專利名稱：球柵數(shù)組式芯片封裝結(jié)構(gòu)用的基板連片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種半導(dǎo)體封裝技術(shù)，特別是有關(guān)于一種適用于球柵數(shù)組式(Ball Grid Array，BGA)芯片封裝結(jié)構(gòu)的基板連片(substratestrip)，其上包括多個(gè)以框架相連的基板(substrate)，其特點(diǎn)在于具有一特殊的基板連結(jié)架構(gòu)，可防止其上的各個(gè)基板于高溫制造過程中產(chǎn)生熱變形，藉此而使得后續(xù)植置于基板背面上的焊球(solder balls)具有高平整度(coplanarity)。
球柵數(shù)組(Ball Grid Array，BGA)為一種先進(jìn)的半導(dǎo)體芯片封裝技術(shù)，其特點(diǎn)在于采用一基板(substrate)來安置半導(dǎo)體芯片，并于該基板背面植置上多個(gè)成柵狀數(shù)組排列的焊球(solder balls)，以通過這些焊球?qū)⒄麄€(gè)的封裝單元焊結(jié)及電性連接至外部的印刷電路板。
于工廠制造過程中，BGA封裝單元一般是以成批方式建構(gòu)于一基板連片(substrate strip)上；該基板連片包含多個(gè)以框架相連的基板，其中每一個(gè)基板即用以制作一個(gè)BGA封裝單元。然而，已有的基板連片的一項(xiàng)缺點(diǎn)在于其受到高溫處理時(shí)，例如為黏晶后的固化過程(die-bond cure)、焊線制造過程(wire bonding)、封裝膠體的模鑄過程(molding)、和模鑄后的固化過程(molding cure)，由于這些制造過程步驟中的溫度至少為200？C以上，因此會(huì)使得基板易于產(chǎn)生熱變形現(xiàn)象，致使后續(xù)植置于其上的球柵數(shù)組具有不佳的平整度，而影響到封裝單元與外部印刷電路板之間的焊結(jié)效果。以下即配合所附圖
式的第1A至1D圖，以圖解方式簡述此熱變形問題。
第1A圖即顯示一典型的BGA封裝結(jié)構(gòu)。如圖所示，此BGA封裝結(jié)構(gòu)包含(a)一基板11，其具有一正面11a和一背面11b；(b)一半導(dǎo)體芯片20，其安置于基板11的正面11a上；以及(c)一球柵數(shù)組30，其植置于基板11的背面11b上。半導(dǎo)體芯片20可采用已有的焊線技術(shù)(wirebonding)或覆晶技術(shù)(flip chip)而電性藕接至基板10；而整體的封裝單元?jiǎng)t采用表面藕接技術(shù)(Surface Mount Technology，SMT)通過球柵數(shù)組30而焊結(jié)及電性藕接至一外部的印刷電路板40。
請接著參閱第1B圖，于工廠制造過程中，BGA封裝單元一般是以成批方式建構(gòu)于一基板連片10上；該基板連片10包含(a)多個(gè)四方形的基板11，其中每一個(gè)基板11即用以制作一個(gè)BGA封裝單元；以及(b)一框架12，其具有一對平行延伸的支撐桿12a、12b，用以連結(jié)及支撐該些基板11。
已有技術(shù)是將各個(gè)基板11通過四個(gè)連結(jié)片13a、13b、13c、13d所構(gòu)成的四點(diǎn)連結(jié)架構(gòu)而連結(jié)至支撐桿12a、12b，且此四個(gè)連結(jié)片13a、13b、13c、13d一般設(shè)置于基板11的四個(gè)角落上。此外，位于左上角的連結(jié)片13a一般設(shè)計(jì)成具有較大的寬度，以于其上另外設(shè)置一注膠通路(未顯示)，用以注入封裝膠體制造過程中所需的膠質(zhì)封裝材料。
