專(zhuān)利名稱(chēng)：球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)與其基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)(BGA package)，特別涉及球柵陣列的接地規(guī)劃。
背景技術(shù)：
球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)(Ball Grid Array package，BGA package)為一種用以封裝半導(dǎo)體芯片的技術(shù)，其具有相當(dāng)高的封裝效率，在電子元件與裝置的體積日益縮小的趨勢(shì)下，能兼顧封裝效率與成品率的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)普遍地受到采用。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為一典型球柵陣列(BGA)封裝結(jié)構(gòu)10。封裝結(jié)構(gòu)10通常包括一半導(dǎo)體芯片11，芯片11設(shè)置于基板12上表面，并與基板12電連接。通常是利用黏膠將芯片11黏附在基板12上表面(芯片黏貼面)。
如圖1所示，多條導(dǎo)電線(xiàn)路13用以電連接芯片11與基板12。封膠15將芯片11與基板12上表面的至少部份包覆，以保護(hù)其不受外界的濕氣或污染?；?2通常為多層結(jié)構(gòu)，例如可為上下二層信號(hào)層其中夾有一接地層與一電源層。
基板12的下表面則設(shè)置有多個(gè)錫球14，這些錫球14用以使得外部的電路或其它電子裝置易于透過(guò)封裝結(jié)構(gòu)10而電連接至芯片11。其中，錫球14可依其電連的電路不同而區(qū)分為電源球(source)、信號(hào)球(signal)與接地球(ground)。電源球用以供給電壓源，信號(hào)球用以傳遞信號(hào)而接地球用以提供一參考電位。
電子元件或裝置除了體積日益縮小的發(fā)展趨勢(shì)外，其運(yùn)算速度的提升以及電路集成度的增加亦為大勢(shì)所趨。在高速運(yùn)作的情況下，電信號(hào)未能依照預(yù)設(shè)電路傳遞的情形更顯頻繁，如此一來(lái)，噪聲的產(chǎn)生、甚至芯片工作不正常等缺點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生。因此，在如此高速運(yùn)作的前提下，電信號(hào)之間的阻抗控制(impedance control)，電磁干擾(EMI，electromagnetic interference)的抑止，降低電信號(hào)間互相的干擾，與抑制噪聲的耦合等需求于是變得更為重要。
一般來(lái)說(shuō)，電信號(hào)的傳遞以信號(hào)回傳至接地球(ground)端以作為一個(gè)信號(hào)回路的結(jié)束，但在現(xiàn)有技術(shù)中，通常為多個(gè)(較常見(jiàn)的情況為八個(gè)以上)信號(hào)球共享一個(gè)接地球，因此回傳至接地球的信號(hào)多有需要等待或是另尋接地的參考電位的情況，在運(yùn)算速度提升與電路集成度增加的情形下，噪聲或工作不正常的情況于是增加了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是改善球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)(BGA package)中因接地球(ground)數(shù)目不足所引起的噪聲或工作不正常等缺點(diǎn)。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有特定的接地規(guī)劃的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)，以使得個(gè)別的接地球可負(fù)擔(dān)較少數(shù)目的信號(hào)回路。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是藉由各個(gè)信號(hào)回路對(duì)于接地球的共享程度降低，進(jìn)而提高球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)中的芯片工作的可靠性，并使其運(yùn)算速度有效地提升。
本發(fā)明要解決的再一技術(shù)問(wèn)題是在以芯片為主體的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)中，降低電信號(hào)間互相干擾的情形，且抑制噪聲的耦合情況。
