專利名稱：一種設(shè)計(jì)通用封裝基板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，尤其涉及一種設(shè)計(jì)通用封裝基板的方法。
背景技術(shù)：
電子元器件的飛速發(fā)展對(duì)半導(dǎo)體封裝技術(shù)提出了越來越高的要求。目前，焊球陣列(Ball Grid Array,BGA)封裝技術(shù)是20世紀(jì)90年代以后發(fā)展起來的一種先進(jìn)的高性能面陣列封裝技術(shù)，其因I/O端口數(shù)多、節(jié)距大、可靠性高、引腳很短和共面性好等優(yōu)點(diǎn)而在輕、小、高性能器件中應(yīng)用迅速增長，并發(fā)展成為一門成熟的高密度封裝技術(shù)。圖1示出了現(xiàn)有的打線形式的BGA封裝示意圖，其中，標(biāo)號(hào)20表示被封裝的芯片，標(biāo)號(hào)104表示打線， 標(biāo)號(hào)105表示通孔，標(biāo)號(hào)103表示基板，標(biāo)號(hào)106表示焊球。但是，目前的BGA封裝處于芯片設(shè)計(jì)和封裝設(shè)計(jì)相脫離的階段，這使得基板設(shè)計(jì)會(huì)因芯片的不同而不同，即獨(dú)立開發(fā)的芯片需要配以單獨(dú)設(shè)計(jì)的封裝基板，因此，無論是樣片還是產(chǎn)品都需要前期封裝的研發(fā)，這不僅花費(fèi)了大量的費(fèi)用而且還會(huì)因基板的設(shè)計(jì)和制備而延長封裝周期。對(duì)于大批量芯片封裝而言，前期封裝設(shè)計(jì)費(fèi)用可以分?jǐn)偟疆a(chǎn)品成本中， 影響不大，但對(duì)于小批量芯片封裝而言，由于其產(chǎn)品規(guī)模不大并且成本較高，如果還要進(jìn)行新的封裝設(shè)計(jì)的話會(huì)更進(jìn)一步增加成本。因此，迫切需要設(shè)計(jì)一種通用封裝基板來滿足小批量芯片封裝的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中在封裝小批量芯片時(shí)封裝成本高、封裝周期長的缺點(diǎn)，提供一種能夠克服上述缺點(diǎn)的設(shè)計(jì)通用封裝基板的方法。本發(fā)明提供一種設(shè)計(jì)通用封裝基板的方法，該方法包括根據(jù)供電要求、工作頻率、芯片尺寸和管腳數(shù)來劃分芯片類型；根據(jù)每種類型芯片的管腳數(shù)確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板上的鍵合焊盤的數(shù)量和分布，其中所述鍵合焊盤為基板上除了電源焊盤之外的焊盤；根據(jù)每種類型芯片的供電要求確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板上的電源焊盤的數(shù)量和分布；根據(jù)每種類型芯片的工作頻率確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板的材料和線寬；以及根據(jù)每種類型芯片的最大芯片尺寸、所確定的鍵合焊盤的數(shù)量和分布以及所確定的電源焊盤的數(shù)量和分布來確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板的尺寸。由于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)通用封裝基板的方法首先根據(jù)供電要求、工作頻率、芯片尺寸和管腳數(shù)等參數(shù)來劃分芯片類型，然后針對(duì)所劃分的芯片類型確定適用于每種類型的芯片的通用封裝基板參數(shù)(包括基板尺寸、基板材料、基板鍵合焊盤、基板電源焊盤等參數(shù))，從而得到一種適用于封裝該種類型芯片的通用封裝基板，這樣在封裝屬于所劃分芯片類型的小批量芯片時(shí)就不必重新設(shè)計(jì)基板，而是能夠用一款基板來封裝屬于所劃分芯片類型的芯片，從而節(jié)省了封裝成本并減少了封裝周期。另外，由于根據(jù)本發(fā)明的封裝小批量芯片的方法還考慮了芯片的供電要求、工作頻率、電源焊盤分布和鍵合焊盤分布等性能要求， 所以不會(huì)導(dǎo)致芯片性能折損。


圖1示出了一種打線形式的BGA封裝截面示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的封裝小批量芯片的方法的流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的通用封裝基板的俯視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的通用封裝基板的底視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)通用封裝基板的方法。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)通用封裝基板的方法包括S11、根據(jù)供電要求、工作頻率、芯片尺寸和管腳數(shù)來劃分芯片類型。通常在供電要求、工作頻率、芯片尺寸和管腳數(shù)等方面比較類似的各種芯片，其封裝所用的基板也比較類似，從而使得能夠針對(duì)一種類型的芯片僅設(shè)計(jì)一款能夠?qū)@種類型的芯片進(jìn)行封裝的通用封裝基板，避免了芯片設(shè)計(jì)完成之后再根據(jù)所設(shè)計(jì)的芯片來設(shè)計(jì)封裝所用基板的需求。