接著如第1C圖所示，上述的基板連片10的一項(xiàng)缺點(diǎn)在于其受到高溫處理時(shí)，例如為黏晶后的固化過程、焊線制造過程、封裝膠體的模鑄過程、和模鑄后的固化過程，其中的基板11會(huì)易于產(chǎn)生變形現(xiàn)象。這是由于基板11于受熱時(shí)，其體積會(huì)向各個(gè)方向膨脹。然而，如第1C圖所示，由于基板11的四個(gè)角落均已分別設(shè)置了連結(jié)片13a、13b、13c、13d，因此朝向這些方向的膨脹將受到阻礙，使得熱應(yīng)力將被迫轉(zhuǎn)而朝向基板11的中央方向推擠(熱應(yīng)力的方向如第1C圖中的箭頭所示)，致使基板11的中央部分向上隆起而產(chǎn)生不必要的變形現(xiàn)象。
接著如第1D圖所示，變形的基板11將使得后續(xù)植置于其背面11b上的球柵數(shù)組30具有不佳的平整度；因此于整體的封裝單元于藕接至外部的印刷電路板40時(shí)，將致使其中一些焊球具有不佳的焊結(jié)效果。
目前所采用的大尺寸基板，包括35’35、37.5’37.5、40’40、及42.5’42.5(單位為mm)的基板，特別易于產(chǎn)生上述的熱變形現(xiàn)象。
相關(guān)的專利技術(shù)例如包括有美國專利第5,652,185號″MAXIMIZEDSUBSTRATE DESIGN FOR GRID ARRAY BASED ASSEMBLIES″；美國專利第5,635,671號″MOLD RUNNER REMOVAL FROM A SUBSTRATE-BASED PACKAGEDELECTRONIC DEVICE″；美國專利第5,691,242號″METHOD FOR MAKING ANELECTRONIC COMPONENT HAVING AN ORGANIC SUBSTRATE″；等等。
美國專利第5,652,185號揭露了一種基板架構(gòu)，其可減小基板的面積，因此可減少基板的耗用。美國專利第5,635,671號所揭露的基板架構(gòu)可易于除去溢出的膠質(zhì)封裝材料。美國專利第5,691,242號則揭露了一種芯片封裝方法，其中采用一特殊的基板來安置芯片。
然而，由于上述的三個(gè)美國專利所采用的基板仍是利用四點(diǎn)連結(jié)架構(gòu)來連結(jié)至框架的支撐桿，因此其應(yīng)用上仍然存在有上述的熱變形現(xiàn)象，使得后續(xù)植置上的球柵數(shù)組具有不佳的平整度。
鑒于以上所述已有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的主要目的便是在于提供一種改進(jìn)型的基板連片，其可防止其上的各個(gè)基板于高溫制造過程中產(chǎn)生熱變形現(xiàn)象，藉此而使得后續(xù)植置于基板背面的球柵數(shù)組具有高平整度。
根據(jù)以上所述的目的，本發(fā)明即提供了一種改進(jìn)型的基板連片。
一種基板連片，其包含a)一框架，其具有一對平行延伸的支撐桿，包括一第一支撐桿和一第二支撐桿；以及b)至少一基板，其安置于該框架上，并通過至多二個(gè)連結(jié)片而連結(jié)至該框架的支撐桿。
一種基板連片，其包含a)一框架，其具有一對平行延伸的支撐桿，包括一第一支撐桿和一第二支撐桿；以及b)至少一基板，其安置于該框架上，并通過二個(gè)連結(jié)片所構(gòu)成的二點(diǎn)連結(jié)架構(gòu)而連結(jié)至該框架上。
一種基板連片，其包含a)一框架，其具有一對平行延伸的支撐桿，包括一第一支撐桿和一第二支撐桿；以及b)至少一基板，其安置于該對支撐桿上，并通過一個(gè)連結(jié)片所構(gòu)成的一點(diǎn)連結(jié)架構(gòu)而連結(jié)至該框架上。
