專利名稱：用于fcbga的非金屬加強(qiáng)圈的制作方法
用于FCBGA的非金屬加強(qiáng)圈
背景技術(shù)：
球柵陣列(BGA)是一種集成電路封裝技術(shù)，其特征在于使用襯底，該襯底的上表面安裝有半導(dǎo)體芯片，且該襯底的下表面安裝有焊球的柵格陣列。在表面安裝技術(shù)工藝期間，例如，BGA封裝可以通過(guò)焊球的柵格陣列機(jī)械地焊接結(jié)合并電連接至印刷電路板 (PCB)。倒裝芯片球柵陣列(FCBGA)是一種BGA技術(shù)，其采用倒裝芯片技術(shù)，以倒置方式將芯片管芯的有源側(cè)安裝在襯底上，并通過(guò)使用附著至管芯輸入/輸出焊盤的焊料凸塊結(jié)合至襯底。由于管芯和FCBGA封裝部件(例如，襯底和底層填料(在芯片和襯底之間流動(dòng)的粘合劑))之間的熱膨脹系數(shù)失配，在FCBGA封裝中經(jīng)常產(chǎn)生熱應(yīng)力。對(duì)于管芯的熱問題可以通過(guò)將熱沉附著至管芯來(lái)減小，其中熱沉在管芯處由加強(qiáng)圈機(jī)械地支撐。


圖Ia以側(cè)視圖示出了具有熱沉的現(xiàn)有技術(shù)FCBGA封裝。圖Ib以頂視圖示出了現(xiàn)有技術(shù)FCBGA封裝。圖Ic以側(cè)視圖示出了具有熱沉的現(xiàn)有技術(shù)FCBGA封裝。圖Id以側(cè)視圖示出了具有熱沉的現(xiàn)有技術(shù)FCBGA封裝。圖2以側(cè)視圖示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有熱沉的FCBGA封裝。圖3以頂視圖示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的FCBGA封裝。圖4a示出了用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的“ O ”形加強(qiáng)圈的PCB布局。圖4b示出了用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的“C”形加強(qiáng)圈的PCB布局。圖5示出了用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的“C”形加強(qiáng)圈的PCB布局的多層堆疊。
具體實(shí)施例方式圖Ia示出了典型的現(xiàn)有技術(shù)倒裝芯片球柵陣列封裝(FCBGA) 100的剖視圖。FCBGA 封裝100包括管芯140，其采用焊料凸塊145附著至下層襯底150上的接觸焊盤(未示出)。 底層填料135通常用在管芯140和襯底150之間，以提供粘附力，幫助避免管芯140從FCBGA 封裝100的襯底150上分離。焊球155通常附著至襯底150底部上的接觸焊盤(未示出)， 以通常提供FCBGA封裝100至印刷電路板(PCB) 160或諸如陶瓷型材料之類的其它襯底的電接觸和連接。鋁或其它典型的金屬“O”型加強(qiáng)圈120采用粘合劑125安裝在襯底150上， 熱沉170安裝在FCBGA封裝100的管芯140的頂部上。圖Ib示出了具有熱沉170的現(xiàn)有技術(shù)FCBGA封裝100的頂視圖，其中去除了熱沉170以示出典型的金屬“O”型加強(qiáng)圈120。熱沉170用來(lái)散發(fā)由管芯140產(chǎn)生的熱量，加強(qiáng)圈120用來(lái)支撐由管芯140和焊料凸塊145產(chǎn)生的間隙138，使得可以維持管芯140和熱沉170之間良好的接觸。典型的現(xiàn)有技術(shù)FCBGA 封裝100可以具有熱界面材料(未示出)，熱界面材料插入管芯140和熱沉170之間，以幫助將熱量從管芯140傳遞至熱沉170。金屬加強(qiáng)圈120通常僅在具有特定厚度時(shí)是可用的， 因此間隙138的尺寸可能不能與金屬加強(qiáng)圈120的厚度密切地配合。如果金屬加強(qiáng)圈120的厚度如圖Ic以橫截面示出的那樣太厚，通過(guò)產(chǎn)生間隙101，可能會(huì)導(dǎo)致管芯140和熱沉 170之間不能形成最佳的熱接觸。如果金屬加強(qiáng)圈120的厚度如圖Id以橫截面示出的那樣太薄，通過(guò)引起熱沉170傾斜由此產(chǎn)生間隙102，這可能會(huì)導(dǎo)致管芯140和熱沉170之間不能形成最佳的熱接觸。兩種間隙101和間隙102都不利地影響熱沉170對(duì)來(lái)自管芯140的熱量進(jìn)行散熱的能力。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的剖視圖。FCBGA封裝200包括管芯240，其采用焊料凸塊245附著至下層襯底250上的接觸焊盤(未示出)。底層填料235通常用在管芯240 和襯底250之間，以提供粘附力，幫助避免管芯240從FCBGA封裝200的襯底250上分離。 