專利名稱：格狀陣列封裝體及封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供一種格狀陣列(grid array)封裝體(package)及形成此種封裝體的方法，特別是一種增加接地平面電連接通路的球格陣列封裝體與形成此種封裝體的方法。
背景技術(shù)：
集成電路(IC，Integrated Circuit)以其強(qiáng)大的信息處理功能及輕巧的體積，早已成為數(shù)字時(shí)代不可或缺的產(chǎn)品。從信息家電、個(gè)人電腦到處理繁雜訊號(hào)的中央數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)等等，無(wú)不可見(jiàn)集成電路的蹤跡。一般來(lái)說(shuō)，集成電路都封裝于一個(gè)封裝體中。這個(gè)封裝體可以保護(hù)集成電路中微小脆弱的電子電路，同時(shí)也提供集成電路電連接至外部電路的途徑，使該集成電路能由外部電路取得電源供應(yīng)，與外部電路交換信息，并將接地的電流傳導(dǎo)至外部電路。此外，封裝體也提供集成電路一個(gè)散熱的介面。尤其對(duì)今日的集成電路來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部晶體管、邏輯門的個(gè)數(shù)都非常多，集成電路運(yùn)作的時(shí)鐘頻率也很高，如何消散集成電路運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的大量熱量，也是封裝體設(shè)計(jì)時(shí)的重要考慮。
請(qǐng)參考圖1，圖1為傳統(tǒng)的四層板球格陣列封裝體10用于封裝一集成電路12的結(jié)構(gòu)示意圖。封裝體10包括一基板(substrate)14，集成電路12即安置在基板14的上表面11?；?4中有四層可導(dǎo)通電流的導(dǎo)體層，分別是連接墊(bonding pad)層16、第一內(nèi)導(dǎo)線層18、第二內(nèi)導(dǎo)線層20與接觸墊(contactpad)層22。集成電路12上設(shè)有晶片墊(die pad)30，并以導(dǎo)電線40、42、44分別與分布在基板14上表面11的導(dǎo)電接環(huán)(bonding ring)32、指狀接點(diǎn)(bonding finger)34電連接。而導(dǎo)電接環(huán)32與指狀接點(diǎn)34會(huì)再分別經(jīng)由導(dǎo)線(trace)17電連接至導(dǎo)通孔(via hole)26，并以各導(dǎo)通孔26電連接至第一或第二內(nèi)導(dǎo)線層18或20。為避免這些導(dǎo)通孔26錯(cuò)誤地電連接至不應(yīng)電連接的第一或第二內(nèi)導(dǎo)線層18、20，第一及第二內(nèi)導(dǎo)線層18、20均開(kāi)有以介電材料28填充的間隙，讓導(dǎo)通孔26通過(guò)而不與之電連接。最后，在接觸墊層22上設(shè)有多個(gè)接觸墊(ball pads)24，以走線17電連接至導(dǎo)通孔26，而這些接觸墊24上則分布有錫球(solder ball)36，用來(lái)與外部電路電連接。集成電路12對(duì)外部電路電連接的途徑，即先由集成電路12上的晶片墊30，經(jīng)由導(dǎo)電線40、42、44分別連接到導(dǎo)電接環(huán)32、指狀接點(diǎn)34，再經(jīng)由走線17至導(dǎo)通孔26，經(jīng)過(guò)或電連接第一及第二內(nèi)導(dǎo)線層，最后到達(dá)接觸墊層22，經(jīng)由走線17電連接至各接觸墊24，并由各接觸墊24上的錫球36，電連接至外部電路。