本發(fā)明的基板連片的特點(diǎn)在于采用二點(diǎn)連結(jié)架構(gòu)或一點(diǎn)連結(jié)架構(gòu)，而非已有技術(shù)所采用的四點(diǎn)連結(jié)架構(gòu)，來將各個(gè)基板連結(jié)至框架的支撐桿；亦即為僅通過至多二個(gè)連結(jié)片來將各個(gè)基板連結(jié)至框架的支撐桿。于高溫處理過程中，受熱的基板便可朝向未配置連結(jié)片的角落膨脹，亦即可將熱應(yīng)力朝這些方向舒解掉，使得基板不會(huì)產(chǎn)生熱變形現(xiàn)象。由于基板不會(huì)產(chǎn)生熱變形現(xiàn)象，因此后續(xù)植置于基板背面上的球柵數(shù)組便可具有高平整度。
本發(fā)明半導(dǎo)體封裝技術(shù)，適用于球柵數(shù)組式(Ball Grid Array，BGA)芯片封裝結(jié)構(gòu)的基板連片(substrate strip)，其上包括多個(gè)以框架相連的基板(substrate)，其特點(diǎn)在于具有一特殊的基板連結(jié)架構(gòu)，可防止其上的各個(gè)基板于高溫制造過程中產(chǎn)生熱變形，藉此而使得后續(xù)植置于基板背面上的焊球(solder balls)具有高平整度(coplanarity)。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)技術(shù)內(nèi)容及其實(shí)施例已用圖解方式詳細(xì)揭露繪制于本說明書所附的圖式的中。這些圖式的內(nèi)容簡述如下第1A圖(已有技術(shù))為一剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其中顯示一典型的BGA封裝結(jié)構(gòu)；第1B圖(已有技術(shù))為一俯視結(jié)構(gòu)示意圖，其中顯示一已有的基板連片；第1C圖(已有技術(shù))顯示第1B圖所示的基板連片中的各個(gè)基板于受熱時(shí)的膨脹狀態(tài)；第1D圖(已有技術(shù))顯示一構(gòu)建于變形的基板上的BGA封裝結(jié)構(gòu)；第2A圖為一俯視結(jié)構(gòu)示意圖，其中顯示本發(fā)明的基板連片的第一第5A圖為一俯視結(jié)構(gòu)示意圖，其中顯示本發(fā)明的基板連片的第四圖式標(biāo)號說明10 已有的基板連片 11 基板12 框架 12a第一支撐桿12b 第二支撐桿 13a第一連結(jié)片13b 第二連結(jié)片 13c第三連結(jié)片13d 第四連結(jié)片 20 半導(dǎo)體芯片30 球柵數(shù)組 40 印刷電路板100 第一實(shí)施例的基板連片110 基板 120框架121 第一支撐桿 122第二支撐桿131 第一連結(jié)片 132第二連結(jié)片200 第二實(shí)施例的基板連片210 基板 220框架221 第一支撐桿 222第二支撐桿231 第一連結(jié)片 232第二連結(jié)片300 第三實(shí)施例的基板連片310 基板 320框架321 第一支撐桿 322第二支撐桿331 第一連結(jié)片 332第二連結(jié)片400 第四實(shí)施例的基板連片410 基板 420框架421 第一支撐桿 422第二支撐桿431 連結(jié)片以下即配合所附圖式中的第2A至2B圖、第3A至3B圖、第4A至4B圖、及第5A至5B圖，分別詳細(xì)揭露說明本發(fā)明的基板連片的四個(gè)不同的實(shí)施例。
第一實(shí)施例(第2A至2B圖)以下即配合所附圖式的第2A至2B圖，詳細(xì)揭露說明本發(fā)明的基板連片的第一實(shí)施例。
請參閱第2A圖，本發(fā)明第一實(shí)施例的基板連片100包含(a)多個(gè)四方形的基板110；以及(b)一框架120，其具有一對平行延伸的支撐桿121、122，用以連結(jié)及支撐該些基板110。于此實(shí)施例中，基板連片100上的各個(gè)基板110僅通過二個(gè)連結(jié)片131、132所構(gòu)成的二點(diǎn)連結(jié)架構(gòu)而連結(jié)至框架120的支撐桿121、122上；其中第一連結(jié)片131是用以將各個(gè)基板110的左上方角落連結(jié)至第一支撐桿121，而第二連結(jié)片132則是用以將各個(gè)基板110的左下方角落連結(jié)至第二支撐桿122。
