專利名稱：改進(jìn)的球柵陣列封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進(jìn)的球柵陣列封裝。
背景技術(shù)：
球柵陣列(這里簡(jiǎn)寫為“BGA”)封裝在許多電子應(yīng)用中是公知并且常用的。在制造印刷電路板(在這里簡(jiǎn)寫為“PCB”)和對(duì)其進(jìn)行測(cè)試期間，BGA可能發(fā)生故障。在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)故障進(jìn)行標(biāo)識(shí)和診斷要求對(duì)PCB進(jìn)行耗時(shí)耗財(cái)?shù)钠茐男詼y(cè)試，或者進(jìn)行邊際可靠性光學(xué)檢查測(cè)試。盡管故障被標(biāo)識(shí)出并被診斷出，但是更多相同的產(chǎn)品被制造出來(lái)，它們可能遇到相同的故障模式。
因此，需要改進(jìn)的測(cè)試和診斷工具來(lái)標(biāo)識(shí)某些BGA故障。


結(jié)合附圖從下面的詳細(xì)描述可以理解本教導(dǎo)，在不同的附圖中相似的標(biāo)號(hào)指示相同或類似的元素。
圖1是根據(jù)本教導(dǎo)的BGA封裝的平面圖。
圖2是根據(jù)本教導(dǎo)附著到印刷電路板(“PCB”)的BGA封裝的側(cè)視圖。
圖3是BGA封裝和圖2的PCB的側(cè)視圖，該P(yáng)CB表現(xiàn)出一定程度的彎曲。
圖4到圖6示出了根據(jù)本教導(dǎo)的不同的拐角限定。
圖7和圖8示出了用于焊接頭故障可測(cè)試性的拐角串聯(lián)電路的實(shí)施例。
圖9是根據(jù)本教導(dǎo)的過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在下面的詳細(xì)描述中，為了說(shuō)明而不是限制，闡述了公開(kāi)了具體細(xì)節(jié)的示例實(shí)施例，以便充分理解本教導(dǎo)。但是，通過(guò)本公開(kāi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，沒(méi)有這里所公開(kāi)的具體細(xì)節(jié)的根據(jù)本教導(dǎo)的其他實(shí)施例仍在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。此外，省略了對(duì)公知裝置和方法的描述，以免淡化了對(duì)示例實(shí)施例的描述。這些方法和裝置也在本教導(dǎo)的范圍內(nèi)。
詳細(xì)參考圖1和圖2，基于對(duì)安裝有一個(gè)或多個(gè)未通過(guò)功能測(cè)試的BGA的PCB進(jìn)行的破壞性測(cè)試，已確認(rèn)出PCB 101的常見(jiàn)故障模式是BGA封裝100和該BGA封裝100被附著到的PCB 101之間的焊接頭102的故障。另外，還確認(rèn)出焊接頭102的故障在具有厚BGA封裝時(shí)比在具有薄BGA封裝時(shí)更常見(jiàn)。
在進(jìn)一步檢查之后，所標(biāo)識(shí)出的焊接頭故障模式進(jìn)一步被表征為主要在BGA封裝100的四個(gè)拐角103之一或多個(gè)處發(fā)生。PCB 101和BGA100的互連部分104之間的焊接頭102提供了電氣和機(jī)械連接二者。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所意識(shí)到的，一般的BGA封裝100的互連部分104是小球狀導(dǎo)電金屬。基于故障模式的特征，提出了焊接頭102的產(chǎn)生原因是由于PCB 101相對(duì)于安裝在其上的BGA封裝100完全所致。
薄BGA封裝比厚BGA封裝更易于彎曲。因此，薄BGA封裝可能更容易隨PCB 101完全，所以不會(huì)在焊接頭102上施加張力。厚BGA比薄BGA更硬。彎曲具有厚BGA封裝的PCB從而在BGA封裝100和PCB101之間的連接上施加了比彎曲具有薄BGA封裝的PCB更大的分離力。
詳細(xì)參考圖3，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到，由于PCB 101相對(duì)于BGA封裝100在z方向上彎曲，相對(duì)更硬的BGA封裝100阻止這種彎曲。阻止彎曲的阻力產(chǎn)生了對(duì)焊接頭102的拉應(yīng)力105。拉應(yīng)力105在圖3中被表示為向量。
在大多情形中，BGA封裝100和PCB 101之間最薄弱的附著是焊接頭102。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到，當(dāng)拉應(yīng)力105超過(guò)焊接頭102的強(qiáng)度時(shí)，焊接頭102就會(huì)出現(xiàn)故障。因?yàn)楹附宇^102既提供機(jī)械連接又提供電氣連接，所以焊接頭102的機(jī)械故障也導(dǎo)致電氣連接的故障。