焊球255通常附著至襯底150底部上的接觸焊盤(未示出)，以通常提供FCBGA封裝200至印刷電路板(PCB) 160或其它襯底的電接觸和連接。加強(qiáng)圈220采用粘合劑225安裝在襯底250上，熱沉270安裝在FCBGA封裝200的管芯240的頂部上。根據(jù)本發(fā)明，加強(qiáng)圈220 由與襯底250相同的材料(例如，PCB)制成，以針對(duì)加強(qiáng)圈220和襯底250 二者獲得相同的CTE，以減少CTE失配效應(yīng)。在現(xiàn)有技術(shù)中，加強(qiáng)圈120通常由不具有與襯底250相同的 CTE但可以匹配或接近熱沉270的CTE的鋁或其它金屬制成。熱沉270用來(lái)對(duì)由管芯240 產(chǎn)生的熱進(jìn)行散熱。加強(qiáng)圈220用來(lái)向熱沉270提供支撐，確保熱沉270與管芯240進(jìn)行良好的熱接觸。為加強(qiáng)圈220使用PCB或類似材料帶來(lái)了費(fèi)用節(jié)省，因?yàn)椴捎肞CB或類似材料通常比采用諸如鋁之類的金屬便宜。為加強(qiáng)圈采用PCB或類似材料還允許由加強(qiáng)圈220對(duì)由焊料凸塊245和管芯240的組合厚度形成的間隙238進(jìn)行更好的厚度匹配。這是因?yàn)樗鄬?duì)容易定制PCB或類似材料的厚度。通常通過(guò)改變層疊在一起的電介質(zhì)層的厚度、改變層疊在一起的電介質(zhì)層的數(shù)量、改變將電介質(zhì)層層疊在一起的環(huán)氧樹脂半固化片(PP)層的厚度或者改變焊料掩膜厚度，可以調(diào)整PCB或類似材料的厚度。因此，存在大量的方法來(lái)調(diào)整PCB材料的厚度，從而允許精確地控制加強(qiáng)圈220的厚度，并避免分別如圖Ic和Id所示的間隙101和102的形成。圖3示出了具有熱沉270的FCBGA封裝200的頂視圖，其中去除了熱沉270以示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有“C”型形狀的加強(qiáng)圈220，其代替現(xiàn)有技術(shù)中使用的典型的“O” 形形狀。典型地，加強(qiáng)圈220的間隙290是加強(qiáng)圈220的厚度295的兩倍。根據(jù)本發(fā)明為加強(qiáng)圈220使用“C”形形狀代替典型的“O”形形狀允許節(jié)省材料成本，同時(shí)不會(huì)不利地影響加強(qiáng)圈220在支撐熱沉270方面的性能。加強(qiáng)圈220的“C”形形狀節(jié)省材料成本的能力在圖4a和4b中示出。對(duì)于給定尺寸的襯底板400，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中其通常由PCB材料制成，圖4a示出了用于形成典型的“O”型加強(qiáng)圈410的布局設(shè)計(jì)。注意到，襯底板400由與襯底250相同的材料制成，以確保CTE與根據(jù)本發(fā)明的CTE實(shí)質(zhì)上相同。在該示例性實(shí)施例中，可以從襯底板400上獲得24個(gè)“O”型加強(qiáng)圈410，但在形成加強(qiáng)圈410時(shí)，“O”型加強(qiáng)圈410內(nèi)部的區(qū)域浪費(fèi)了。相反，圖4b示出了用于形成根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的“C”型加強(qiáng)圈420的布局設(shè)計(jì)。圖4b示出了通過(guò)與“O”型加強(qiáng)圈相反地形成“C”型加強(qiáng)圈，可以從襯底板400上獲得48個(gè)“C”型加強(qiáng)圈420。因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，通過(guò)使用“C”型加強(qiáng)圈420使得來(lái)自襯底板400的產(chǎn)量加倍?！癘”型加強(qiáng)圈410和“C”型加強(qiáng)圈420都可以通過(guò)襯底制造工廠中通常使用的刳刨工具來(lái)切割諸如PCB之類的襯底而由襯底板400制成。襯底制造工廠中的刳刨工具為銑刀，其通常是計(jì)算機(jī)控制的，并且能夠切掉如圖4a和4b中示出的加強(qiáng)圈410和420的形狀。為了增強(qiáng)由刳刨工具560制造加強(qiáng)圈410和420的生產(chǎn)力，根據(jù)本發(fā)明，如圖5所示，襯底板400通?？梢远询B成四層或更多層。在圖5中，襯底板510、520、530和540垂直堆疊，使得在刳刨工具560在襯底板510中切出加強(qiáng)圈420時(shí)，也在襯底板520、530和540 中切出加強(qiáng)圈420，從而提高加強(qiáng)圈420的生產(chǎn)能力。