第2B圖即顯示第2A圖所示的基板連片100中的各個(gè)基板110于受熱時(shí)的膨脹狀態(tài)?；旧希?dāng)基板110受到高溫處理時(shí)，其體積會(huì)向各個(gè)方向膨脹。然而，如第2B圖所示，由于基板110的左上方角落和左下方角落已分別連結(jié)了連結(jié)片131、132，因此朝向左上方和左下方的膨脹將受到阻礙。但由于基板110的右上方角落和右下方角落并未配置連結(jié)片，因此受熱的基板110可自由地朝這些方向膨脹(其熱應(yīng)力方向如第2B圖中的箭頭所示)，亦即可將熱應(yīng)力朝這些方向舒解掉，使得基板110不會(huì)產(chǎn)生熱變形現(xiàn)象。
由于基板110不會(huì)產(chǎn)生熱變形現(xiàn)象，因此后續(xù)于其背面上所植置的球柵數(shù)組(未顯示)即可具有高平整度。
第二實(shí)施例(第3A至3B圖)以下即配合所附圖式的第3A至3B圖，詳細(xì)揭露說明本發(fā)明的基板連片的第二實(shí)施例。
請參閱第3A圖，本發(fā)明第二實(shí)施例的基板連片200包含(a)多個(gè)四方形的基板210；以及(b)一框架220，其具有一對平行延伸的支撐桿221、222，用以連結(jié)及支撐該些基板210。于此實(shí)施例中，基板連片200上的各個(gè)基板210亦僅通過二個(gè)連結(jié)片231、232所構(gòu)成的二點(diǎn)連結(jié)架構(gòu)而連結(jié)至框架220的支撐桿221、222上；其與前一實(shí)施例不同的處僅在于其中的第一連結(jié)片231設(shè)置于基板210的左上方角落，而第二連結(jié)片232則設(shè)置于對角的右下方角落。
第3B圖即顯示第3A圖所示的基板連片200中的各個(gè)基板210于受熱時(shí)的膨脹狀態(tài)。如圖所示，由于基板210的左上方角落和右下方角落已分別連結(jié)了連結(jié)片231、232，因此朝向左上方和右下方的膨脹將受到阻礙。但由于基板210的右上方角落和左下方角落并未配置連結(jié)片，因此受熱的基板210可朝這些方向膨脹(其熱應(yīng)力方向如第3B圖中的箭頭所示)，亦即可將熱應(yīng)力朝這些方向舒解掉，使得基板210不會(huì)產(chǎn)生熱變形現(xiàn)象。
第三實(shí)施例(第4A至4B圖)以下即配合所附圖式的第4A至4B圖，詳細(xì)揭露說明本發(fā)明的基板連片的第三實(shí)施例。
請參閱第4A圖，本發(fā)明第三實(shí)施例的基板連片300包含(a)多個(gè)四方形的基板310；以及(b)一框架320，其具有一對平行延伸的支撐桿321、322，用以連結(jié)及支撐該些基板310。于此實(shí)施例中，基板連片300上的各個(gè)基板310亦僅通過二個(gè)連結(jié)片331、332所構(gòu)成的二點(diǎn)連結(jié)架構(gòu)而連結(jié)至框架320的支撐桿321、322上；其與前二個(gè)實(shí)施例不同的處僅在于其中的第一連結(jié)片331設(shè)置于基板310的左上方角落，而第二連結(jié)片332則設(shè)置于基板310的底邊。
第4B圖即顯示第4A圖所示的基板連片300中的各個(gè)基板310于受熱時(shí)的膨脹狀態(tài)。如圖所示，由于基板310的左上方角落和底邊已分別連結(jié)了連結(jié)片331、332，因此朝向左上方和底邊的膨脹將受到阻礙。但由于基板310的右上方角落、右下方角落、和左下方角落并未配置連結(jié)片，因此受熱的基板310可朝這些方向膨脹(其熱應(yīng)力方向如第4B圖中的箭頭所示)，亦即可將熱應(yīng)力朝這些方向舒解掉，使得基板310不會(huì)產(chǎn)生熱變形現(xiàn)象。
