專利名稱：中心密集的周邊球柵陣列電路封裝的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及集成電路封裝。
2.相關(guān)技術(shù)描述集成電路一般安裝到焊接在印制電路板的封裝上。這種集成電路的封裝類型之一是球柵陣列(“BGA”)封裝。BGA封裝具有位于封裝襯底的下外表面上的多個焊料球。對焊料球進(jìn)行回流焊使封裝襯底貼附在印制電路板上。集成電路安裝到封裝的上表面，并通過封裝內(nèi)的內(nèi)部布線電連接焊料球。


圖1顯示的是現(xiàn)有技術(shù)BGA封裝2的焊料球陣列。在封裝的下表面焊料球4排列成二維圖形。集成電路6位于封裝2相對側(cè)的中央。封裝2一般由熱膨脹系數(shù)與集成電路不同的材料組成。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)集成電路與封裝之間不同的熱膨脹會引入與溫度有關(guān)的應(yīng)力，該應(yīng)力會使對應(yīng)電路管芯的外邊緣的區(qū)域內(nèi)的焊料連接失敗。
圖2顯示的是具有焊料球4的外二維陣列的現(xiàn)有技術(shù)BGA封裝2。焊料球4位于遠(yuǎn)離集成電路6下面的封裝區(qū)的區(qū)域。將焊料球4遠(yuǎn)離集成電路6放置可以減小由于封裝與集成電路之間不同的熱膨脹引起的焊料接點(diǎn)上的熱應(yīng)力。雖然有效地減少了焊接失敗，但外陣列圖形限制了封裝的輸入/輸出(I/O)。此外，集成電路產(chǎn)生熱量，傳導(dǎo)穿過焊料球并進(jìn)入印制電路板。將焊料球放置在封裝的外圍增加了穿過封裝襯底的導(dǎo)熱路徑。路徑更長增加了封裝的熱阻和集成電路的結(jié)溫。希望能提供一種BGA封裝，和現(xiàn)有技術(shù)BGA的封裝相比，具有更長的產(chǎn)品壽命、更低的熱阻和更高的I/O。
發(fā)明概述本發(fā)明為球柵陣列(“BGA”)集成電路封裝，具有外二維排列的焊料球和位于封裝襯底的下表面上的中央二維排列焊料球。一般對焊料球進(jìn)行回流將封裝安裝到印制電路板上。通過封裝內(nèi)的內(nèi)部布線電連接到焊料球上的集成電路安裝在襯底的相對表面上。焊料球的外陣列位于集成電路的分布線(dimensional profile)外，可以減小集成電路與襯底之間不同的熱膨脹引起的焊接應(yīng)力。中心的焊料球一般直接接封裝的地和電源焊盤，提供從集成電路到印制電路板的直接的熱和電通路。
附圖簡述閱讀下面詳細(xì)的說明書和附圖后，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將變得很明顯。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)球柵陣列集成電路封裝的底視圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)球柵陣列集成電路封裝的底視圖；圖3為本發(fā)明球柵陣列封裝的側(cè)面剖視圖；圖4為圖3所示的封裝的底視圖；圖5為另一球柵陣列封裝的底視圖。
發(fā)有詳述下面參照附圖特別是參考數(shù)字介紹本發(fā)明，圖3和4顯示的是本發(fā)明的球柵陣列(“BGA”)集成電路封裝10。封裝10包括具有上表面14和相對的下表面16的襯底12。集成電路16安裝在襯底12的上表面14上。集成電路18一般為微處理器。雖然介紹的是微處理器，但應(yīng)該明白封裝10也可包含其它電器件。
襯底12的上表面14具有多個鍵合焊盤20和接地總線22。襯底12也有同心地位于集成電路18和接地焊盤22周圍的單獨(dú)的電源總線23。集成電路18通過焊線24連接到鍵合焊盤20和總線22和23。集成電路16一般用密封劑26包封。雖然顯示和介紹的是焊線，集成電路18可以通過位于封裝中電路管芯下表面的焊料球安裝并連接到襯底，這種工藝通常稱做“C4”或“倒裝芯片”封裝。
襯底12的下表面16具有多個接觸焊盤28。接觸焊盤28通過襯底12內(nèi)的通孔30和內(nèi)部路徑32連接鍵合焊盤20。襯底可以由本領(lǐng)域公知的常規(guī)印制電路板或共同燒制的(co-fired)陶瓷的封裝工藝制成。
用公知的球柵陣列工藝將多個焊料球34貼附在接觸焊盤28上。一般對焊料球34進(jìn)行回流焊使封裝10貼附在印制電路板上(未顯示)。
接觸焊盤28排列成外部的二維陣列36和中心的二維陣列38。每個陣列包含每個由許多介質(zhì)間隔40隔離的多個接觸焊盤28。外陣列36通過介質(zhì)區(qū)42與中心陣列38隔離。外陣列38最好位于集成電路18的分布線的外部。在這種方式中，外陣列38的焊料接點(diǎn)不受集成電路18的熱膨脹系數(shù)與襯底12的熱膨脹系數(shù)之間的差異引起的應(yīng)力的影響。中心陣列38位于靠近集成電路16的區(qū)域內(nèi)，在該區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的熱膨脹沒有電路管芯的外邊緣產(chǎn)生的多。因此，由于熱膨脹的差異產(chǎn)生的焊接應(yīng)力在中心陣列38的區(qū)域內(nèi)最小。陣列分開提供了焊料接點(diǎn)上應(yīng)力最小的圖形。
外陣列36一般連接到集成電路16的信號線。中心陣列38最好連接到襯底12的接地總線20和電源總線23。將總線22和23連接到中心接觸焊盤38的通孔30提供了穿過襯底的直接的導(dǎo)熱路徑。直接的導(dǎo)熱路徑降低了封裝10的熱阻和集成電路18的結(jié)溫。此外，短的電通路降低了自感并減少了集成電路18的開關(guān)噪聲。
在優(yōu)選實(shí)施例中，在27×27毫米(mm)寬的襯底12上的封裝10包括292個接觸焊盤28，或35×35毫米(mm)寬的襯底12上包括352個接觸焊盤28。接觸焊盤28之間的介質(zhì)間隔40一般約為1.27mm。封裝10一般高度約為2.5mm。