在BGA封裝100的外沿106處的焊接頭102受到最大的拉應(yīng)力105。接近BGA封裝100中央的焊接頭102受到相對(duì)較小的拉應(yīng)力。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，PCB 101可能在x-z方向和y-z兩個(gè)方向上產(chǎn)生彎曲。這種彎曲可能是PCB 101的物理彎折的結(jié)果，也可能由于PCB 101和BGA封裝100之間不同的熱膨脹所致。如果在兩個(gè)方向上由于彎曲而導(dǎo)致的拉應(yīng)力疊加，則在BGA封裝100的拐角103處的拉應(yīng)力最大。因此，可以合理地預(yù)期作為已標(biāo)識(shí)出的故障模式端結(jié)果的一個(gè)或多個(gè)焊接頭102的故障將在BGA封裝100的拐角103處發(fā)生。
焊接頭故障的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)表面正是如此，這些證據(jù)證明所標(biāo)識(shí)出的故障模式是這些故障的原因。
當(dāng)焊接頭102發(fā)生故障時(shí)，發(fā)生故障的焊接頭102上的拉應(yīng)力105變?yōu)榱悖辉俅嬖谧柚笲GA封裝100和發(fā)生故障的焊接頭102之間移位的阻力。結(jié)果，BGA封裝100在發(fā)生故障的焊接頭102處從PCB 101分離。在鄰近焊接頭102上仍有拉應(yīng)力，并且如果該拉應(yīng)力超過(guò)焊接頭102的強(qiáng)度則該焊接頭102也會(huì)發(fā)生故障。在某些情形中，拐角焊接頭發(fā)生故障可能指示出應(yīng)力被施加到PCB，并且故障吸收了足夠多的應(yīng)力，從而防止了相鄰互連部分發(fā)生故障。
焊接頭102發(fā)生被標(biāo)識(shí)為本教導(dǎo)一部分的故障模式的故障，該故障最有可能是在BGA封裝100的一個(gè)或多個(gè)拐角處發(fā)生。這種增加的可能性的可能原因是在BGA封裝100的拐角處的焊接頭102未利用相鄰焊接頭102分散對(duì)所施加的拉應(yīng)力105的阻力。因此，PCB 101的彎曲移位、彎曲方向和BGA封裝100的硬度哪些拐角103出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)故障焊接頭102，以及實(shí)際上多少焊接頭102會(huì)發(fā)生故障。
如果認(rèn)識(shí)到彎曲力在制造過(guò)程的各個(gè)階段被施加到所有PCB 101，則可以認(rèn)識(shí)到焊接頭102很可能發(fā)生故障。因此，提議借助于認(rèn)識(shí)到這種可能性來(lái)改進(jìn)安裝有一個(gè)或多個(gè)BGA封裝的集成電路的PCB 101的制造過(guò)程。
具體而言，根據(jù)本教導(dǎo)一個(gè)實(shí)施例，可以將BGA封裝100設(shè)計(jì)成在BGA封裝100的一個(gè)或多個(gè)拐角處無(wú)信號(hào)布置。在另一個(gè)實(shí)施例中，BGA封裝100的四個(gè)拐角103中每個(gè)都具有無(wú)信號(hào)布置的互連部分104。詳細(xì)參考圖4，BGA封裝100的每個(gè)拐角103可以被定義為最接近BGA封裝的相應(yīng)拐角103的單個(gè)互連部分104。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，對(duì)“拐角103”的許多定義適用于本教導(dǎo)。詳細(xì)參考圖5，該圖示出了術(shù)語(yǔ)“拐角103”被定義為總共三個(gè)互連部分，一個(gè)互連部分位于每個(gè)BGA封裝的最拐角103處，另外兩個(gè)互連部分沿封裝100的相應(yīng)垂直邊與其緊鄰。詳細(xì)參考圖6，該圖示出了另一個(gè)實(shí)施例，其中五個(gè)互連部分104定義了BGA封裝100的每個(gè)拐角103。在圖6的實(shí)施例中，五個(gè)互連部分104是最拐角處的互連部分、兩個(gè)與其相鄰的、以及三個(gè)與這兩個(gè)相鄰的。在不脫離本教導(dǎo)的意圖的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以給出許多其他拐角定義。
在BGA封裝100的拐角103處的互連部分104可能完全未被分配，從而充當(dāng)用于與BGA封裝100的拐角103相鄰的互連部分104的應(yīng)力施放和緩沖。這將用來(lái)減少PCB制造過(guò)程中發(fā)生PCB故障的可能性。如果焊接頭102出現(xiàn)故障，在BGA封裝100的拐角103處的互連部分104提供了針對(duì)制造過(guò)程中出現(xiàn)的機(jī)械應(yīng)力的非破壞性測(cè)試。
在BGA封裝100的拐角103處的互連部分104可以僅分配來(lái)提供電源或接地，或者這二者的組合。因?yàn)殡娫春偷匾话愣际侨哂噙B接，所以電源和地連接的小子集發(fā)生故障不會(huì)導(dǎo)致PCB 101故障。因此，在BGA封裝100的拐角處的互連部分104提供了在焊接頭102無(wú)故障時(shí)對(duì)于PCB101仍有價(jià)值的連接，但是在的確發(fā)生故障時(shí)也無(wú)所謂。
