基板结构，其中，该基板为 FR4基板、FR5基板或BT基板。
3. 如权利要求l所述的球栅阵列封装基板结构，其中，该基板的 材质为有机玻璃纤维、环氧树脂或上述的组合。
4. 如权利要求l所述的球栅阵列封装基板结构，其中，该布线的材质为铜。
5. 如权利要求l所述的球栅阵列封装基板结构，其中，该层锡的 厚度为等于或小于30微米。
6. 如权利要求l所述的球栅阵列封装基板结构，其中，该层有机 可焊性保护垫的厚度为等于或小于20微米。
7. 如权利要求l所述的球栅阵列封装基板结构，其中，该基板具 有一第二表面，且该第二表面具有多个第二凹槽，其中，该些第二凹 槽暴露出部分该布线。
8. 如权利要求7所述的球栅阵列封装基板结构，包含多个焊垫， 其设于该些第二凹槽并暴露出该第二表面，其中，该些焊垫与该布线 电性连接，任一该焊垫包含一层镍，其设于该布线表面；及 一层金，其设于该层镍上。
9. 一种球栅阵列封装的植球方法，包含提供一球栅阵列封装基板，其中，该基板具有一表面，且该表面 具有多个凹槽，该基板内部具有一布线，且该些凹槽暴露出部分该布 线，多个焊球垫设于该些凹槽并暴露出该表面，其特征在于，该些焊 球垫与该布线电性连接，且任一该焊球垫由一层锡及一层有机可焊性 保护垫组成，其中，该层锡设于该布线表面，且该有机可焊性保护垫 设于该层锡上；涂布一助焊剂于该焊球垫表面；布植多个焊球于该助焊剂上；及回焊，使该些焊球与该布线电性连接。
10. 如权利要求9所述的球栅阵列封装的植球方法，其中，该基 板为FR4基板、FR5基板或BT基板。
11. 如权利要求9所述的球栅阵列封装的植球方法，其中，该基 板的材质为有机玻璃纤维、环氧树脂或上述的组合。
12. 如权利要求9所述的球栅阵列封装的植球方法，其中，该布 线的材质为铜。
13. 如权利要求9所述的球栅阵列封装的植球方法，其中，该层 锡的厚度为等于或小于30微米。
14. 如权利要求9所述的球栅阵列封装的植球方法，其中，该层有机可焊性保护垫的厚度为等于或小于20微米。
15. 如权利要求9所述的球栅阵列封装的植球方法，其中，该些 焊球的材质包含锡。
全文摘要
本发明涉及一种应用于球栅阵列封装的基板结构及其植球方法；一种球栅阵列封装基板结构，包括一基板；一布线，其设于基板内部；及多个焊球垫，其设于基板的一表面且与布线电性连接，焊球垫由一层锡与一层有机可焊性保护垫所组成。一种球栅阵列封装的植球方法，包括提供一球栅阵列封装基板，其中的焊球垫由一层锡与一层有机可焊性保护垫所组成；涂布一助焊剂于焊球垫表面；布植多个焊球于助焊剂上；及回焊，使焊球与布线电性连接。因此，本发明可解决现有技术的铜氧化、焊球迁移与焊球破裂等问题，所以本发明的球栅阵列封装基板及其植球方法具有高品质与低成本等优点。
文档编号H01L23/48GK101217134SQ200710001410
公开日2008年7月9日 申请日期2007年1月5日 优先权日2007年1月5日
发明者陈建宏 申请人:力成科技股份有限公司