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CN111653543A - 具有经修改的占据面积的球栅格阵列及焊盘栅格阵列 - Google Patents

具有经修改的占据面积的球栅格阵列及焊盘栅格阵列 Download PDF

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CN111653543A
CN111653543A CN202010675001.1A CN202010675001A CN111653543A CN 111653543 A CN111653543 A CN 111653543A CN 202010675001 A CN202010675001 A CN 202010675001A CN 111653543 A CN111653543 A CN 111653543A
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solder
grid array
solder balls
ball grid
substrate
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苏英棠
林蔚峰
陈家旺
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Omnivision Technologies Inc
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Abstract

本发明涉及具有经修改的占据面积的球栅格阵列及焊盘栅格阵列。设备包含衬底，所述衬底具有表面及布置在所述表面上以形成球栅格阵列的多个焊料球。所述多个焊料球的一部分经布置以在邻近焊料球之间具有间距。具有所述间距的所述邻近焊料球具有截头球体的形状。所述多个焊料球中的至少一个焊料球包含在所述表面上的具有不同于所述截头球体的所述形状的形状的焊料岛中。

Description

具有经修改的占据面积的球栅格阵列及焊盘栅格阵列
分案申请的相关信息
本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2013年9月10日、申请号为201310409760.3、发明名称为“具有经修改的占据面积的球栅格阵列及焊盘栅格阵列”的发明专利申请案。
技术领域
本发明大体上涉及包含球栅格阵列(BGA)或焊盘栅格阵列(LGA)的封装，更特定来说，涉及包含具有经修改的占据面积的BGA或LGA的封装
背景技术
半导体芯片实际上可存在于如今制造的每个电子产品中。芯片不仅用于非常复杂的工业及商业电子设备，而且还用于许多家庭及消费物品中。芯片封装在封装中，且封装安装在装置(例如移动电话或其它电子装置)中的印刷电路板(PCB)上。
举例来说，图像传感器芯片可封装在适宜的封装中。所述封装接着安装在装置中的PCB上。所述装置可为移动电话或其它电子装置。所述封装可通过回流所述PCB上的所述封装的底部处的球栅格阵列(BGA)而被安装在所述PCB上。所述BGA是形成在所述封装的底部处的焊料球阵列。在所述回流工艺中，加热及融化所述焊料球，从而永久地形成在所述封装与所述PCB之间的焊料点。包含经形成的焊料点的经回流的BGA不仅在所述封装与所述PCB之间提供电连接，而且其还提供将所述封装固持到所述PCB的机械支撑。在一些情况下，需要将所述封装固持到所述PCB的增强的机械强度。
发明内容
一种设备包括：衬底，所述衬底具有表面；及布置在所述表面上以形成球栅格阵列的多个焊料球，其中所述多个焊料球的一部分经布置以在邻近焊料球之间具有间距，其中具有所述间距的所述邻近焊料球具有截头球体的形状，且其中所述多个焊料球中的至少一个焊料球包含在所述表面上的具有不同于所述截头球体的所述形状的形状的焊料岛中。