在某些情形中，通過(guò)回流被標(biāo)識(shí)出發(fā)生故障的焊接頭102來(lái)將互連部分重新連接到PCB 101，從而可以修復(fù)這些焊接頭。有益地是，標(biāo)識(shí)出故障模式并且隔離出故障位置可以通過(guò)修復(fù)可能被廢棄的PCB 101從而減少一個(gè)或多個(gè)完全制造好的PCB 101的損失。
在另一個(gè)實(shí)施例中，詳細(xì)參考圖7，在BGA封裝100的拐角103處的互連部分104可以被互連在串聯(lián)電路中。有益地是，對(duì)于安裝PCB 101的每個(gè)BGA封裝100，串聯(lián)電路使得可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)焊接頭102是否發(fā)生故障。
為了說(shuō)明目的，圖7示出了BGA封裝100的如圖5的實(shí)施例中定義的單個(gè)拐角103。但是很清楚本教導(dǎo)可用于任何其他示出的實(shí)施例，或者未示出的實(shí)施例，這都在本教導(dǎo)的范圍內(nèi)。圖7所示串聯(lián)電路在BGA封裝100的拐角103處的第一108、第二109和第三110互連部分104之間設(shè)置封裝連續(xù)跡線106。封裝連續(xù)跡線106被布置在BGA封裝100上，并且可以產(chǎn)生為整個(gè)BGA封裝設(shè)計(jì)的一部分，用于實(shí)現(xiàn)可測(cè)試性。封裝連續(xù)跡線106可以包括小電阻，或者可以是包括印刷跡線的短路電路。作為圖7中的這種可測(cè)試性的一部分，在焊接頭102上設(shè)置有第一、第二和第三可見(jiàn)端子111、112和113，分別連接到互連部分108、109和110的焊接頭102。可在可見(jiàn)端子111、112和113之間執(zhí)行連續(xù)性測(cè)試或電阻測(cè)量，以進(jìn)行PCB測(cè)試。出于討論目的，使用連續(xù)性和電阻測(cè)量低于某一閾值是同義的。例如，在圖7中，檢測(cè)出第一和第二可見(jiàn)端子111和112之間不連續(xù)或高阻抗指示到第一和第二互連部分108的一個(gè)或兩個(gè)焊接頭發(fā)生了故障。檢測(cè)出第二和第三可見(jiàn)端子112和113之間不連續(xù)指示到第二和第三互連部分108的一個(gè)或兩個(gè)焊接頭102發(fā)生了故障。如果發(fā)現(xiàn)第一和第二可見(jiàn)端子111和112之間以及第二和第三可見(jiàn)端子112和113之間都連續(xù)，則可以推斷互連部分108、109和110的這三個(gè)焊接頭102都正常工作。如果發(fā)現(xiàn)不連續(xù)，則可以推斷在BGA封裝100的拐角103處一個(gè)或多個(gè)焊接頭102以發(fā)生故障。如果希望標(biāo)識(shí)出哪個(gè)焊接頭發(fā)生了故障，則可以執(zhí)行第三連續(xù)性測(cè)試。例如，如果發(fā)現(xiàn)端子111和111之間連續(xù)，而端子112和113之間不連續(xù)，則可以推斷到互連部分110的焊接頭102發(fā)生了故障，而其他兩個(gè)正常工作。一般最方便的是可見(jiàn)端子111、112和113都被設(shè)置在PCB 101上。在另一個(gè)實(shí)施例中，為了區(qū)分確定三個(gè)焊接頭中的兩個(gè)方式了故障還是所有三個(gè)焊接頭都方式了故障的連續(xù)性檢查，可見(jiàn)端子也被設(shè)置在BGA封裝100上。
也可以在每個(gè)拐角103處一個(gè)獨(dú)立串聯(lián)電路，或者拐角103處的兩個(gè)或多個(gè)串聯(lián)電路可以被互連成更大的串聯(lián)電路。在BGA封裝的每個(gè)拐角103處的獨(dú)立電路使得可以檢查發(fā)生故障的拐角位置，并且要花費(fèi)額外的時(shí)間來(lái)執(zhí)行測(cè)量以隔離出發(fā)生故障的位置。可以同時(shí)測(cè)試所有拐角103的單個(gè)互連電路可以花費(fèi)較少的時(shí)間來(lái)標(biāo)識(shí)出故障，并且僅提供對(duì)故障位置的GBA封裝級(jí)別的檢查。取決于如何執(zhí)行修復(fù)或者是否試圖修復(fù)，每種方法的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是每種方法尤其適用于不同的應(yīng)用。