通常，封裝體10中用于接地的電連接途徑都會(huì)經(jīng)過(guò)第一內(nèi)導(dǎo)線層18，故第一內(nèi)導(dǎo)線層18也被稱為接地平面(ground plane)。同樣，封裝體10中導(dǎo)通至外部電路電源的電連接途徑會(huì)經(jīng)過(guò)第二內(nèi)導(dǎo)線層，故第二內(nèi)導(dǎo)線層被稱為電源平面(power plane)。
請(qǐng)參考圖2。圖2為傳統(tǒng)的封裝體10的底視圖。由圖2中可看出，錫球36依所電連接接觸墊分布位置的不同可分類為三群，由中間向外分別是中央陣列、中間接觸墊群與外陣列。中央陣列由接地錫球48構(gòu)成。顧名思義，接地錫球48是用來(lái)提供封裝體10電連接至外部電路接地端(ground)的途徑。中間接觸墊群則由電源錫球46組成，用來(lái)提供封裝體10電連接至外部電路電源的途徑。中央陣列的接地錫球48不但提供封裝體10接地的電連接途徑，更提供集成電路12一個(gè)散熱的途徑。因?yàn)閷?dǎo)電材料的導(dǎo)熱特性通常也很好，導(dǎo)電通路也成為封裝體10主要的散熱途徑。若封裝體10只有最外圈的外陣列錫球，則由封裝體10中央的集成電路12到外圈的外陣列距離已太長(zhǎng)而影響封裝體10散熱的效率。加上中央陣列的接地錫球48后，位于封裝體10中央的集成電路12可直接由中央陣列將多余的熱量傳導(dǎo)至外部電路，加速封裝體10散熱的效率。為了提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)，封裝體10以中間接觸墊群的電源錫球46作為電連接至外部電路電源的途徑。
雖然封裝體10有優(yōu)選的散熱效率，但中間接觸墊群的存在會(huì)影響接地平面的完整，使接地平面中央部分與周圍部分的電流通路變得窄小。為詳細(xì)說(shuō)明此點(diǎn)，請(qǐng)參考圖3。圖3為封裝體10第一內(nèi)導(dǎo)線層18的示意圖，也就是接地平面。接地平面的周圍部分47上設(shè)有多個(gè)接觸導(dǎo)通孔31(提供電連接至此接地平面的途徑)及未接觸導(dǎo)通孔33(讓其他未電連接此接地平面的導(dǎo)通孔通過(guò))。正如前面所提到的，為了要讓電連接至中間接觸墊群的導(dǎo)通孔26通過(guò)，在第一內(nèi)導(dǎo)線層18上對(duì)應(yīng)導(dǎo)通孔26的位置必須以介電材料28形成通道。因?yàn)橹虚g接觸墊群的電源錫球50包圍在中央陣列接地錫球48的周圍，在第一內(nèi)導(dǎo)線層18上的介電材料28也以環(huán)形環(huán)繞接地平面的中央部分49，使得中央部分49與周圍部分47僅能以狹小的電連接通道43相通。密集的介電材料28會(huì)妨礙接地平面中央部分49至周圍部分47的電流流動(dòng)；而電流阻滯會(huì)引發(fā)不可預(yù)期的電磁現(xiàn)象，影響集成電路12的運(yùn)作。接地平面的電流因阻滯而不穩(wěn)定的現(xiàn)象也會(huì)反饋至集成電路12，造成集成電路12誤動(dòng)作。接地平面的電流受阻，熱流傳導(dǎo)的途徑同樣也會(huì)受阻，影響封裝體10的散熱效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種增加接地平面電連接通路的球格陣列封裝體與形成此種封裝體的方法，以改善傳統(tǒng)的封裝體接地平面受電路導(dǎo)通切割的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即提供一種格狀陣列封裝體，其包含有一具有一上表面與一下表面的基板，該基板的下表面上包括有一中央陣列(center array of contact pads)，其包含有多個(gè)接觸墊(contactpad)，其中二最相鄰的接觸墊相距一第一距離；一外陣列(outer array of contact pads)，其包含有多個(gè)接觸墊(contactpad)，其中二最相鄰的接觸墊相距一第二距離；以及一中間接觸墊群(middle group of contact pads)，其包含有至少一接地接觸墊，用來(lái)提供該封裝體電連接至地端(ground)的途徑；其中該中間接觸墊群是設(shè)于中央陣列及外陣列之間，該中間接觸墊群與該中央陣列相距一第三距離，該外陣列與該中間接觸墊群相距一第四距離，而該第三距離及該第四距離均大于該第一距離及該第二距離。


