[发明专利]一种防翘曲的BGA芯片封装工艺及其封装结构

说明书

本发明提供了一种防翘曲的BGA芯片封装工艺及其封装结构，包括：印刷电路板，在所述印刷电路板上电安装一系列焊盘；芯片元件，以及二维BGA，所述二维BGA包括从所述芯片元件的下侧延伸的多个焊料球，所述焊料球之间具有一定的间距，所述焊料球由锡铋基焊料制成，所述焊料球还包括电绝缘环氧树脂；所述二维BGA还包括从芯片元件的下侧延伸的多个防翘曲间隔片，所述防翘曲间隔片位于所述焊料球之间的所述间距之中，所述防翘曲间隔片包括电绝缘环氧树脂和增强材料，其中，所述印刷电路板上的单独的焊盘与每个焊料球对准设置。本发明相比于现有技术，不易发生电短路，且减小或消除了芯片元件的翘曲。

技术领域

本发明涉及BGA芯片的封装领域，尤其涉及一种防翘曲的BGA芯片封装工艺及其封装结构。

背景技术

20世纪90年代随着技术的进步，芯片集成度不断提高，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大，对集成电路封装的要求也更加严格。为了满足发展的需要，BGA封装开始被应用于生产。BGA是英文Ball Grid Array Package的缩写，即球栅阵列封装，一种高密度表面装配封装技术。在封装底部，引脚都成球状并排列成一个类似于格子的图案，由此命名为BGA，主板控制芯片组多采用此类封装技术。采用BGA技术封装的内存，可以使内存在体积不变的情况下，内存容量提高两到三倍，具有更小体积，更好的散热性能和电性能。

电子制造商越来越多地将BGA封装技术用于集成电路（IC）的表面安装封装。 由于BGA封装在IC的底侧设置了焊接连接，或其它部件，使用BGA技术将集成电路或其它部件连接到印刷电路板（PCB），与其它围绕IC的周边设置连接的连接方法相比，提供更多的互连引脚。

但与此同时，翘曲是使用BGA封装技术将IC或其它部件安装到PCB上的一个缺点。翘曲倾向于在焊料回流步骤期间发生，该步骤通常发生在约260℃。该步骤中的高温可导致热机械应力，该热机械应力可导致IC翘曲，即变得非平面或不平坦。由于高的翘曲可能性，特别是在IC的拐角处，通常需要拐角接合。另外，通常采用底部填充来重新分布IC上的应力。底部填充包括在将环氧混合物焊接到PCB上之后，将环氧混合物注入到部件下面，从而基本上将PCB粘合在一起。随着BGA和/或IC的尺寸变大，底部填充变得越来越关键。 底部填充和角接合对于BGA封装器是额外的成本，并且如果BGA封装不满足产品规范，也阻碍BGA封装被返工。当使用底部填充时，由于PCB底部填充和IC彼此强粘合，所以很难对BGA封装进行返工。

除了朝向更大BGA封装的发展趋势外，还有朝向细间距BGA封装的发展趋势，意味着BGA连接之间的空间越来越小。当BGA连接太靠近在一起时会有发生电短路的趋势。

虽然BGA封装已经是将元件连接到PCB上的有效技术，但是在本领域中需要一种用于BGA的封装工艺，其具有最小的翘曲，不需要底部填充，并且允许非常细的间距而不会引起电短路。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种全新的防翘曲的BGA芯片封装工艺及其封装结构，其关键技术是设置含电绝缘环氧树脂焊料球和/或防翘曲间隔片，可解决现有技术中高温翘曲的技术问题，并在细间距BGA布置中，有效防止电短路的发生。

为解决上述问题，本发明提供一种BGA芯片封装结构，其包括：印刷电路板，在所述印刷电路板上电安装一系列焊盘；

芯片元件，以及二维BGA，所述二维BGA包括从所述芯片元件的下侧延伸的多个焊料球，所述焊料球之间具有一定的间距，所述焊料球由锡铋基焊料制成，所述焊料球还包括电绝缘环氧树脂，所述电绝缘环氧树脂涂覆焊料球作为外涂层，或混合到焊料球中并涂覆焊料球作为外涂层；

所述二维BGA还包括从芯片元件的下侧延伸的多个防翘曲间隔片，所述防翘曲间隔片位于所述焊料球之间的所述间距之中，所述防翘曲间隔片包括电绝缘环氧树脂和增强材料，所述增强材料由玻纤布形成，所述玻纤布混合到所述电绝缘环氧树脂中；

其中，所述印刷电路板上的单独的焊盘与每个焊料球对准设置。