一种用于增加用于将具有球栅格阵列的封装固持到印刷电路板的机械强度的方法包括：将所述球栅格阵列的至少一个焊料球成形为具有不同于截头球体形状的形状的至少一个焊料岛；使所述印刷电路板上的焊料垫与所述球栅格阵列上的焊料球及所述至少一个焊料岛的图案相匹配；回流包含具有不同于所述印刷电路板上的所述截头球体的所述形状的所述形状的至少一个焊料岛的所述球栅格阵列。
一种设备包括：衬底，所述衬底具有表面；及由布置在所述表面上的焊料膏制成以形成焊盘栅格阵列的多个焊料焊盘，其中所述多个焊料焊盘的一部分经布置以在邻近焊料焊盘之间具有间距，其中具有所述间距的所述邻近焊料焊盘具有是圆形焊料焊盘的形状的形状，其中所述多个焊料焊盘中的至少一个焊料焊盘包含在具有不同于所述圆形焊料焊盘的所述形状的形状的至少一个焊料岛中。
附图说明
参考以下图式而描述本发明的非限制及非详尽性实施例，其中贯穿各个图，相同的参考数字指代相同的部件，除非另有说明。
图1A是经填充BGA的占据面积的示意图。
图1B是部分经填充BGA的占据面积的示意图。
图2A说明安装在衬底的表面上的焊料球的垂直横截面。
图2B说明安装在衬底的表面上的焊料球的水平横截面。
图3A说明具有安装在表面上的焊料球的BGA的占据面积。
图3B说明根据本发明教示的具有安装在表面上的焊料球的BGA的经修改的占据面积。
图3C说明根据本发明教示的具有安装在表面上的焊料球的BGA的经修改的占据面积。
图3D说明根据本发明教示的具有安装在表面上的焊料球的BGA的经修改的占据面积。
图4A说明根据本发明教示的具有安装在表面上的焊料球的BGA的经修改的占据面积。
图4B展示具有图4A的经修改的占据面积的BGA的照片。
图5A说明根据本发明教示的具有安装在表面上的焊料球的BGA的经修改的占据面积。
图5B说明具有图5A的经修改的占据面积的BGA的照片。
图6A展示根据本发明教示的相机模块的示意图。
图6B展示根据本发明教示的安置在相机模块上的加固结构的示意图。
图6C展示根据本发明教示的安置在相机模块上的加固结构的示意图。
图7A展示根据本发明教示的相机模块的透视图。
图7B展示根据本发明教示的加固结构的透视图。
图7C展示根据本发明教示的安置在PCB上的相机模块上的加固结构的透视图。
图8A说明在邻近的圆形标志之间具有均匀间距的BGA或LGA的占据面积。
图8B说明根据本发明教示的具有多个圆形标志群的BGA或LGA的经修改的占据面积。
贯穿图式的数个视图，对应参考符号指示对应组件。技术人员将理解，为了简明清晰而说明图中的元件，且不一定按比例绘制。举例来说，图中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件有所夸示，以帮助提高对本发明的各个实施例的理解。而且，未描述对于在商业上可行的实施例有用或必需的常见但好理解的元件以促进对本发明的这些各种实施例的较少阻碍的查看。
具体实施方式
在以下描述中，陈述许多特定细节以提供对本发明的彻底了解。然而，对于所属领域的普通技术人员将显而易见的是，不需要使用特定细节以实践本发明。在其它例子中，未详细描述众所周知的材料或方法以避免使本发明模糊不清。
贯穿本说明书对“一个实施例”、“实施例”、“一个实例”或“实例”的引用意指结合所述实施例或实例而描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的各处出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个实例”或“实例”不一定全部指代相同的实施例或实例。此外，在一个或一个以上实施例或实例中，特定特征、结构或特性可以任何适宜的组合及/或子组合进行组合。特定特征、结构或特性可包含在集成电路、电子电路、组合逻辑电路中，或提供所描述功能性的其它适宜组件中。另外，应了解，在此提供的图式是出于向所属领域的普通技术人员进行解释的目的，且所述图式不一定按比例绘制。
