專利名稱：用于支持球柵陣列的襯底中通路的排布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到用來提供與半導(dǎo)體封裝件更牢固結(jié)合的襯底中的通路的排布。更具體地說，本發(fā)明涉及到用來更好地支持具有球柵陣列的封裝件的標(biāo)準(zhǔn)通路和盤中孔的排布。
背景技術(shù)：
當(dāng)半導(dǎo)體芯片封裝件被應(yīng)用于襯底時(shí)，封裝件安置在襯底的一側(cè)上而封裝件之間的布線安置在另一側(cè)上是方便的。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，必須利用熟知的通路的排布。此排布由通過襯底從一個(gè)表面延伸到另一表面的孔組成。例如用鍍敷方法，孔壁被用導(dǎo)電材料涂敷。在各個(gè)表面上形成與通路電接觸的導(dǎo)電焊盤。在標(biāo)準(zhǔn)通路中，在接收封裝件的表面上，通路焊盤被表面導(dǎo)體連接到附近的另一焊盤。此焊盤被用來接收連接到封裝件的觸點(diǎn)。一種通用的封裝件觸點(diǎn)是球柵陣列(BGA)。焊料球以與襯底上接觸焊盤一致的圖形被施加到封裝件的底部。焊料膠被施加到接觸焊盤，并對(duì)此組件進(jìn)行加熱，以便回流焊料，從而將封裝件連接到襯底。
雖然這種排布被廣泛地應(yīng)用，但這種每個(gè)封裝件觸點(diǎn)具有二個(gè)焊盤和一個(gè)表面導(dǎo)體的排布占用了大量表面積，使得難以進(jìn)行布線。已經(jīng)提出了另一種排布，其中采用單個(gè)焊盤作為通路焊盤和接觸焊盤二者。通常所知的盤中孔(VIP)的這種排布使得能夠容易地在襯底表面上布線。但存在著制造困難，即焊料球常常不與焊盤形成牢固的連接。


當(dāng)參照構(gòu)成本發(fā)明公開的一部分的附圖閱讀時(shí)，示例性實(shí)施方案的下列詳細(xì)描述和權(quán)利要求，會(huì)更清楚上述內(nèi)容和更好地理解本發(fā)明。雖然上述和下述的公開集中于公開本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，但應(yīng)該清楚地理解的是，這些描述僅僅是說明性的和示例性的，本發(fā)明并不局限于此。本發(fā)明的構(gòu)思與范圍僅僅受所附權(quán)利要求條款的限制。
下面是附圖的簡要說明，其中
圖1是可用來獲得對(duì)本發(fā)明的更透徹理解的示例性背景技術(shù)排布；圖2是可用來獲得對(duì)本發(fā)明的更透徹理解的示例性的有利排布；圖3是描述本發(fā)明的一種示例性有利排布；圖4是可用來獲得對(duì)本發(fā)明的更透徹理解的示例性背景技術(shù)的排布；圖5是描述本發(fā)明的一種示例性有利排布。
具體實(shí)施例方式
在開始本發(fā)明的詳細(xì)描述之前，依次指出下列情況。相似的標(biāo)號(hào)可以被用來表示不同附圖中相同的、對(duì)應(yīng)的、或相似的組成部分。而且，在隨后的詳細(xì)描述中，可以給出示例性的尺寸/模型/數(shù)值/范圍，雖然本發(fā)明不局限于此。
在VIP排布中，通路的孔必須形成在焊盤的中心。此孔減小了BGA焊料球與焊盤本身之間的接觸面積。這一減小了的面積也降低了焊料球與焊盤之間的結(jié)合強(qiáng)度。這種連接還涉及到其它一些問題。由于不同的材料被用于裝置的不同部分，故當(dāng)溫度改變時(shí)，不同的熱膨脹系數(shù)引起不同部分不相同的的運(yùn)動(dòng)。這會(huì)引起結(jié)合破裂或變?nèi)酢?br> 而且，常常用稱為栓塞的材料來填充通路孔。在回流工藝過程中，栓塞材料也被加熱，并可能是一種放氣源。栓塞放出的氣體也可能干擾焊料球與焊盤的結(jié)合。已經(jīng)試圖降低此放氣。這包括用僅僅覆蓋通路末端而不是填充通路的小得多的帽來代替栓塞。但由于封裝件和散熱片的重量，栓塞的清除有時(shí)使焊料球會(huì)被壓扁。結(jié)果，封裝件與襯底之間的空間小于所希望的空間。
使用標(biāo)準(zhǔn)通路，由于通路焊盤中不存在孔，故避免了許多這種問題。焊料球的壓扁程度不如VIP焊盤大。而且，由于通路與之分隔開，故也不存在接觸焊盤中的放氣。但如上所述，標(biāo)準(zhǔn)通路需要更大的表面積，因而使電極的布線更難以確定。