第四實(shí)施例(第5A至5B圖)以下即配合所附圖式的第5A至5B圖，詳細(xì)揭露說明本發(fā)明的基板連片的第四實(shí)施例。
請參閱第5A圖，本發(fā)明第四實(shí)施例的基板連片400亦包含(a)多個(gè)四方形的基板410；以及(b)一框架420，其具有一對平行延伸的支撐桿421、422，用以連結(jié)及支撐該些基板410。
此第四實(shí)施例與前述的三個(gè)實(shí)施例不同的處在于基板連片400上的各個(gè)基板410亦僅通過一個(gè)連結(jié)片431所構(gòu)成的一點(diǎn)連結(jié)架構(gòu)而連結(jié)至框架420上，且此連結(jié)片431即設(shè)置于基板410左上方的注膠角落。由于基板410的注膠信道(未顯示)需要較大的寬度，因此連結(jié)片431的寬度須設(shè)計(jì)成大于注膠信道的寬度；而此大寬度的連結(jié)片431即可單獨(dú)地對基板410提供足夠的支撐力。
第5B圖即顯示第5A圖所示的基板連片400中的基板410于受熱時(shí)的膨脹狀態(tài)。如圖所示，由于基板410的左上方角落已連結(jié)了連結(jié)片431，因此朝向左上方的膨脹將受到阻礙。但由于基板410的右上方角落、右下方角落、和左下方角落并未配置連結(jié)片，因此受熱的基板410可朝這些方向膨脹(其熱應(yīng)力方向如第5B圖中的箭頭所示)，亦即可將熱應(yīng)力朝這些方向舒解掉，使得基板410不會(huì)產(chǎn)生熱變形現(xiàn)象。
實(shí)際測試結(jié)果(第6A至6B圖)實(shí)際測試結(jié)果顯示本發(fā)明可大為減小基板在受到高溫處理后所產(chǎn)生的變形程度，使得后續(xù)于基板背面上所植置的球柵數(shù)組具有高平整度。下表即顯示其中的實(shí)際測試數(shù)據(jù)的一例(表中的數(shù)值代表焊球與基準(zhǔn)面的距離)。比較此表中的數(shù)據(jù)即可得知，采用本發(fā)明所得到的球柵數(shù)組的平整度優(yōu)于已有技術(shù)。
此外，第6A圖的特性圖即顯示已有技術(shù)所提供的基板上所植置的球柵數(shù)組的平整度；而第6B圖則顯示本發(fā)明所提供的基板上所植置的球柵數(shù)組的平整度。比較第6B圖與第6A圖即可得知，采用本發(fā)明所得到的球柵數(shù)組平整度優(yōu)于已有技術(shù)。本發(fā)明因此較已有技術(shù)具有更佳的進(jìn)步性。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的實(shí)質(zhì)技術(shù)內(nèi)容的范圍。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)技術(shù)內(nèi)容是廣義地定義于權(quán)利要求中。任何他人所完成的技術(shù)實(shí)體或方法，若是與所述的權(quán)利要求所定義者為完全相同、或是為一種等效的變更，均將被視為涵蓋于此權(quán)利要求之中。
權(quán)利要求
1.一種基板連片，其特征在于該基板連片包含a)一框架，其具有一對平行延伸的支撐桿，包括一第一支撐桿和一第二支撐桿；以及b)至少一基板，其安置于該框架上，并通過至多二個(gè)連結(jié)片而連結(jié)至該框架的支撐桿。
2.如權(quán)利要求1所述的基板連片，其中該基板用以建構(gòu)一球柵數(shù)組式芯片封裝單元。
3.如權(quán)利要求1所述的基板連片，其中該基板僅通過二個(gè)連結(jié)片而連結(jié)至該框架上。
4.如權(quán)利要求3所述的基板連片，其中該二個(gè)連結(jié)片配置于該基板的二個(gè)相鄰的角落上，并分別連結(jié)至該框架的第一支撐桿和第二支撐桿。