如将展示，揭示提供用于在装置中将封装固持到PCB的加强的机械支撑的实例的方法及设备。如将理解，BGA的多个焊料球可经组合及修改为较大的焊料岛，在回流之后，所形成的焊料点与单独通过经回流焊料球形成的焊料点所提供的机械支撑相比将提供较强的机械支撑。
应注意，本文中出于阐释目的而描述根据本发明教示的包含BGA的封装。应理解，本发明教示适用于包含BGA(包含芯片级封装(CSP)BGA、陶瓷BGA(CBGA)等等)的所有类型的封装。举例来说，本发明教示还可延伸到焊盘栅格阵列(LGA)封装。LGA封装是不具有球形焊料球的标准BGA封装。替代地，LGA焊料互连是通过形成焊料焊盘而不是焊料球的在封装的衬底处施加的焊料膏单独形成。
为了说明，图1A是经填充BGA的占据面积100的示意图。表面安装焊料球102安装在封装(未展示)的衬底(未展示)的表面104上。在一个实例中，在表面104上的所有栅格点处存在225个焊料球102。因此，称其为经填充BGA。图1B是部分填充的BGA的占据面积120的示意图。因此，不是每个栅格点都具有焊料球。表面安装焊料球102安装在表面104上。在一个实例中，存在安装在表面104上的256个焊料球102。如在所描绘的实例中展示，在中心区域106中没有焊料球。
尽管部分填充的BGA的占据面积可具有焊料球的不同的分布图案，但是焊料球的形状被确定为如图2A中展示的截头球体。图2A说明安装在封装(未展示)的衬底206的表面204上的焊料球202的垂直横截面。图2B说明安装在BGA 200中的表面204上的相同焊料球202的水平横截面。此外，如图2B中展示，还可确定在BGA 200的邻近焊料球之间的间距208。举例来说，如在电子装置工程联合会(JEDEC)委员会所登记，间距208应为1.5mm(59密耳)、1.27mm(50密耳)或1.0mm(39密耳)。
当封装受到产生剪切应力的震动时，当前可得的BGA或LGA可能发生问题。所述剪切应力对于经回流的BGA或LGA来说可能大到无法承受，且因此可能从安装的PCB敲落封装。因此当应用当前可得的BGA或LGA时，降低了板层级可靠性。尽管在此出于阐释目的而仅论述BGA，但以下描述还应用于LGA。
根据本发明教示，利用不需要电连接所有焊料球(即，未连接(NC)引脚)且一些焊料球共享相同功能的优势，多个焊料球可经组合以形成较大的焊料岛。焊料岛可不具有与焊料球一样的截头球体形状。因为焊料岛具有比焊料球更多的质量及更大的大小，所以由经回流焊料岛提供的在封装与PCB之间的机械强度与焊料球或甚至经组合的个别焊料球的总和的机械强度相比有所增强。
在一个实例中，至少一个焊料球经修改以形成具有不同于截头球体的形状的至少一个焊料岛。在另一实例中，至少两个焊料球经组合及修改以形成具有不同于截头球体的形状的至少一个焊料岛。焊料岛的高度与焊料球的高度相同，且因此维持在封装与PCB之间的共面性。
图3A说明布置在表面304上的具有焊料球302的BGA的占据面积300。图3B到3D分别说明根据本发明教示的具有布置在表面304上的焊料球302的BGA的占据面积310、320及330的额外实例。举例来说，阴影区域310说明组合多个焊料球的焊料岛。应理解，焊料岛的形状不限于圆形或椭圆形。焊料岛的形状可为任何形状，包含(举例来说)图3B到3D中展示的正方形或长方形。在回流之后，焊料岛在封装与PCB之间形成焊料点。通过在封装与PCB之间的焊料岛形成的包含焊料点的经回流的BGA提供用于将封装固持到PCB的增加的机械强度。
图4A说明根据本发明教示的具有布置在表面404上的焊料球402及焊料岛410的BGA的另一实例经修改的占据面积400。在所说明的实例中，圆形暗区是焊料球402。图4B展示具有图4A的经修改的占据面积400的BGA的照片。如在图4A及4B中展示，焊料岛410可为任何形状，包含不规则形状。在一个实例中，尽管焊料岛410的形状不同于截头球体。但焊料岛410的高度与焊料球402的高度相同。
