BGA芯片固定结构的制作方法

bga芯片固定结构
技术领域
1.本技术涉及通讯设备技术领域，尤其涉及bga芯片固定结构。


背景技术：

2.bga芯片包括基板和位于基板上的die裸晶体。
3.随着用户对设备需求越来越多，bga芯片所集成的功能也越来越复杂，尺寸越来越大，向着100mm*100mm超大尺寸发展，因此芯片的重量也越来越重，普遍达到100多克，甚至达到200克。芯片所包含的die裸晶体的数量从一个往多个集成。导致目前bga芯片存在下述两个问题。
4.问题一：bga芯片的平面度超过标准
5.常规bga芯片的平面度一般不超过0.2mm，而超大的bga芯片平面度是基板形变和焊球的尺寸公差累计导致的，往往会超过0.3mm，非常容易导致焊接中部分焊球无法接触焊料而空焊。
6.问题二：bga芯片在高温时的热变形严重
7.bga芯片由于重量重，高温下容易变形。当芯片发生
“‑”
变形(v形)时，芯片中心下压，四边角翘起，变形达到一定量时，这个芯片的重量就集中在中心区域。当bga芯片焊点的焊球让高温熔化液态后，在芯片整个重力作用下，中心区域焊球被压扁后出现连锡，边角则因为翘起而空焊；反之，当芯片发生“+”变形(倒v形)时，芯片的重力主要集中到边角的焊球上，边角的焊球容易被压扁而连锡，中心则因为翘起而空焊。而由于尺寸变大，这种变形不仅仅是简单的v形或倒v形，还可能是m形或w形等组合变形。如图1为芯片发生
“‑”
变形，如图2所示为芯片发生“+”变形。
8.现有对“+”变形的bga芯片，采用在bga芯片的四个边角/中间垫一定高度的支撑柱(高温不会熔化坍塌)，防止芯片形变后把焊球压扁而连锡，但对于
“‑”
变形的bga芯片没有好的方案。而且无法改善和解决芯片平面度以及尤其引起的空焊问题，此外对于支撑柱的精度要求也很高。