圖1為傳統(tǒng)的球格陣列封裝體的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1封裝體的底視圖。
圖3為圖1封裝體第一內(nèi)導(dǎo)線層的示意圖。
圖4為本實(shí)用新型球格陣列封裝體的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本實(shí)用新型球格陣列封裝體的底視圖。
圖6為圖4封裝體第一內(nèi)導(dǎo)線層的示意圖。圖中符號(hào)說(shuō)明50本實(shí)用新型封裝體 51上表面52集成電路54基板 55下表面56連接墊層 57導(dǎo)線58第一內(nèi)導(dǎo)線層 60第二內(nèi)導(dǎo)線層62接觸墊層 64接觸墊66導(dǎo)通孔 68介電材料70晶片墊 72導(dǎo)電接環(huán)74指狀接點(diǎn) 76錫球80、82、84導(dǎo)電線路92接地錫球 94電源錫球96第一距離 98第二距離97第三距離 99第四距離100中央部分 102周圍部分104電連接通道131接觸導(dǎo)通孔133未接觸導(dǎo)通孔具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，其中在以下所討論的本實(shí)用新型實(shí)施例中，是以四層板球格陣列封裝體為例。
請(qǐng)參考圖4。圖4為本實(shí)用新型以四層板球格陣列封裝體50為例，用于封裝一集成電路52的結(jié)構(gòu)示意圖。封裝體50包含一基板(substrate)54，集成電路52即安置在基板54的上表面51?；?4中有四層可導(dǎo)通電流的導(dǎo)體層，分別是連接墊層56、作為接地平面的第一內(nèi)導(dǎo)線層58、作為電源平面的第二內(nèi)導(dǎo)線層60與接觸墊層62。集成電路52上的晶片墊70以導(dǎo)電線路80、82、84分別與分布在基板54上表面51的導(dǎo)電接環(huán)72、指狀接點(diǎn)74電連接，而導(dǎo)電接環(huán)72、指狀接點(diǎn)74各以走線57電連接至導(dǎo)通孔(via hole)66，再電連接至第一或第二內(nèi)導(dǎo)線層58或60，最后再由各導(dǎo)通孔66經(jīng)由走線57電連接至各接觸墊64。為避免這些導(dǎo)通孔66錯(cuò)誤地電連接至不應(yīng)電連接的第一或第二內(nèi)導(dǎo)線層58、60，第一及第二內(nèi)導(dǎo)線層58、60均開(kāi)有以介電材料68填充的間隙，讓導(dǎo)通孔66通過(guò)而不與之電連接。接觸墊層62上的接觸墊64設(shè)有錫球76，用來(lái)與外部電路電連接。集成電路52對(duì)外部電路電連接的途徑，即先從晶片墊70經(jīng)由導(dǎo)電線路80、82、84分別連接到導(dǎo)電接環(huán)72、指狀接點(diǎn)74，再經(jīng)由走線57、導(dǎo)通孔66，經(jīng)過(guò)或電連接第一及第二內(nèi)導(dǎo)線層，最后到達(dá)接觸墊層62，經(jīng)由各接觸墊64上的錫球76，電連接至外部電路。