本發(fā)明提供了一種球柵陣列(BGA)封裝結(jié)構(gòu)，包括一基板與一芯片。該基板的一下表面具有一中央?yún)^(qū)與一周?chē)鷧^(qū)，該中央?yún)^(qū)設(shè)置有多個(gè)電源球，該周?chē)鷧^(qū)設(shè)置有多個(gè)球群組，該球群組具有一接地球與至多三個(gè)信號(hào)球。該芯片設(shè)置于該基板的一上表面，且電連接于該基板。
本發(fā)明提供了多個(gè)實(shí)施例，其中一實(shí)施例中，一球群組系具有一個(gè)接地球與三個(gè)信號(hào)球；另一實(shí)施例系具有相同的金屬球比例，但球群組以不同方式陣列排列于基板下表面；再一實(shí)施例則以一球群組中具有一個(gè)接地球與二個(gè)信號(hào)球來(lái)實(shí)施。藉由本發(fā)明，基板上表面的芯片在運(yùn)作時(shí)，信號(hào)回路的間共享接地球的情況可較現(xiàn)有技術(shù)大幅地減少，即使在高速運(yùn)作的情形下，電信號(hào)間互相干擾與噪聲耦合的現(xiàn)象都已在本發(fā)明的實(shí)施下得到有效地控制；實(shí)驗(yàn)后證實(shí)，電信號(hào)的間的阻抗控制(impedance control)與電磁干擾(EMI，electromagnetic interference)的抑止，皆因本發(fā)明而有顯著地提升。
關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神，以及更詳細(xì)的實(shí)施方式可以藉由以下的發(fā)明詳述及附圖得到進(jìn)一步的了解。


藉由以下詳細(xì)的描述結(jié)合附圖，將可輕易地了解上述內(nèi)容及此項(xiàng)發(fā)明的諸多優(yōu)點(diǎn)，其中圖1為一典型球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)；圖2為本發(fā)明球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)側(cè)剖面示意圖；圖3為圖2封裝結(jié)構(gòu)的底視圖；圖4顯示本發(fā)明另一實(shí)施例；圖5顯示本發(fā)明另一實(shí)施例；以及圖6顯示本發(fā)明另一實(shí)施例。
附圖標(biāo)記說(shuō)明球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)10、20半導(dǎo)體芯片11、21基板12、22導(dǎo)電線(xiàn)路13、23錫球14、24封膠15、25基板焊接墊221 接地球24g信號(hào)球24s 電源球24v中央?yún)^(qū)26 周?chē)鷧^(qū)27球群組29具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2為本發(fā)明球柵陣列(BGA)封裝結(jié)構(gòu)20側(cè)剖面示意圖。封裝結(jié)構(gòu)20可包括一半導(dǎo)體芯片21，芯片21設(shè)置于一基板22的一表面(如圖2所示為基板22的上表面)，并與基板22電連接。實(shí)施上利用黏膠將芯片21黏附在基板22上表面(芯片黏貼面)。
基板22可為多層結(jié)構(gòu)，例如可為一上層信號(hào)層與一下層信號(hào)層，其中夾有一接地層與一電源層的四層結(jié)構(gòu)?；?2上表面設(shè)有多個(gè)基板焊接墊(bonding pad)221，如圖2所示，多條導(dǎo)電線(xiàn)路23用以將該些基板焊接墊221與芯片21連接，以電連接芯片21與基板22。
封膠25用以將芯片21包覆于基板22的上表面，以保護(hù)芯片21不受外界濕氣的侵襲或異物的污染。
基板22具有與上表面相對(duì)的一下表面?；?2的下表面設(shè)置有多個(gè)金屬球24，例如錫球；這些金屬球24用以使得外部的電路或其它電子裝置易于透過(guò)封裝結(jié)構(gòu)20而電連接至芯片21。欲將以芯片21為主體的封裝結(jié)構(gòu)20連接至外部的電子裝置時(shí)，該多個(gè)金屬球24被回焊(reflow)而將封裝結(jié)構(gòu)20結(jié)合并電連接至一底座基板(mounting board，圖中未示)。