S12、根據(jù)每種類型芯片的管腳數(shù)確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板上的鍵合焊盤的數(shù)量和分布，其中所述鍵合焊盤為通用封裝基板上除了電源焊盤之外的焊盤。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，可以將通用封裝基板上的鍵合焊盤的數(shù)量確定為大于或等于該類芯片中具有最大數(shù)量管腳數(shù)的芯片的管腳數(shù)，從而能夠?qū)υ擃愋酒芯哂胁煌苣_數(shù)的各個(gè)芯片進(jìn)行封裝。另外，在對(duì)鍵合焊盤的分布進(jìn)行確定時(shí)，也需要考慮一類芯片中各個(gè)芯片的鍵合焊盤的分布，以便能夠?qū)υ擃愋酒芯哂胁煌I合焊盤分布形式的各個(gè)芯片進(jìn)行封裝。S13、根據(jù)每種類型芯片的供電要求確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板上的電源焊盤的數(shù)量和分布。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，可以將通用封裝基板上的電源焊盤的數(shù)量確定為大于或等于該類芯片中具有最大數(shù)量的電源管腳的芯片的電源管腳數(shù)，以便對(duì)具有單組電源的芯片和具有多組電源的芯片都能夠進(jìn)行封裝。另外，在確定電源焊盤的分布時(shí)， 可以使電源焊盤形成電源環(huán)，并且該電源環(huán)位于芯片邊緣與通用封裝基板上的鍵合焊盤之間且電源環(huán)呈斷續(xù)狀，如圖2中的通用封裝基板俯視圖所示意性示出的那樣，其中標(biāo)號(hào)201 表示通用封裝基板，標(biāo)號(hào)203表示鍵合焊盤，標(biāo)號(hào)204表示電源環(huán)，標(biāo)號(hào)202表示芯片粘結(jié)區(qū)。當(dāng)然，根據(jù)一類芯片的電源焊盤分布形式，通用封裝基板上的電源焊盤也可以只位于芯片的一側(cè)邊緣。另外，應(yīng)當(dāng)理解的是，由于即使被劃分為同一類的芯片，其管腳數(shù)、焊盤分布等也會(huì)有所不同，所以圖2中并未示出通用封裝基板上的布線設(shè)計(jì)，而且，在封裝時(shí)，當(dāng)芯片的焊盤數(shù)小于通用封裝基板上的焊盤數(shù)量時(shí)，通用封裝基板上多余的焊盤可以空置或接地。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明中所列舉的電源焊盤和鍵合焊盤的數(shù)量和分布僅是示意性的，其并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，根據(jù)芯片分類的不同，通用封裝基板上的電源焊盤和鍵合焊盤的數(shù)量和分布也是不同的。而且優(yōu)選地，電源焊盤和鍵合焊盤的尺寸要比現(xiàn)有技術(shù)中所采用的一般電源焊盤和鍵合焊盤的尺寸寬和長，以便能夠適用于一類芯片中的各個(gè)芯片封裝。S14、根據(jù)每種類型芯片的工作頻率確定針對(duì)該種類型芯片的基板的材料和線寬。例如，當(dāng)該種類型的芯片的工作頻率為高頻時(shí)，所確定的基板的材料和線寬也應(yīng)當(dāng)是適用于高頻芯片的材料和線寬，以便不影響芯片的整體性能。S15、根據(jù)每種類型芯片的最大芯片尺寸、所確定的鍵合焊盤的數(shù)量和分布以及所確定的電源焊盤的數(shù)量和分布來確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板的尺寸。該步驟主要是考慮到芯片與基板上的焊盤之間的距離不能過短或過長，因?yàn)檫^短則鍵合的機(jī)器無法完成，過長則用于鍵合的金線無法支持。通常，芯片焊盤與基板上的鍵合焊盤之間的距離在400 μ m至3000 μ m的范圍內(nèi)。至此，通用封裝基板就設(shè)計(jì)完成了。這樣在今后設(shè)計(jì)芯片時(shí)需要考慮通用封裝基板尺寸、通用封裝基板上的電源焊盤和鍵合焊盤等參數(shù)，使得芯片的尺寸、管腳數(shù)、焊盤分布等參數(shù)盡量滿足適用于該類芯片的通用封裝基板的參數(shù)要求，從而也就不需要重新設(shè)計(jì)基板，從而節(jié)省了成本、降低了封裝設(shè)計(jì)時(shí)間。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)通用封裝基板的方法還包括將位于所述通用封裝基板的不粘貼芯片的一側(cè)上的底部焊盤設(shè)計(jì)為全陣列形式，并且所述鍵合焊盤和所述電源焊盤的數(shù)量總和與所述底部焊盤之間是一對(duì)一或多對(duì)一的關(guān)系。其中，底部焊盤用于連接所述通用封裝基板和母板，其示意圖如圖3所示，其為面陣列分布。而且，優(yōu)選地，所述鍵合焊盤中的位于外圍的鍵合焊盤連接到全陣列形式的底部焊盤中的位于中心區(qū)域的底部焊盤，而所述鍵合焊盤中的位于中心區(qū)域的鍵合焊盤連接到全陣列形式的底部焊盤中的位于外圍區(qū)域的底部焊盤，通過對(duì)根據(jù)本發(fā)明的通用封裝基板進(jìn)行如此布線，使得當(dāng)要被封裝的芯片尺寸較大、芯片焊盤數(shù)量較多時(shí)可以形成一個(gè)全陣列的 BGA封裝，而當(dāng)要被封裝的芯片尺寸較小、芯片焊盤數(shù)量較少時(shí)可以避免使用位于中心區(qū)域的底部焊盤，從而形成非全陣列的BGA封裝。