CN110379781A - Bga产品的使用方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种BGA产品的使用方法，适用于该使用方法的BGA产品包括：基板，基板具有相背的正面和背面；基板的正面设置有芯片、被动元件以及散热盖，芯片倒装于基板的正面，芯片的顶部涂覆有铟散热层；被动元件贴装于基板的正面，散热盖覆盖铟散热层、芯片和被动元件；基板的背面植有多个焊球，使用方法包括：将基板背面的焊球与PCB板表面的焊盘对准回流焊；在回流焊的过程中对散热盖进行降温处理。BGA产品的基板背面植有焊球，基板正面倒装有芯片，芯片顶部具有铟散热层，由散热盖包裹铟散热层和芯片，该BGA产品在使用中，通过对散热盖进行降温处理，局部降低铟散热层的温度，避免高温下铟熔融造成被动元件及芯片短路。
Description
技术领域
本申请一般涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种BGA产品、的使用方法。
背景技术
传统的焊球阵列封装(Ball Grid Array，BGA)产品使用锡球传导信号，具有良好的信号传输性能，但是散热性能不佳。传统的插针网格阵列封装(Pin Grid ArrayPackage，PGA)产品使用铟散热层散热，散热效果佳但使用pin引脚，其信号传输性能不如BGA产品。
目前芯片封装尺寸越来越趋近于微型化，BGA开始逐渐取代传统PGA，用于进行高端处理器芯片的封装。为使半导体封装产品兼具良好的信号传输性能和散热性能，BGA产品中锡球在回流焊过程中需要达到300℃左右的高温，而铟作为散热材料，其在170℃时就会融化，若在BGA产品中使用铟散热层散热，将BGA产品焊至PCB板上时，高温会使铟散热层融化飞溅，导致周围的电容、芯片短路。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种BGA产品的使用方法。
本发明提供一种BGA产品的使用方法，适用于所述使用方法的BGA产品包括：基板，所述基板具有相背的正面和背面；所述基板的正面设置有芯片、被动元件以及散热盖，所述芯片倒装于所述基板的正面，所述芯片的顶部涂覆有铟散热层；所述被动元件贴装于所述基板的正面，所述散热盖覆盖所述铟散热层、所述芯片和所述被动元件；所述基板的背面植有多个焊球，该使用方法包括：
将基板背面的焊球与PCB板表面的焊盘对准回流焊；
在回流焊的过程中对散热盖进行降温处理。
优选的，所述对散热盖进行降温处理包括：
对所述散热盖的顶部喷洒传热液；
在所述散热盖的外侧设置冷却装置，所述冷却装置完全包覆并贴合所述散热盖的顶部和侧部。
优选的，所述对散热盖进行降温处理包括：将液态吸热剂雾化并喷洒至所述散热盖的顶部外侧；
所述液态吸热剂的沸点比所述铟散热层的熔点低。
优选的，所述液态吸热剂的沸点至少比所述铟散热层的熔点低20℃
优选的，所述对散热盖进行降温处理包括：在所述散热盖的顶部涂覆固态吸热剂。
优选的，所述在所述散热盖的顶部涂覆固态吸热剂包括：
至少将所述散热盖的顶部正对所述铟散热层的区域涂覆所述固态吸热剂。
优选的，所述铟散热层完全涂覆所述芯片的顶部。
优选的，所述散热盖贴合所述铟散热层。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