請(qǐng)參考圖5。圖5為本實(shí)用新型封裝體50的底視圖。本實(shí)用新型封裝體50下表面的錫球76依其在不同接觸墊上的分布位置由中央至外緣可分為中央陣列、中間接觸墊群與外陣列。中央陣列由接地錫球92構(gòu)成，其中各接觸墊最接近的距離為一第一距離96，提供本實(shí)用新型封裝體50接地的電連接途徑。本實(shí)用新型封裝體50與傳統(tǒng)的封裝體10最大的不同在于中央接觸墊群的組成。中央接觸墊群包含有電源錫球94，更另設(shè)有多個(gè)接地錫球92。外陣列包含有各種用途各異的錫球，位于不同的接觸墊，其中二最相鄰的接觸墊相距一第二距離98。中央陣列與中間接觸墊群之間間隔為第三距離97，中間接觸墊群與外陣列之間間隔為第四距離99。而第三距離97與第四距離99均大于第一距離96與第二距離98。在本實(shí)施例中，中間接觸墊群中四個(gè)角落及四邊都設(shè)有接地錫球92，外陣列靠近中間接觸墊群的內(nèi)圍也設(shè)有接地錫球92以與之對(duì)應(yīng)。
本實(shí)用新型封裝體50的優(yōu)點(diǎn)可用圖6來(lái)說(shuō)明。圖6為封裝體50的第一內(nèi)導(dǎo)線層58(即接地平面)的示意圖。接地平面的周圍部分102上設(shè)有多個(gè)接觸導(dǎo)通孔131(提供電連接至此接地平面的途徑)及未接觸導(dǎo)通孔133(讓其他未電連接此接地平面的導(dǎo)通孔通過(guò))。為了讓電連接至中間接觸墊群電源錫球94的導(dǎo)通孔66通過(guò)，第一內(nèi)導(dǎo)線層58的接地平面亦設(shè)有介電材料68形成的通道。本實(shí)用新型的封裝體50的中央接觸墊群在四個(gè)角落及四邊設(shè)有接地錫球92，因此本實(shí)用新型封裝體50的接地平面在中央部分100與周圍部分102之間仍能保有寬闊的電連接通道104，不會(huì)像傳統(tǒng)的封裝體10的接地平面，其中央部分49與周圍部分47電連接通路會(huì)被介電材料28切割破壞。故本實(shí)用新型封裝體50可避免傳統(tǒng)的封裝體10接地平面電連接通路狹窄所衍生的問(wèn)題。
然而在此要附加說(shuō)明的是，本實(shí)用新型封裝體50不僅可在中間接觸墊群的四個(gè)角落及四邊設(shè)有接地錫球92，其亦可將接地錫球92設(shè)在中間接觸墊群的其他位置，只要使中央部分100與周圍部分102形成寬闊的電連接通道即可。中間接觸墊群可視封裝體及集成電路的需要及設(shè)計(jì)特性設(shè)置多個(gè)接地錫球，而外陣列亦可在對(duì)應(yīng)位置設(shè)置接地錫球以形成更好的電連接通道。
總而言之，傳統(tǒng)的封裝體10中間接觸墊群僅由電源錫球46構(gòu)成，如此的安排會(huì)造成傳統(tǒng)的封裝體10第一內(nèi)導(dǎo)線層18的接地平面其中央部分49與周圍部分47間電流流動(dòng)的阻礙。這種電流阻礙會(huì)造成不可預(yù)期的電磁干擾，影響集成電路18的運(yùn)作；電流受阻，熱流也同樣會(huì)受阻礙，影響傳統(tǒng)的封裝體10的散熱效率；接地平面電氣性質(zhì)不穩(wěn)定將回饋至集成電路18，造成集成電路18的誤動(dòng)作。相較之下，本實(shí)用新型封裝體50在中間接觸墊群除了電源錫球94外，在中間接觸墊群的角落及四邊設(shè)有接地錫球92，如此不但可用中間接觸墊群的電源錫球94提供集成電路穩(wěn)定的電源，亦可維持本實(shí)用新型第一內(nèi)導(dǎo)線層58接地平面電連接通路的暢通，避免傳統(tǒng)的封裝體10接地平面電連接通路狹窄所衍生的各種問(wèn)題。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，均應(yīng)屬本實(shí)用新型專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.一種格狀陣列封裝體，其特征在于包含有一具有一上表面與一下表面的基板，該基板的下表面上包括有一中央陣列，其包含有多個(gè)接觸墊，其中二最相鄰的接觸墊相距一第一距離；一外陣列，其包含有多個(gè)接觸墊，其中二最相鄰的接觸墊相距一第二距離；以及一中間接觸墊群，其包含有至少一接地接觸墊，用來(lái)提供該封裝體電連接至地端的途徑；其中該中間接觸墊群是設(shè)于中央陣列及外陣列之間，該中間接觸墊群與該中央陣列相距一第三距離，該外陣列與該中間接觸墊群相距一第四距離，而該第三距離及該第四距離均大于該第一距離及該第二距離。