图5A说明根据本发明教示的具有布置在表面404上的焊料球402及焊料岛410的BGA的另一实例经修改的占据面积450。在所描绘的实例中，圆形暗区是焊料球402。图5B展示具有图5A的经修改的占据面积450的BGA的照片。在回流之后，焊料岛在封装与PCB之间形成焊料点。根据本发明教示，包含由焊料岛在封装与PCB之间形成的焊料点的经回流的BGA提供用于将封装固持到PCB的增加的机械强度。
图6A说明根据本发明教示的安装在BGA上的实例相机模块600。在所描绘的实例中，相机模块600包含外壳616、透镜614、图像传感器612、衬底606及包含布置在衬底606的表面604上的焊料球的BGA。所述BGA附接到相机模块的底部。在一个实例中，BGA布置在包含在PCB(未展示)中的衬底的表面上。为了在回流之后增加相机模块600与PCB之间的机械强度，包含焊料球602的BGA的占据面积可被修改为如图3B到3D、图4A及4B、图5A及5B及图8A及8B中所展示。图8A及8B将会在下文更近一步地详细描述。
图6B说明根据本发明教示的安置在实例相机模块600上的实例加固结构618。根据本发明教示，相机模块600的透视图及加固结构618分别在下文图7A及7B中说明。图7C说明安置于在PCB 700上的实例相机模块600上的加固结构618的透视图。尽管焊料球在图7A到7C中的透视图不可见，但在回流之后，焊料岛在PCB与在其底部处具有包含焊料岛的BGA的相机模块之间形成焊料点(未展示)。根据本发明教示，包含由焊料岛(未展示)在相机模块与PCB之间形成的焊料点的经回流的BGA提供用于相机模块固持到PCB的增加的机械强度。
现在参考图6C的实例，根据本发明教示，加固结构620安置在相机模块600上。在图6B与6C中展示的实例之间的差异在于图6B的加固结构618可(举例来说)通过胶水或另一技术而附接到PCB 700，如图7C中展示。图6C的加固结构620可安置在衬底606上且不附接到PCB。应理解，图6B及6C作为实例而提供，且根据本发明教示，加固结构的其它布置也是可能的。
为了在PCB上回流具有如图3B到3D、图4A及4B、图5A及5B及图8A及8B中展示的实例经修改的占据面积的BGA，在PCB上的焊料垫的图案被相应地修改，从而匹配包含焊料岛的BGA的经修改的占据面积。在一个实例中，在PCB上的焊料垫经修改以匹配焊料球的图案及BGA的焊料岛。具有经修改的占据面积的BGA接着在具有焊料垫的经修改的图案的PCB上被回流，所述焊料垫的经修改的图案与BGA的经修改的占据面积匹配。在回流工艺中，焊料球及焊料岛被加热及融化，从而在具有BGA的封装与PCB之间永久地形成焊料点。根据本发明教示，包含由焊料岛形成的焊料点的经回流的BGA在具有BGA的封装与PCB之间提供增加的机械强度。在一个实例中，所述封装可为如图6A到6C及7A到7C中展示的相机模块或安置在相机模块上的加固结构。
如先前所提及，焊盘栅格阵列(LGA)类似于BGA，除了LGA包含焊料焊盘而不是焊料球之外。在焊料焊盘中的焊料膏的厚度小于焊料球的厚度。因此，图1A及1B及图2B表示LGA以及BGA。焊料球由焊料膏的圆形焊盘代替。如图3B到3D、图4A及图5A中所示的经修改的占据面积图案还可应用于LGA。若干圆形焊料焊盘经组合及修改以形成焊料岛，所述焊料岛具有不同于圆形焊料焊盘的形状。在一个实例中，焊料焊盘经修改以形成较大的焊料岛。
如图8A中说明，BGA或LGA的占据面积可通过实例占据面积800来表示。在所述实例中，焊料球或焊料焊盘由圆形标志802表示。在一个实例中，圆形标志802表示焊料球及表面804的横截面。所述焊料球安装在表面804上。在一个实例中，圆形标志802表示焊料焊盘及表面804的横截面。所述焊料焊盘安装在表面804上。在所说明的实例中，在占据面积800中的所有圆形标志在邻近标志之间以均匀间距808分布。在一个实例中，在邻近标志之间的间距808可为1.5mm(59密耳)、1.27mm(50密耳)或1.0mm(39密耳)。