5.如權(quán)利要求3所述的基板連片，其中該二個(gè)連結(jié)片分別配置于該基板的一對角線的二個(gè)相對角落上，并分別連結(jié)至該框架的第一支撐桿和第二支撐桿。
6.如權(quán)利要求3所述的基板連片，其中該二個(gè)連結(jié)片其中之一配置于該基板的一角落上，并連結(jié)至該框架的第一支撐桿；而另一個(gè)連結(jié)片則配置于該基板的一側(cè)邊上，并連結(jié)至該框架的第二支撐桿。
7.如權(quán)利要求1所述的基板連片，其中該基板僅通過一個(gè)連結(jié)片而連結(jié)至該框架上。
8.如權(quán)利要求7所述的基板連片，其中該連結(jié)片配置于該基板的注膠角落上。
9.一種基板連片，其特征在于該基板連片包含a)一框架，其具有一對平行延伸的支撐桿，包括一第一支撐桿和一第二支撐桿；以及b)至少一基板，其安置于該框架上，并通過二個(gè)連結(jié)片所構(gòu)成的二點(diǎn)連結(jié)架構(gòu)而連結(jié)至該框架上。
10.如權(quán)利要求9所述的基板連片，其中該基板用以建構(gòu)一球柵數(shù)組式芯片封裝單元。
11.如權(quán)利要求9所述的基板連片，其中該二個(gè)連結(jié)片分別配置于該基板的二個(gè)相鄰角落上，并分別連結(jié)至該框架的第一支撐桿和第二支撐桿。
12.如權(quán)利要求9所述的基板連片，其中該二個(gè)連結(jié)片分別配置于該基板的一對角線的二個(gè)相對角落上，并分別連結(jié)至該框架的第一支撐桿和第二支撐桿。
13.如權(quán)利要求9所述的基板連片，其中該二個(gè)連結(jié)片其中之一配置于該基板的一角落上，并連結(jié)至該框架的第一支撐桿；而另一個(gè)連結(jié)片則配置于該基板的一側(cè)邊上，并連結(jié)至該框架的第二支撐桿。
14.一種基板連片，其特征在于該基板連片包含a)一框架，其具有一對平行延伸的支撐桿，包括一第一支撐桿和一第二支撐桿；以及b)至少一基板，其安置于該對支撐桿上，并通過一個(gè)連結(jié)片所構(gòu)成的一點(diǎn)連結(jié)架構(gòu)而連結(jié)至該框架上。
15.如權(quán)利要求14所述的基板連片，其中該基板用以建構(gòu)一球柵數(shù)組式芯片封裝單元。
16.如權(quán)利要求14所述的基板連片，其中該連結(jié)片配置于該基板的注膠角落上。
全文摘要
一種球柵數(shù)組式芯片封裝結(jié)構(gòu)用的基板連片,其上包括多個(gè)成批的封裝用基板,且其特點(diǎn)在于具有一特殊的連結(jié)機(jī)構(gòu),可防止其上的各個(gè)基板于高溫制造過程中產(chǎn)生熱變形。此基板連片的特點(diǎn)在于采用二點(diǎn)連結(jié)架構(gòu)或一點(diǎn)連結(jié)架構(gòu),而非已有技術(shù)所采用的四點(diǎn)連結(jié)架構(gòu),來將各個(gè)基板連結(jié)至框架的支撐桿;亦即為僅通過至多二個(gè)連結(jié)片來將各個(gè)基板連結(jié)至框架的支撐桿。于高溫處理過程中,受熱的基板便可朝向未配置連結(jié)片的角落膨脹,亦即可將熱應(yīng)力朝這些方向舒解掉,使得基板不會(huì)產(chǎn)生熱變形現(xiàn)象。由于基板不會(huì)產(chǎn)生熱變形現(xiàn)象,因此后續(xù)植置于基板背面上的球柵數(shù)組便可具有高平整度。
文檔編號H01L23/492GK1380691SQ0111047
公開日2002年11月20日 申請日期2001年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月11日
發(fā)明者黃建屏, 何宗達(dá), 余正宗 申請人:矽品精密工業(yè)股份有限公司