2.如權(quán)利要求1所述的封裝體，其特征在于該中間接觸墊群中的各個(gè)角落的接觸墊均是接地接觸墊。
3.如權(quán)利要求1所述的封裝體，其特征在于該中間接觸墊群中包含有多個(gè)電源接觸墊，用來(lái)提供該封裝體電連接至電源的途徑。
4.如權(quán)利要求1所述的封裝體，其特征在于內(nèi)設(shè)有一集成電路，植于該基板的上表面。
5.如權(quán)利要求1所述的封裝體，其特征在于另包含有多個(gè)錫球，附著于該基板的下表面上的多個(gè)接觸墊。
6.一種形成格狀陣列封裝體的封裝方法，其特征在于包含有形成一具有一上表面與一下表面的基板；形成一中央陣列于該基板的下表面上，該中央陣列包含有多個(gè)接觸墊，其中二最相鄰的接觸墊相距一第一距離；形成一外陣列于該基板的下表面上，該外陣列包含有多個(gè)接觸墊，其中二最相鄰的接觸墊相距一第二距離；以及形成一中間接觸墊群于該基板的下表面上，該中間接觸墊群包含有至少一接地接觸墊，用來(lái)提供該封裝體電連接至地端的途徑；其中該中間接觸墊群是設(shè)于該中央陣列及該外陣列之間，該中間接觸墊群與該中央陣列相距一第三距離，該外陣列與該中間接觸墊群相距一第四距離，而該第三距離及該第四距離均大于該第一距離及該第二距離。
7.如權(quán)利要求6所述的封裝方法，其特征在于該中間接觸墊群中的各個(gè)角落的接觸墊均是接地接觸墊。
8.如權(quán)利要求6所述的封裝方法，其特征在于該中間接觸墊群中包含有多個(gè)電源接觸墊，用來(lái)提供該封裝體電連接至電源的途徑。
9.如權(quán)利要求6所述的封裝方法，其特征在于另包含有將一集成電路植于該基板的上表面上的步驟。
10.如權(quán)利要求6所述的封裝方法，其特征在于另包含有將多個(gè)錫球附著于該基板的下表面上的多個(gè)接觸墊的步驟。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種格狀陣列(GA,grid array)封裝體(package)及形成此種封裝體的方法。這種封裝體包含有一基板(substrate),其具有一上表面與一下表面;在基板下則設(shè)有多個(gè)接觸墊(contact pad),依其排列的位置及方式可分為三群:一中央陣列(center array of contact pads),其中二最相鄰的接觸墊相距一第一距離;一外陣列(outer array of contact pads),其中二最相鄰的接觸墊相距一第二距離;以及一中間接觸墊群(middle group of contact pads),包含有至少一接地接觸墊,用來(lái)提供該封裝體電連接至地端(ground)的途徑;而這三群接觸墊相互之間的關(guān)系為:中間接觸墊群是設(shè)于中央陣列及外陣列之間,中間接觸墊群與中央陣列相距一第三距離,外陣列與中間接觸墊群相距一第四距離,而第三距離及第四距離均大于第一距離及第二距離。
文檔編號(hào)H01L23/48GK2510993SQ0127127
公開(kāi)日2002年9月11日 申請(qǐng)日期2001年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月14日
發(fā)明者張文遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:威盛電子股份有限公司