現(xiàn)在注意附圖，特別是圖1，其中示出了一種VIP排布10。半導(dǎo)體芯片封裝件12包括接觸焊盤14，焊料球16被固定于接觸焊盤14。其上待要連接封裝件的襯底18，包括接觸焊盤20，焊料球16與接觸焊盤20相接觸。焊盤22被提供在襯底的反面上。通路24延伸在焊盤20和22之間。栓塞26存在于通路的下部。
當(dāng)此排布被加熱時(shí)，有時(shí)從栓塞26發(fā)生放氣，引起在焊料球中心形成氣泡28。在回流工藝過程中，當(dāng)焊料被加熱時(shí)，此氣泡可能妨礙焊料形成牢固的連接。當(dāng)工藝準(zhǔn)確地進(jìn)行時(shí)，焊料流到通路中，直至栓塞的頂部，其余的焊料形成焊盤20頂部上的接觸。氣泡可能使熔化的焊料不完全填充通路，從而留下不均勻的連接，這在機(jī)械上可能就不可靠。
圖2示出了沒有栓塞的VIP的另一排布。其一個(gè)結(jié)果是，焊料球被封裝件的重量壓扁，減小了封裝件與襯底之間的間距。當(dāng)被加熱時(shí)，焊料就可能滴漏，引起其它的問題。
由于焊料的連結(jié)受大量機(jī)械應(yīng)力的支配，故重要的是要機(jī)械上牢固。除了熱機(jī)械應(yīng)力之外，移動(dòng)裝置引起的振動(dòng)也可能是破壞性的。這不僅包括制造工藝過程中的運(yùn)動(dòng)，還包括封裝和運(yùn)輸過程中的運(yùn)動(dòng)。于是，當(dāng)裝載此裝置的箱子在裝車時(shí)被掉落時(shí)，結(jié)合就可能破裂。若結(jié)合不牢固或封裝件與襯底之間的分離不充分，就可能發(fā)生連結(jié)斷開或短路。這種外加的應(yīng)力在襯底上是不均勻的。在襯底偏移最大處，出現(xiàn)最大的應(yīng)力。為了承受這一偏移，本發(fā)明在最可能出現(xiàn)偏移處采用了更牢固的標(biāo)準(zhǔn)通路。
圖3示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施方案。在此圖中示出了二個(gè)通路。左邊的通路示出了VIP排布，但用帽30來代替栓塞。右邊的通路示出了標(biāo)準(zhǔn)排布，其中連結(jié)點(diǎn)與通路偏移。由于此連結(jié)點(diǎn)位于無孔的實(shí)心焊盤上，不會(huì)放氣，故更能夠抗VIP連結(jié)中出現(xiàn)的缺陷或應(yīng)力。由于這種連結(jié)具有實(shí)心的焊盤，故能夠抗回流中由于封裝件和熱沉的重量而出現(xiàn)的負(fù)載，還能夠在不熔化時(shí)抗熱機(jī)械和其它應(yīng)力引起的偏移。
本發(fā)明的原理是盡可能利用VIP焊盤，并在應(yīng)力最大的區(qū)域中利用標(biāo)準(zhǔn)焊盤來提高強(qiáng)度。例如，通常認(rèn)為問題最大的區(qū)域是封裝件的外圍，特別是各個(gè)角落處。于是，本發(fā)明在有問題的區(qū)域采用標(biāo)準(zhǔn)排布，而在所有其它區(qū)域采用VIP焊盤。
圖4示出了VIP情況的標(biāo)準(zhǔn)BGA區(qū)域。作為用來接收封裝件的32×32焊盤陣列的襯底18具有相似的焊料球排布。各個(gè)這些焊盤是VIP焊盤，因而如上所述可能具有弱點(diǎn)。
圖5示出了一個(gè)區(qū)域，除了某些焊盤已經(jīng)被改變成標(biāo)準(zhǔn)排布而不是VIP排布之外，此區(qū)域相似于圖4所示的區(qū)域。由于在應(yīng)力最大處具有標(biāo)準(zhǔn)焊盤，故在使之無法工作的永久性損壞之前，它們能夠承受更大的偏移。在這些最容易損傷處，更少可能出現(xiàn)損傷。