其中，金屬球24可依其電連的電路不同而區(qū)分為電源球(source)24v、信號(hào)球(signal)24s與接地球(ground)24g。電源球24v用以供給電壓源，信號(hào)球24s用以傳遞信號(hào)，而接地球24g用以提供一參考電位，以作為一信號(hào)回路的終點(diǎn)。
請(qǐng)參照?qǐng)D3，其為圖2封裝結(jié)構(gòu)20的底視圖。上述的金屬球24設(shè)置于基板22下表面的分布方式示于此圖。如圖所示，基板22下表面具有一中央?yún)^(qū)26與一周?chē)鷧^(qū)27，周?chē)鷧^(qū)27鄰接于中央?yún)^(qū)26。中央?yún)^(qū)26設(shè)置有多個(gè)電源球24v；周?chē)鷧^(qū)27則設(shè)置有多個(gè)球群組29，一球群組29具有一接地球24g與至多三個(gè)信號(hào)球24s。每個(gè)球群組29陣列排列于周?chē)鷧^(qū)27之中。
在圖3的實(shí)施例中，每個(gè)球群組29具有一個(gè)接地球24g與三個(gè)信號(hào)球24s，其中接地球24g與三個(gè)信號(hào)球24s的設(shè)置位置呈矩形排列。如此一來(lái)，基板22上表面的芯片21(可參見(jiàn)圖2)在運(yùn)作時(shí)，信號(hào)回路(信號(hào)球24s→芯片21→接地球24g)之間共享接地球24g的情況可較現(xiàn)有技術(shù)大幅地減少，即使在高速運(yùn)作的情形下，電信號(hào)間互相干擾與噪聲耦合的現(xiàn)象都已在本發(fā)明的實(shí)施下得到有效地控制；實(shí)驗(yàn)后證實(shí)，電信號(hào)之間的阻抗控制(impedance control)與電磁干擾(EMI，electromagnetic interference)的抑止，皆因本發(fā)明而有顯著地提升。
請(qǐng)參照?qǐng)D4，圖4顯示本發(fā)明另一實(shí)施例。圖4實(shí)施例中的各元件的功能與圖3實(shí)施例大致相同，并不再重復(fù)描述。大體上，一個(gè)接地球24g與三個(gè)信號(hào)球24s的設(shè)置位置呈矩形排列，實(shí)施上的相異點(diǎn)，在于球群組29陣列排列的方式與圖3實(shí)施例稍有不同。如圖4所示，每一行或每一列的球群組29與鄰接行或鄰接列的球群組29交錯(cuò)排列，此排列方式不同于圖3的對(duì)齊排列的方式。值得注意的是，球群組29a具有一個(gè)信號(hào)球24s與一個(gè)接地球24g，仍符合本發(fā)明一接地球24g與至多三個(gè)信號(hào)球24s組成一球群組的原則。
請(qǐng)參照?qǐng)D5，圖5顯示本發(fā)明另一實(shí)施例。圖5實(shí)施例中的各元件的功能與圖3實(shí)施例大致相同，亦不再重復(fù)描述。值得注意的是每個(gè)球群組29具有一個(gè)接地球24g與二個(gè)信號(hào)球24s。每一個(gè)接地球24g與二個(gè)信號(hào)球24s的設(shè)置位置呈三角形排列，三角形的球群組29以如圖5所示的方式陣列排列于基板22下表面的周?chē)鷧^(qū)27。
請(qǐng)參照?qǐng)D6，圖6顯示本發(fā)明另一實(shí)施例。圖6實(shí)施例中各元件的功能與前述圖3至圖5實(shí)施例相同，亦不再重復(fù)描述。其中，同時(shí)采用圖3與圖5實(shí)施例的部份特征。外圈的球群組29具有一個(gè)接地球24g與二個(gè)信號(hào)球24s，而內(nèi)圈的球群組29具有一個(gè)接地球24g與三個(gè)信號(hào)球24s。外圈的球群組29以三角形排列，而內(nèi)圈球群組以矩形排列。
綜合以上所述，本發(fā)明提供了一種球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)(BGA package)，其中對(duì)于各個(gè)金屬球的用途預(yù)先為接地路徑作了優(yōu)選的規(guī)劃，現(xiàn)有技術(shù)中因接地球(ground)數(shù)目不足所引起的噪聲或工作不正常等缺點(diǎn)已在本發(fā)明得到改善，個(gè)別的接地球可負(fù)擔(dān)較少數(shù)目的信號(hào)回路。也因此，球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)中的芯片工作的可靠性因應(yīng)而提升了，其運(yùn)算速度明顯地有較穩(wěn)定的表現(xiàn)。此外，本發(fā)明所提供的以芯片為主體的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)，其電信號(hào)間互相干擾與噪聲耦合等情況，亦明顯的得到抑制與改善。