BGA产品的基板背面植有焊球，基板正面倒装有芯片，芯片顶部具有铟散热层，由散热盖包裹铟散热层和芯片，该BGA产品在使用中，通过对散热盖进行降温处理，局部降低铟散热层的温度，避免高温下铟熔融造成被动元件及芯片短路。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的BGA产品的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种对散热盖降温处理的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种对散热盖降温处理的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种对散热盖降温处理的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，本发明的实施例提供一种BGA产品，包括：
基板101，基板具有相背的正面和背面，该实施例中基板为印刷电路板，可为芯片提供电连接、保护、支撑、散热、组装等功效；
芯片102，倒装于基板101的正面，芯片具有与基板正面相连的功能面以及与功能面相背的非功能面，芯片的功能面具有功能凸点；
被动元件103，贴装于基板101的正面，被动元件可以是电容、电阻等元器件；
铟散热层104，涂覆于芯片102的顶部，在芯片102倒装的情况下，铟散热层104涂覆于芯片102的背面；
散热盖105，设置在基板101的正面并覆盖铟散热层104、芯片102和被动元件103；以及，
多个焊球106，位于基板101的背面。
其中，基板101的背面植有焊球，芯片102倒装于基板101正面，芯片102的背面涂覆有铟散热层104，基板101的正面设置有包覆芯片102、被动元件103、铟散热层104的散热盖105，通过铟散热层104和散热盖105形成良好的散热结构，且散热盖105对芯片、被动元件等元器件起到保护作用。
进一步地，铟散热层104完全涂覆芯片102的顶部，相比于铟散热层局部涂覆芯片的背面，铟散热层完全涂覆芯片的背面，能够起到良好的散热效果；和/或，散热盖105贴合铟散热层104，便于快速散热。
该申请提供的BGA产品具有良好的散热性能，形成该BGA产品的封装方法，包括如下步骤：
提供基板，基板具有相背的正面和背面；
在基板的正面倒装芯片以及贴装被动元件，芯片具有与基板的正面相连的功能面以及与功能面相背的非功能面；
在基板的背面植多个焊球；
在芯片的非功能面形成铟散热层；
在基板的正面设置散热盖，散热盖覆盖铟散热层、芯片和被动元件。
该实施例提供的封装方法，先在基板的背面植焊球，再在芯片的非功能面上形成铟散热层，然后设置散热盖包覆铟散热层、芯片以及被动元件，形成具有铟散热层和散热盖的BGA产品，使得BGA产品具有良好的散热性能，同时有效解决倒装芯片、贴装被动元件以及植焊球的过程中回流焊工艺的温度对铟散热层的影响。
进一步地，为确保BGA产品的散热性能，优选在芯片的非功能面上完全涂覆铟金属，形成铟散热层。
进一步地，散热盖包括顶部和与顶部相连的侧部，该实施例中在基板的正面设置散热盖，包括：
在散热盖和基板的接触处、铟散热层表面分别涂敷导热胶，散热盖的侧部连接基板，散热盖顶部贴附铟散热层。
侧部具有下端面，顶部固接于侧部的顶部，侧部的下端面与基板相接触。
其中，可在散热盖侧部的下端面处涂覆导热胶，实现散热盖和基板之间的连接；或者，预先确定出散热盖与基板的对接位置，在基板的相应位置处涂敷导热胶，实现散热盖和基板之间的连接；再如，在散热盖侧部的下端面和基板上分别涂覆导热胶，实现散热盖和基板之间的连接；
合理设置散热盖的高度，在铟散热层的表面也涂覆导热胶，散热盖的顶部贴附于铟散热层，能够有效提高BGA产品的散热性能。
本发明实施例还提供一种BGA产品的使用方法，包括：
将基板背面的焊球与PCB板表面的焊盘对准回流焊；
在回流焊的过程中对散热盖进行降温处理。
为避免回流焊过程中的高温造成BGA产品中的铟散热层熔融，对散热盖进行降温处理，降低盖面温度，避免铟熔融飞溅造成芯片及被动元件短路的问题。