技术实现要素：

9.为克服相关技术中存在的问题，本技术提供了bga芯片固定结构。
10.本技术实施例提供了bga芯片固定结构，包括pcb板和bga芯片，pcb板所对应的bga芯片区域设有若干个胶体，pcb板与bga芯片的基板之间通过坍塌焊球连接，胶体的固化温度小于坍塌焊球的熔化温度。通过固化了的胶体的粘合力控制bga芯片的基板与pcb板之间的高温形变所造成的间隙，温度继续升高，焊球开始熔化，因为焊球已预坍塌，焊接不再坍塌，可避免坍塌中芯片的重力冲击。
11.优选的，胶体通过回流焊接方式固化。回流焊接温度容易控制，胶体熔化高度容易控制。
12.优选的，bga芯片的基板的边角区域或中间区域也设有胶体。均衡地分担bga芯片
的重量。
13.优选的，胶体固化后的高度小于或等于坍塌焊球的高度。有效支撑或拉伸bga芯片，防止bga芯片变形。
14.优选的，胶体设置在bga芯片变形区域的中间区域或边角区域。对变形区域做有效地支撑或紧固，防止bga芯片变形。
15.优选的，bga芯片的基板面积覆盖胶体所围面积。有效利用胶体对bga芯片做支撑或紧固。
16.优选的，胶体呈对称分布。平衡bga芯片的支撑力或紧固力。
17.优选的，胶体的固化温度和pcb板的tg点临界温度相同，且胶体的固化时间大于等于30秒，且小于等于90秒。胶体固化温度和pcb板的tg点临界温度相同，防止pcb板熔化，且固化时间不能太短，粘合不牢靠，固化时间不能太长，导致熔化后胶体高度过低，失去了支撑或紧固作用。
18.优选的，胶体固化后的热膨胀系数与pcb板和/或bga芯片焊点的热膨胀系数相同。这样在固化和焊接结束冷却后，胶体以及pcb板和bga芯片不会因为胀缩程度不同而影响平面度。
19.本技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
20.本技术实施例通过固化了的胶体的粘合力控制bga芯片的基板与pcb板之间的高温形变所造成的间隙，温度继续升高，焊球开始熔化，因为焊球已预坍塌，焊接时不再坍塌，可避免坍塌中芯片的重力冲击。
21.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
22.此处的附图被并入申请中并构成本技术的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与申请一起用于解释本技术的原理。
23.图1是bga芯片
“‑”
变形示意图；
24.图2是bga芯片“+”变形示意图；
25.图3是本技术bga芯片与pcb板固定结构示意图；
26.图4是图3的受力分析图。
27.附图标记：
28.pcb板-1；die裸晶体-21；基板-22；胶体-3；坍塌焊球-4
29.说明：bga芯片包括die裸晶体21和基板22。
具体实施方式
30.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
31.为解决背景技术中存在的问题，本技术实施例提供了bga芯片固定结构，如图3所
示，包括pcb板1和bga芯片。bga芯片包括基板22和die裸晶体21，die裸晶体21焊接在基板22上。基板2通过坍塌焊球4与pcb板1焊接固定。这里的坍塌焊球为预制的坍塌焊球。
32.预坍塌焊球的制备方案：
33.1)芯片封装厂在芯片植球环节把原先焊球放置在基板上进行回流，焊球植到芯片基板上后，翻转过来，焊球压在芯片基板下，再通过平整的载板(陶瓷、高温玻璃等不粘锡形变小的材料)过回流，达到芯片底部焊球的坍塌形态。
34.2)制造厂自行制备，将常规芯片放在平整的载板(陶瓷、高温玻璃等不粘锡形变小的材料)上先过一次过回流(氮气保护)，达到芯片底部焊球的坍塌形态。
35.为避免bga芯片变形的问题，在pcb板1上对应的bga芯片的区域设置若干个胶体3，胶体3的位置位于bga芯片的边角区域。胶体的固化温度小于坍塌焊球的熔化温度。通过固化的胶体的粘合力控制bga芯片的基板与pcb板之间的高温形变所造成的间隙，温度继续升高，坍塌焊球开始熔化，因为焊球已预坍塌，焊接中不再坍塌，可避免坍塌对bga芯片的重力冲击。因为在pcb板和bga芯片的基板之间形成固化粘合，限制了bga芯片的基板和pcb板在后面焊接中高温形变间隙或者保持同步变形，因此可以减少平面度误差。另外已固化的胶体会有一定的支撑(bga芯片基板与pcb板间隙变小时支撑)和紧固(bga芯片基板与pcb板间隙变大时拉住紧固)作用，受力方向如图4所示。本技术实施例中bga芯片的基板面积覆盖胶体所围面积。有效利用胶体对bga芯片做支撑或紧固。
36.这里的“若干个”指大于等于两个。胶体可以通过回流焊接的方式固化当然也可以通过其他方式固化，回流焊接方式固化，温度可控，胶体熔化高度容易控制。胶体可以是胶体材料，当然也可以是其他可粘合材料。胶体呈对称设置，平衡bga芯片的支撑力或紧固力。
37.本技术实施例中的在bga芯片的基板的中间区域也设置有胶体，更均衡地分担bga芯片的重量。本技术实施例中胶体设置在bga芯片变形区域的中间区域或边角区域。对变形区域做有效地支撑或紧固，防止bga芯片变形。
38.本技术实施例中胶体固化后的高度小于等于坍塌焊球的高度。有效支撑或拉伸bga芯片，防止bga芯片变形。
39.本技术实施例中胶体固化后的热膨胀系数与pcb板和/或bga芯片焊点的热膨胀系数相同。热膨胀系数指物体由于温度改变而有胀缩现象。其变化能力以等压(p一定)下，单位温度变化所导致的长度量值的变化，即热膨胀系数表示。这样在胶体固化和坍塌焊球焊接结束冷却后，胶体、pcb板和bga芯片不会因为胀缩程度不同而影响平面度。
40.本技术实施例胶体的固化温度和pcb板的tg点临界温度相同，且胶体的固化时间大于等于30秒，且小于等于90秒。胶体固化温度与pcb板的tg五点临界温度相同，可以放置pcb板熔化。而固化时间要大于等于30秒且小于等于90秒是因为固化时间太短，粘合不牢靠，而固化时间也不能太长，不然容易导致溶化后胶体高度过低，失去了支撑或紧固作用。tg点临界温度是基材保持刚性的最高温度(℃)。
41.组装流程：pcb板先印刷锡膏，接着在bga芯片对应的区域点胶或自动化贴装对应的胶体，然后贴装焊球已坍塌了的bga芯片(芯片覆盖胶体)，最后回流焊接。回流中，胶体在bga芯片焊球熔化前先完成固化，bga芯片基本和pcb之间通过固化了的胶体紧密的结合在一起，通过固化了的胶体的粘合力来控制bga芯片的基板和pcb基板之间高温形变造成的间隙。因为bga芯片焊球已经提前坍塌了，故该处的间隙和常规芯片焊接后的间隙是一致的。
当焊球到达熔化温度时候，芯片焊球熔化，和pcb板侧的焊盘形成焊点，完成焊接。
42.上述所有实施例中所提到的有关方向性词如上、下、左、右、前、后、横、竖、左、右等都方向性的描述以对应所示附图中的方向为准。
43.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。
44.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。