本發(fā)明雖以?xún)?yōu)選實(shí)例闡明如上，然其并非用以限定本發(fā)明精神與發(fā)明實(shí)體僅止于上述實(shí)施例。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員，當(dāng)可輕易了解并利用其它元件或方式來(lái)產(chǎn)生相同的功效。因此，在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)所作的修改，均應(yīng)包含在所附的權(quán)利要求內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種球柵陣列的基板，該基板具有一表面以封裝一芯片，該表面的一相對(duì)表面包括一周?chē)鷧^(qū)，設(shè)置于該相對(duì)表面的一邊緣，該周?chē)鷧^(qū)設(shè)置有多個(gè)球群組，該等球群組分別具有一接地球與至多三個(gè)信號(hào)球。
2.如權(quán)利要求1所述的球柵陣列的基板，其中每一所述球群組具有一個(gè)接地球與三個(gè)信號(hào)球。
3.如權(quán)利要求2所述的球柵陣列的基板，其中每一所述球群組的該接地球與該等信號(hào)球的設(shè)置位置呈矩形排列。
4.如權(quán)利要求2所述的球柵陣列的基板，其中每一所述球群組的該接地球與其中二信號(hào)球的設(shè)置位置呈三角形排列。
5.如權(quán)利要求1所述的球柵陣列的基板，其中每一所述球群組具有一個(gè)接地球與二個(gè)信號(hào)球。
6.如權(quán)利要求5所述的球柵陣列的基板，其中每一所述球群組的該接地球與該等信號(hào)球的設(shè)置位置呈三角形排列。
7.一種球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)，包括一基板，該基板的一下表面具有一中央?yún)^(qū)與一周?chē)鷧^(qū)，該中央?yún)^(qū)設(shè)置有多個(gè)電源球，該周?chē)鷧^(qū)設(shè)置有多個(gè)球群組，該球群組具有一接地球與至多三個(gè)信號(hào)球；以及一芯片，設(shè)置于該基板的一上表面，且電連接于該基板。
8.如權(quán)利要求7所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中每一所述球群組具有一個(gè)接地球與三個(gè)信號(hào)球。
9.如權(quán)利要求8所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中每一所述球群組的該接地球與該等信號(hào)球的設(shè)置位置呈矩形排列
10.如權(quán)利要求8所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中每一所述球群組的該接地球與其中二信號(hào)球的設(shè)置位置呈三角形排列。
11.如權(quán)利要求7所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中每一所述球群組具有一個(gè)接地球與二個(gè)信號(hào)球。
12.如權(quán)利要求11所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中每一所述球群組的該接地球與該等信號(hào)球的設(shè)置位置呈三角形排列。
全文摘要
一種球柵陣列(BGA)封裝結(jié)構(gòu)，包括一基板與一芯片。該基板的一下表面具有一中央?yún)^(qū)與一周?chē)鷧^(qū)，該中央?yún)^(qū)設(shè)置有多個(gè)電源球，該周?chē)鷧^(qū)設(shè)置有多個(gè)球群組，該球群組具有一接地球與至多三個(gè)信號(hào)球。該芯片設(shè)置于該基板的一上表面，且電連接于該基板。改善了球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)中因接地球數(shù)目不足所引起的噪聲或工作不正常等缺點(diǎn)。本發(fā)明還提供了一種球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的基板。
文檔編號(hào)H01L23/50GK1738038SQ20051008943
公開(kāi)日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月10日
發(fā)明者陳詠涵 申請(qǐng)人:威盛電子股份有限公司