在一个实例中，根据本发明教示，占据面积800可经修改为如图8B中所示的占据面积820。在一个实例中，占据面积820包含多个圆形标志群，例如群A、B、C及D。一圆形标志群包含在邻近标志之间具有均匀间距808的多个圆形标志。来自不同群的邻近标志之间的距离818(例如在来自群A的圆形标志812与来自群B的圆形标志814之间)不同于在圆形标志群的邻近标志之间的间距808。图8A说明可通过如箭头810所示将圆形标志移动到表面804的角落而形成群A、B、C及D。在一个实例中，如在所描绘的实例中展示，没有添加新的圆形标志且作为一个群一起移动的多个圆形标志812朝向一角落。
本发明的所说明实例的以上描述(包含摘要中描述的内容)并不希望为详尽或被限制为所揭示的精确形式。虽然出于说明目的而在本文描述了本发明的特定实施例及实例，但在不脱离本发明的较广精神及范围的情况下，各种等效修改是可能的。
鉴于以上详细描述，可对本发明的实例做出这些修改。在所附权利要求书中使用的术语不应理解为将本发明限制为说明书及权利要求书中所揭示的特定实施例。而是，所述范围完全由所附权利要求书确定，所述权利要求书将根据权利要求阐释的已确立的学说来解释。本说明书及图因此被认为是说明性而不是限制性的。

Claims (19)

1.一种设备，其包括：
衬底，其具有表面，所述衬底适用于被安装在印刷电路板上；及
多个导电附接件，其布置在所述衬底的所述表面上，以将所述衬底安装到所述印刷电路板上，所述多个导电附接件包含：
多个焊料球，其布置到所述衬底的所述表面上的球栅格阵列中，其中所述球栅格阵列中的邻近焊料球互相之间以一间距放置，且其中所述球栅格阵列中的焊料球具有截头球体的形状，以及
回流之前的一个或多个焊料岛位于所述球栅格阵列中的所述多个焊料球之间的所述衬底的所述表面上，每个焊料岛具有比所述多个焊料球中的任意焊料球的质量为大的焊料质量，且相比所述多个焊料球中的任意焊料球的尺寸和形状具有更大的尺寸和不同的形状。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述球栅格阵列的至少两个焊料球经组合，以形成具有不同于所述截头球体的所述形状的所述形状的所述衬底的所述表面上的所述球栅格阵列中的所述至少一个焊料岛。
3.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含安装在所述球栅格阵列上的相机模块。
4.根据权利要求3所述的设备，其进一步包括安置在所述相机模块上的加固结构。
5.根据权利要求3所述的设备，其中所述相机模块是通过回流所述球栅格阵列，以在所述印刷电路板上形成所述焊料岛以形成在所述衬底和所述印刷电路板之间的焊料点。
6.根据权利要求4所述的设备，其中所述相机模块是通过回流所述球栅格阵列，以在所述印刷电路板上形成所述焊料岛以形成在所述衬底和所述印刷电路板之间的焊料点，且其中所述加固结构附接到所述印刷电路板。
7.根据权利要求3所述的设备，其中所述相机模块包括图像传感器、透镜、衬底及安装在所述球栅格阵列上的外壳。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述球栅格阵列的所述多个焊料球的在所述球栅格阵列的邻近焊料球之间具有所述间距的所述部分是所述球栅格阵列的所述多个焊料球的第一部分，且其中在所述球栅格阵列的邻近焊料球之间的所述间距是均匀间距，其中所述球栅格阵列的所述多个焊料球包含所述球栅格阵列的所述多个焊料球的第二部分，其中所述球栅格阵列的焊料球的所述第二部分经布置以在所述球栅格阵列的邻近焊料球之间具有所述均匀间距，其中在所述球栅格阵列的所述多个焊料球的所述第一与第二部分之间的距离不同于在所述球栅格阵列的所述多个焊料球的所述第一及第二部分的所述球栅格阵列的邻近焊料球之间的所述均匀间距。