圖5所示的標(biāo)準(zhǔn)連結(jié)出現(xiàn)在4個(gè)角落處。依賴于哪個(gè)最有效，標(biāo)準(zhǔn)連結(jié)的實(shí)際排布可以變化。圖中最右下角示出了正方形4個(gè)位置排布。右上角示出了7個(gè)位置，包括角落以及角落各邊上的3個(gè)其它位置。左上角示出了6個(gè)位置，包括角落以及各邊上的2個(gè)位置，加上最靠近角落的對(duì)角線上的位置。于是由6個(gè)位置形成一個(gè)三角形。左下角包括5個(gè)位置，這包括角落、各邊上與角落分隔開3個(gè)位置的一個(gè)位置、以及對(duì)角線上的二個(gè)位置。于是形成邊上具有開口的一個(gè)三角形。顯然，也可以采用特定位置的其它排布。雖然這些位置通常位于偏移和應(yīng)力最大的角落處且沿各邊，但也能夠位于陣列中出現(xiàn)最大應(yīng)力的任何地方。對(duì)于不同的封裝件和不同的散熱片排布，由于應(yīng)力將不同地定位，故這些位置可能不同。
總之，本說明書中所指“一個(gè)實(shí)施方案”、“實(shí)施方案”、“示例性實(shí)施方案等”，意味著結(jié)合實(shí)施方案所述的特殊特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、或特性被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中。這些術(shù)語在本說明書各個(gè)部分中的出現(xiàn)不一定都指的是同一個(gè)實(shí)施方案。而且，當(dāng)結(jié)合任何一個(gè)實(shí)施方案來描述特殊的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、或特性時(shí)，在本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員看來是結(jié)合其它各個(gè)實(shí)施方案來實(shí)行這些特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、或特性。
這就總結(jié)了各個(gè)示例性實(shí)施方案的描述。雖然參照其大量示例性實(shí)施方案已經(jīng)描述了本發(fā)明，但應(yīng)該理解的是，可以由本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員提出本發(fā)明原理的構(gòu)思與范圍內(nèi)的各種其它的修正和實(shí)施方案。更確切地說，上述公開、附圖、以及所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的組合排布的各個(gè)組成部分和/或排布中的合理變化和修正是可能的，而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員來說，除了組成部分和/或排布的改變和修正之外，變通使用也是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種襯底裝置，它包含具有上表面和下表面的襯底；將所述上表面連接到所述下表面的多個(gè)通路；所述上表面上的多個(gè)接觸焊盤，其中每個(gè)通路對(duì)應(yīng)于一個(gè)焊盤，包括具有對(duì)應(yīng)通路第一排布的第一組接觸焊盤以及具有對(duì)應(yīng)通路第二排布的第二組接觸焊盤；所述第一組接觸焊盤被排列在所述襯底上應(yīng)力最大的位置處，且第二組接觸焊盤被排列在其它位置處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的襯底裝置，其中，所述第一組接觸焊盤與對(duì)應(yīng)的通路橫向分開，且所述第二組接觸焊盤包含對(duì)應(yīng)的通路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的襯底裝置，其中，所述應(yīng)力最大的位置是偏離最大的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的襯底裝置，其中，所述第一組接觸焊盤比所述第二組接觸焊盤提供了與接收的芯片封裝件更牢固的結(jié)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的襯底裝置，其中，所述第一組接觸焊盤被排列在所述襯底的角落附近。