詳細(xì)參考圖8，該圖示出了串聯(lián)電路的另一個(gè)實(shí)施例，該串聯(lián)電路適于對(duì)BGA封裝100的拐角103處的焊接頭故障進(jìn)行測(cè)試。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，圖8示出了拐角103被定義為最接近BGA封裝100的四個(gè)拐角中相應(yīng)一個(gè)的三個(gè)互連部分104的實(shí)施例。在圖8所示實(shí)施例中，每個(gè)拐角103被互連成串聯(lián)電路，并且所有四個(gè)拐角103的串聯(lián)電路都被互連。在圖8的實(shí)施例中，互連部分108、109和110之間的連續(xù)跡線交替設(shè)置在BGA封裝100和PCB 101上。具體而言，用于連續(xù)性測(cè)試的串聯(lián)電路包括交替的封裝連續(xù)跡線106和PCB連續(xù)跡線107。在本實(shí)施例中，可見(jiàn)端子111和112被設(shè)置在更大的串聯(lián)電路的兩端和PCB 101上。因此，連續(xù)性測(cè)試或電阻測(cè)量指示出任意互連部分處的一個(gè)或多個(gè)焊接頭102是否故障，但是未指示出這些互連部分中的哪一個(gè)或多個(gè)具有故障的焊接頭。在替換實(shí)施例中，沿串聯(lián)電路可以設(shè)置額外的可見(jiàn)端子111和112，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)識(shí)出的不連續(xù)性的進(jìn)一步隔離。
在對(duì)拐角焊接頭102進(jìn)行了連續(xù)性測(cè)試或者嘗試修復(fù)之后，可以對(duì)PCB 101執(zhí)行測(cè)試來(lái)確定該P(yáng)CB的功能是否按照預(yù)期工作。如果PCB 101通過(guò)了功能測(cè)試，則即使了解在拐角103處的焊接頭102發(fā)生了故障，也了到解故障被限于拐角互連108、109和110中的一個(gè)或多個(gè)，或者如果嘗試過(guò)修復(fù)則修復(fù)已成功。如果PCB 101未通過(guò)功能測(cè)試，則可能到鄰近拐角103的互連部分104的焊接頭102可能發(fā)生故障并且未被修好或者未嘗試修復(fù)。因此，為了可靠性，PCB設(shè)計(jì)者可以通過(guò)定義較大的BGA封裝拐角103來(lái)改進(jìn)制造過(guò)程或者可以調(diào)整PCB制造過(guò)程來(lái)減少PCB 101的彎曲，或者采用這二者。
詳細(xì)參考圖6，該圖示出了根據(jù)本教導(dǎo)的方法的實(shí)施例的流程圖，定義(120)BGA封裝100的至少一個(gè)拐角。BGA設(shè)計(jì)者將要被封裝到BGA中的IC的信號(hào)布置限制(121)到未在所定義的拐角103內(nèi)的哪些互連部分104。根據(jù)這些限制分配(122)IC的信號(hào)，然后根據(jù)受限的信號(hào)分配封裝(123)該IC?？蛇x地(在圖9的流程圖中未示出)，在PCB101被制造后可以執(zhí)行連續(xù)性測(cè)試或電阻測(cè)量來(lái)標(biāo)識(shí)并隔離BGA封裝100的焊接頭102的故障。
在這里，參考附圖描述了用于改進(jìn)PCB制造故障的可見(jiàn)性的裝置和方法的各個(gè)實(shí)施例，通過(guò)示例描述了教導(dǎo)的實(shí)施例。利用本教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到對(duì)本教導(dǎo)的實(shí)施例未具體公開(kāi)的其他變體、修改。例如，可以設(shè)想具有未具體公開(kāi)的交替封裝和PCB連續(xù)跡線的改變和組合的其他實(shí)施例。由4個(gè)或更多個(gè)互連部分定義的單個(gè)拐角可以包括具有交替封裝和PCB連續(xù)跡線的串聯(lián)電路。兩個(gè)或更多個(gè)拐角可以利用BGA連續(xù)跡線被互連成串聯(lián)電路，并且任何數(shù)目的可見(jiàn)端子被設(shè)置在PCB上。可見(jiàn)端子也可以被設(shè)置在BGA封裝上，和BGA封裝與PC二者的結(jié)合上。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括具有球柵陣列封裝的印刷電路板，在所述球柵陣列封裝中布置有印刷電路板，所述球柵陣列封裝在其至少一個(gè)拐角處的至少一個(gè)互連部分無(wú)信號(hào)分配。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)拐角處的至少一個(gè)互連部分僅被分配給包括電源、地和未分配組成的群組中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，每個(gè)拐角上的無(wú)信號(hào)分配的多個(gè)互連部分互連成每個(gè)獨(dú)立拐角的串聯(lián)電路。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述每個(gè)拐角上的無(wú)信號(hào)分配的多個(gè)互連部分被設(shè)置在所述球柵陣列封裝上的連續(xù)跡線互連。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，還包括設(shè)置在所述印刷電路板上電氣連接到所述無(wú)信號(hào)分配互連部分的可見(jiàn)端子。