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)襯底板510、520、530 和540的總厚度和刳刨工具560的能力，可以垂直堆疊多于四層的襯底板510、520、530和 540，以提高生產(chǎn)能力。雖然已經(jīng)根據(jù)示例性實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。更確切地說(shuō)，應(yīng)當(dāng)寬泛地解釋所附權(quán)利要求，以包括本發(fā)明的其他變體和實(shí)施例，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍和等同物范圍的情況下實(shí)現(xiàn)所述其他變體和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種組件，包括襯底；半導(dǎo)體管芯，安裝在襯底的第一側(cè)上；環(huán)形結(jié)構(gòu)，具有與所述管芯可比較的第一厚度并具有形狀，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)接合至襯底的第一側(cè)；以及熱沉，附著至所述環(huán)形結(jié)構(gòu)，使得所述環(huán)形結(jié)構(gòu)為熱沉提供機(jī)械支撐，并且其中所述環(huán)形結(jié)構(gòu)與襯底由實(shí)質(zhì)上相同的材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組件,其中所述襯底由印刷電路板PCB材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件，其中所述環(huán)形結(jié)構(gòu)包括采用環(huán)氧樹脂半固化片層疊在一起的多個(gè)電介質(zhì)層，每個(gè)電介質(zhì)層具有厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其中所述環(huán)形結(jié)構(gòu)還包括焊料掩膜層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其中通過(guò)改變電介質(zhì)層的數(shù)量來(lái)調(diào)節(jié)所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的第一厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其中通過(guò)改變所述多個(gè)電介質(zhì)層中的至少一個(gè)的厚度來(lái)調(diào)節(jié)所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的第一厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組件，其中通過(guò)改變焊料掩膜層的厚度來(lái)調(diào)節(jié)所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的第一厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組件，其中所示環(huán)形結(jié)構(gòu)具有“C”形形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其中通過(guò)采用計(jì)算機(jī)控制的刳刨工具從PCB板上切出環(huán)形結(jié)構(gòu)形狀來(lái)形成所述環(huán)形結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其中通過(guò)采用計(jì)算機(jī)控制的刳刨工具從堆疊在彼此頂部上的多個(gè)PCB板上切出所述環(huán)形結(jié)構(gòu)形狀來(lái)形成多個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
PCB或類似材料用于在倒裝芯片球柵陣列(FCBGA)封裝中支撐熱沉的加強(qiáng)圈。封裝的襯底材料和加強(qiáng)圈共用相同或相似的熱膨脹系數(shù)。可以采用刳刨工具由PCB或類似材料制造加強(qiáng)圈。
文檔編號(hào)H01L23/16GK102610580SQ201210016468
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者何中雄, 張靜慧, 潘保同, 陳怡斌, 黃文鴻 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司