6.一種安裝半導(dǎo)體芯片封裝件的方法，它包含提供具有上表面和下表面以及連結(jié)所述表面的通路的襯底；在所述上表面上排布接觸焊盤，每個(gè)接觸焊盤具有對(duì)應(yīng)的通路；第一組所述接觸焊盤具有相關(guān)通路的第一排布，且第二組所述接觸焊盤具有相關(guān)通路的第二排布；所述第一組所述接觸焊盤被布置在所述襯底上應(yīng)力最大的位置處，且所述第二組所述接觸焊盤被排列在其它位置處。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，所述第一組接觸焊盤與相關(guān)的通路橫向分開，且所述第二組接觸焊盤包含相關(guān)的通路。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，所述應(yīng)力最大的位置是偏離最大的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，所述第一組接觸焊盤比所述第二組接觸焊盤提供了與接收的芯片封裝件更牢固的結(jié)合。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，所述第一組接觸焊盤被排列在所述襯底的角落附近。
11.一種包含至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片封裝件的襯底裝置，它包含具有上表面和下表面以及多個(gè)連結(jié)所述表面的多個(gè)通路的襯底；安裝在所述上表面上的多個(gè)接觸焊盤，每個(gè)焊盤與一通路相連；所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片封裝件具有設(shè)在所述接觸焊盤的對(duì)應(yīng)位置處的觸點(diǎn)；所述多個(gè)接觸焊盤包括具有相連通路第一排布的第一組接觸焊盤以及具有相連通路第二排布的第二組接觸焊盤，所述第一排布比所述第二排布提供了與所述觸點(diǎn)的更牢固的結(jié)合；所述第一組接觸焊盤被排列在所述襯底上應(yīng)力最大的位置處，以便提供與所述半導(dǎo)體芯片封裝件的更牢固的結(jié)合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的襯底裝置，其中，所述第一組接觸焊盤與對(duì)應(yīng)的通路橫向分開，且所述第二組接觸焊盤包含對(duì)應(yīng)的通路。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的襯底裝置，其中，所述應(yīng)力最大的位置是偏離最大的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的襯底裝置，其中，所述第一組接觸焊盤被布置在所述襯底的角落附近。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的襯底裝置，其中，所述第一組接觸焊盤被排列成各個(gè)角落附近的正方形。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的襯底裝置，其中，所述第一組接觸焊盤被排列成各個(gè)角落附近的三角形。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的襯底裝置，其中，所述第一組接觸焊盤被排列在所述襯底的所述角落處以及沿所述襯底的各邊。
全文摘要
一種用來在襯底上安裝半導(dǎo)體封裝件的可選擇的盤中孔焊盤排布。為了增強(qiáng)焊接結(jié)合，具有更牢固結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)焊盤被用于應(yīng)力和偏離最大的位置。盤中孔(VIP)被用于所有其它位置，以便改善由于其較小表面積產(chǎn)成的布線優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L23/498GK1610970SQ02823405
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2002年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月26日
發(fā)明者C·麥科米克, R·杰塞普, J·鄧根, D·博格斯, D·薩托 申請(qǐng)人:英特爾公司