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述無(wú)信號(hào)分配的互連部分利用交替設(shè)置在所述球柵陣列封裝和所述印刷電路板上的連續(xù)跡線互連。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，設(shè)置在所述印刷電路板上的可見(jiàn)端子被連接到所述串聯(lián)電路的兩端。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，在至少兩個(gè)所述拐角中的所述無(wú)信號(hào)分配的互連部分被互連成單個(gè)串聯(lián)電路。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述拐角被定義為最接近所述球柵陣列封裝的封裝拐角的三個(gè)所述互連部分。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述拐角被定義為勾畫所述球柵陣列封裝的四個(gè)拐角中的每個(gè)的三個(gè)互連部分。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述拐角被定義為最接近所述球柵陣列封裝的每個(gè)拐角的預(yù)定數(shù)目個(gè)互連部分，所述預(yù)定數(shù)目至少為1。
12.一種方法，包括定義球柵陣列封裝的至少一個(gè)拐角，所述拐角具有至少一個(gè)互連部分，將所述球柵陣列的信號(hào)分配限制到在所述球柵陣列封裝的至少一個(gè)拐角外的互連部分，根據(jù)所述限制分配集成電路的信號(hào)，以及根據(jù)所述信號(hào)分配將所述集成電路封裝在所述球柵陣列封裝中。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括對(duì)所述球柵陣列封裝的拐角中的互連部分僅分配從由電源、地和未分配組成的群組中選出的分配方式。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括在所述球柵陣列封裝的一個(gè)拐角中的互連部分之間創(chuàng)建串聯(lián)電路。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述串聯(lián)電路包括在所述球柵陣列封裝上的電氣連接所述互連部分的連續(xù)跡線。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述串聯(lián)電路包括交替設(shè)置在所述球柵陣列封裝和所述印刷電路板上的電氣連接所述互連部分的連續(xù)跡線。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述創(chuàng)建還包括在定義所述球柵陣列封裝的拐角之一的多個(gè)互連部分之間創(chuàng)建單個(gè)串聯(lián)電路。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括測(cè)量所述串聯(lián)電路的連續(xù)性并且標(biāo)識(shí)出至少一個(gè)焊接頭故障。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括隔離出所標(biāo)識(shí)出的焊接頭故障的位置。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括修復(fù)所標(biāo)識(shí)出的故障。
21.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述創(chuàng)建還包括在至少兩個(gè)所述拐角之間創(chuàng)建單個(gè)串聯(lián)電路。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括測(cè)量所述串聯(lián)電路中的連續(xù)性，并且標(biāo)識(shí)出至少一個(gè)焊接頭故障。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，還包括隔離出所標(biāo)識(shí)出的焊接頭故障的位置。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，還包括修復(fù)所標(biāo)識(shí)出的故障。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種改進(jìn)的球柵陣列封裝。該裝置包括設(shè)置在球柵陣列(“BGA”)封裝中的集成電路，該球柵陣列封裝在至少一個(gè)拐角上具有未分配信號(hào)的互連部分。
文檔編號(hào)H01L21/60GK101060106SQ200710089559
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月17日
發(fā)明者肯尼思·W·約翰遜 申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司