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)通用封裝基板的方法還包括根據(jù)布線密度和電源焊盤的分布，確定針對(duì)該種類型芯片的基板的疊層結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，該方法還包括根據(jù)所述疊層結(jié)構(gòu)確定針對(duì)該種類型芯片的基板的厚度。從而，進(jìn)一步優(yōu)化了基板的設(shè)計(jì)。以上僅結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)計(jì)通用封裝基板的方法，該方法包括根據(jù)供電要求、工作頻率、芯片尺寸和管腳數(shù)來劃分芯片類型；根據(jù)每種類型芯片的管腳數(shù)確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板上的鍵合焊盤的數(shù)量和分布，其中所述鍵合焊盤為基板上除了電源焊盤之外的焊盤；根據(jù)每種類型芯片的供電要求確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板上的電源焊盤的數(shù)量和分布；根據(jù)每種類型芯片的工作頻率確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板的材料和線寬；以及根據(jù)每種類型芯片的最大芯片尺寸、所確定的鍵合焊盤的數(shù)量和分布以及所確定的電源焊盤的數(shù)量和分布來確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板的尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)每種類型芯片的管腳數(shù)確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板上的鍵合焊盤的數(shù)量包括將通用封裝基板上的鍵合焊盤的數(shù)量確定為大于或等于該類芯片中具有最大數(shù)量管腳數(shù)的芯片的管腳數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)每種類型芯片的供電要求確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板上的電源焊盤的數(shù)量包括將通用封裝基板上的電源焊盤的數(shù)量確定為大于或等于該類芯片中具有最大數(shù)量的電源管腳的芯片的電源管腳數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電源焊盤形成電源環(huán)，并且所述電源環(huán)位于芯片邊緣與所述鍵合焊盤之間且所述電源環(huán)呈斷續(xù)狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法還包括將位于所述通用封裝基板的不粘貼芯片的一側(cè)上的底部焊盤設(shè)計(jì)為全陣列形式，并且所述鍵合焊盤和所述電源焊盤的數(shù)量總和與所述底部焊盤之間是一對(duì)一或多對(duì)一的關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述鍵合焊盤中的位于外圍的鍵合焊盤連接到全陣列形式的底部焊盤中的位于中心區(qū)域的底部焊盤，而所述鍵合焊盤中的位于中心區(qū)域的鍵合焊盤連接到全陣列形式的底部焊盤中的位于外圍區(qū)域的底部焊盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法還包括根據(jù)布線密度和電源焊盤的分布，確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板的疊層結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，該方法還包括根據(jù)所述疊層結(jié)構(gòu)確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板的厚度。
全文摘要
本發(fā)明針對(duì)目前封裝小批量芯片時(shí)成本高、周期長的缺點(diǎn)，提供一種能夠克服該缺點(diǎn)的設(shè)計(jì)通用封裝基板的方法，包括根據(jù)供電要求、工作頻率、芯片尺寸和管腳數(shù)來劃分芯片類型；根據(jù)每種類型芯片的管腳數(shù)確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板上的鍵合焊盤的數(shù)量和分布，其中所述鍵合焊盤為通用封裝基板上除了電源焊盤之外的焊盤；根據(jù)每種類型芯片的供電要求確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板上的電源焊盤的數(shù)量和分布；根據(jù)每種類型芯片的工作頻率確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板的材料和線寬；和根據(jù)每種類型芯片的最大芯片尺寸、所確定的鍵合焊盤的數(shù)量和分布以及所確定的電源焊盤的數(shù)量和分布來確定針對(duì)該種類型芯片的通用封裝基板的尺寸。
文檔編號(hào)H01L23/488GK102522339SQ20111041246
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者浦園園, 王謙, 蔡堅(jiān), 郭函 申請(qǐng)人:清華大學(xué)