將焊料球34貼附在接觸焊盤28來裝配封裝10。集成電路18安裝并連接到襯底12上。然后用密封劑26包封集成電路18。一般裝運(yùn)到最終用戶的BGA封裝10是通過回流焊料球34安裝到印制電路板上的。
圖5顯示了封裝10’的另一實(shí)施例，該封裝10’在襯底12’的外陣列36’內(nèi)有五或六列接觸焊盤28。附加的焊盤28增加了封裝10的輸入/輸出(I/O)。外陣列36’最好在集成電路18的分布線的外部，以使焊料接點(diǎn)上的應(yīng)力最小化。封裝10’在27×27mm的襯底10上提供有324個接觸焊盤28。封裝60的更長的列提供了約35×35 mm封裝的I/O，在27×27mm的封裝的印記內(nèi)。
雖然在附圖中介紹并顯示了某些示例性的實(shí)施例，但應(yīng)該明白這些實(shí)施例僅為說明性的而不是限制性的，由于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以做出不同的其它修改，所以本發(fā)明并不受所顯示的特定的結(jié)構(gòu)和設(shè)置的限制。
權(quán)利要求
1.一種球柵陣列封裝，包括具有上表面和相對的下表面的襯底，所述下表面具有每個接觸焊盤之間間隔第一距離的接觸焊盤外陣列，和每個接觸焊盤之間間隔第二距離的接觸焊盤中心陣列，所述接觸焊盤的中心陣列與所述接觸焊盤的外陣列間隔大于第一距離和第二距離的第三距離；貼附在所述襯底的所述接觸焊盤上的多個焊料球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的封裝，其中所述襯底的所述上表面具有多個鍵合焊盤。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的封裝，其中所述襯底的所述上表面具有通過延伸穿過所述襯底的多個通孔連接到所述中心陣列的接觸焊盤的接地總線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的封裝，其中所述接觸焊盤的外陣列至少具有五列接觸焊盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的封裝，其中所述襯底的所述上表面具有通過延伸穿過所述襯底的多個通孔連接到所述中心陣列的接觸焊盤的電源總線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的封裝，其中所述接觸焊盤的中心陣列設(shè)置為4×4矩陣。
7.一種球柵陣列封裝，包括具有上表面和相對的下表面的襯底，所述上表面具有多個鍵合焊盤，所述下表面具有每個接觸焊盤之間間隔第一距離的接觸焊盤外陣列，和每個接觸焊盤之間間隔第二距離的接觸焊盤中心陣列，所述接觸焊盤的中心陣列與所述接觸焊盤的外陣列間隔大于第一距離和第二距離的第三距離；貼附在所述襯底的所述接觸焊盤上的多個焊料球，安裝到所述襯底并連接到所述鍵合焊盤的集成電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的封裝，其中所述襯底的所述上表面具有通過延伸穿過所述襯底的多個通孔連接到所述中心陣列的接觸焊盤的接地總線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的封裝，其中所述接觸焊盤的外陣列具有至少五列接觸焊盤。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的封裝，其中所述襯底的所述上表面具有通過延伸穿過所述襯底的多個通孔連接到所述中心陣列的接觸焊盤的電源總線。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的封裝，其中所述接觸焊盤的中心陣列設(shè)置為4×4矩陣。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的封裝，其中所述集成電路用密封劑包封。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的封裝，其中所述接觸焊盤的外陣列位于所述集成電路的外分布線的外部。
14.一種裝配球柵陣列封裝方法，包括以下步驟a)提供具有上表面和相對的下表面的襯底，所述下表面具有每個接觸焊盤之間間隔第一距離的接觸焊盤外陣列，和每個接觸焊盤之間間隔第二距離的接觸焊盤中心陣列，所述接觸焊盤的中心陣列與所述接觸焊盤的外陣列間隔大于第一距離和第二距離的第三距離；b)將集成電路安裝到所述襯底的上表面上。c)將多個焊料球貼附在所述接觸焊盤上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括密封所述集成電路的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，還包括用多個焊線將所述集成電路連接到所述襯底的步驟。
全文摘要
一種球柵陣列(BGA)集成電路封裝(10),該封裝具有封裝襯底(12)下表面(16)上的焊料球外二維陣列和焊料球中心二維陣列(34)。一般對焊料球進(jìn)行回流焊將封裝安裝印制電路板上。將通過封裝內(nèi)的內(nèi)部布線電連接到焊料球的集成電路(18)安裝到襯底的相對表面。焊料球的外陣列位于集成電路的分布線的外部,以減小由集成電路和襯底之間熱膨脹系數(shù)的差異造成的焊接應(yīng)力。中心焊料球一般直接接封裝的地和電源焊盤,以提供從集成電路到印刷電路板的直接熱和電通道。
文檔編號H05K3/34GK1185892SQ97190260
公開日1998年6月24日 申請日期1997年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月28日
發(fā)明者M·巴爾羅 申請人:英特爾公司