9.一种设备，其包括：
相机模块，其具有底部，所述相机模块的所述底部适用于被安装在印刷电路板上；
加固结构，其安置在所述相机模块上；及
多个导电附接件，其布置在所述相机模块的所述底部上，以将所述相机模块安装到所述印刷电路板上，所述多个导电附接件包含：
多个焊料球，其布置到所述相机模块的所述底部上的球栅格阵列中，其中所述球栅格阵列中的邻近焊料球互相之间以一间距放置，其中所述球栅格阵列中的焊料球具有截头球体的形状，以及
回流之前的一个或多个焊料岛，其位于所述球栅格阵列中的所述多个焊料球之间的所述相机模块的所述底部上，每个焊料岛具有比所述多个焊料球中的任意焊料球的质量为大的焊料质量，且相比所述多个焊料球中的任意焊料球的尺寸和形状具有更大的尺寸和不同的形状。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述球栅格阵列的至少两个焊料球经组合，以形成具有不同于所述截头球体的所述形状的所述形状的所述相机模块的所述衬底的所述表面上的所述球栅格阵列中的至少一个焊料岛。
11.根据权利要求9所述的设备，其中所述相机模块包括图像传感器、透镜、衬底及安装到所述球栅格阵列的外壳。
12.一种设备，其包括：
衬底，其具有表面，所述衬底适用于被安装在印刷电路板上；及
多个导电附接件，其设置在所述衬底的所述表面上，以将所述衬底安装到所述印刷电路板上，所述多个导电附接件包含：
多个焊料焊盘，其布置到所述衬底的所述表面上的焊盘栅格阵列中的焊盘栅格阵列中，其中所述焊盘栅格阵列中的邻近焊料焊盘互相之间以一间距放置，且其中所述焊盘栅格阵列中的焊料焊盘为圆形且由焊料膏制成，以及
回流之前的一个或多个焊料岛，其位于所述衬底的所述表面上，且包含在所述焊盘栅格阵列中的至少一个焊料焊盘中，每个焊料岛具有比所述多个焊盘焊盘中的任意焊料焊盘的质量为大的焊料质量，且相比所述多个焊焊盘中的任意焊料焊盘的尺寸和形状具有更大的尺寸和不同的形状。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述焊盘栅格阵列的至少两个焊料焊盘经组合，以形成具有不同于所述圆形焊料焊盘的所述形状的所述形状的所述衬底的所述表面上的所述焊盘栅格阵列中的所述至少一个焊料岛。
14.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括安装在所述焊盘栅格阵列上的相机模块。
15.根据权利要求14所述的设备，其进一步包括安置在所述相机模块上的加固结构。
16.根据权利要求14所述的设备，其中所述相机模块通过回流包括所述印刷电路板上的所述至少一个焊料岛的所述焊盘栅格阵列，以形成在所述衬底和所述印刷电路板之间的焊料点。
17.根据权利要求12所述的设备，其中所述焊盘栅格阵列的所述多个焊料焊盘的在所述焊盘栅格阵列的邻近焊料焊盘之间具有所述间距的所述部分是所述焊盘栅格阵列的所述多个焊料焊盘的第一部分，且其中在所述焊盘栅格阵列的邻近焊料焊盘之间的所述间距是均匀间距，其中所述焊盘栅格阵列的所述多个焊料焊盘包含所述焊盘栅格阵列的所述多个焊料焊盘的第二部分，其中所述焊盘栅格阵列的焊料焊盘的所述第二部分经布置以在所述焊盘栅格阵列的邻近焊料焊盘之间具有所述均匀间距，其中在所述焊盘栅格阵列的所述多个焊料焊盘的所述第一与第二部分之间的距离不同于在所述焊盘栅格阵列的所述多个焊料焊盘的所述第一及第二部分的所述焊盘栅格阵列的邻近焊料焊盘之间的所述均匀间距。
18.根据权利要求1所述的设备，其中所述焊料岛和所述焊料球具有相同的高度。
19.根据权利要求9所述的设备，其中所述焊料岛和所述焊料球具有相同的高度。
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