如图2所示，BGA产品底部的焊球106连接PCB板107的表面，其中，对散热盖进行降温处理包括：
对散热盖的顶部喷洒传热液(图中未示出)；
在散热盖的外侧设置冷却装置，冷却装置完全包覆并贴合散热盖的顶部和侧部。
传热液喷洒于散热盖表面，冷却装置紧贴散热盖设置，通过传热液可避免冷却装置与散热盖之间形成空气层，确保散热效果。
如图2所示，冷却装置包括冷却液储存器(图中未示出)、流量控制器(图中未示出)、出水管道(图中未示出)、回水管道(图中未示出)以及蛇形盘管状冷却管道201，蛇形盘管状冷却管道201一端连接出水管道，另一端连接回水管道，流量控制器设置在出水管道上，且出水管道连接冷却液储存器的出水口，回水管道连接冷却液储存器的入水口，蛇形盘管状冷却管道201紧贴散热盖的表面，对散热盖进行降温处理，然后进入回流焊炉进行回流焊，实现BGA产品与PCB板的封装连接，通过冷却装置避免铟熔融飞溅。
根据散热盖表面的温度，冷却装置选择合适的导热介质，如将温度控制在95℃以下，选择水冷却；如温度控制在95～130℃，选用导热油或其他高效率传热介质。通过调整冷却介质的流速或对循环介质直接制冷的方式，将盖面温度降至所需要的温度，从而保护与散热盖相连的铟散热层不被熔融。
作为另一种可选的实施方式，参考图3，对散热盖进行降温处理包括：将液态吸热剂雾化并喷洒至散热盖的顶部外侧；
液态吸热剂的沸点比铟散热层的熔点低，确保能够吸收热量，达到快速降温的效果，使得散热盖表面的温度低于铟散热层的熔点。
进一步地，液态吸热剂的沸点至少比铟散热层的熔点低20℃，以确保散热盖表面的温度与铟散热层的熔点之间具有一定的温差，使得铟散热层不会熔融。
如图3所示，吸热剂储存器具有多个雾化喷嘴202，吸热剂储存器内部具有流量控制部件，吸热剂的沸点比铟的熔点低至少20℃，使用雾化喷嘴202将液态吸热剂雾化并喷洒至散热盖表面，液滴接触到灼热的散热盖和四周热气而汽化，利用吸热剂的液气相变化将盖面温度带走，维持盖面低温，调节水汽流量可控制盖面温度。因水的比热大而无污染，且成本低，优选采用水做吸热剂。图3中，多个雾化喷嘴正对铟散热层，散热盖顶部正对雾化喷嘴的区域形成雾化区，雾化区外侧的区域形成汽化区。
作为又一种可选的实施方式，参考图4，对散热盖进行降温处理包括：在散热盖的顶部涂覆固态吸热剂203。
进一步地，在散热盖的顶部涂覆固态吸热剂包括：
至少将散热盖的顶部正对铟散热层的区域涂覆固态吸热剂。
在散热盖表面使用固态吸热剂，利用固态吸热剂高温升华，降低散热盖表面的温度。
本申请中BGA产品在与PCB板焊接封装时，对散热盖进行降温处理的方式可以是如下一种：使用具有循环介质(例如水)的冷却装置、雾化液态吸热剂或者涂覆固态吸热剂，有效确保具有铟散热层的BGA产品中的铟不会因为高温回流焊导致铟熔融飞溅，避免高温下铟熔融造成被动元件及芯片短路。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (8)
1.一种BGA产品的使用方法，适用于所述使用方法的BGA产品包括：基板，所述基板具有相背的正面和背面；所述基板的正面设置有芯片、被动元件以及散热盖，所述芯片倒装于所述基板的正面，所述芯片的顶部涂覆有铟散热层；所述被动元件贴装于所述基板的正面，所述散热盖覆盖所述铟散热层、所述芯片和所述被动元件；所述基板的背面植有多个焊球，其特征在于，所述使用方法包括：
将基板背面的焊球与PCB板表面的焊盘对准回流焊；
在回流焊的过程中对散热盖进行降温处理。
2.根据权利要求1所述的BGA产品的使用方法，其特征在于，所述对散热盖进行降温处理包括：
对所述散热盖的顶部喷洒传热液；
在所述散热盖的外侧设置冷却装置，所述冷却装置完全包覆并贴合所述散热盖的顶部和侧部。
3.根据权利要求1所述的BGA产品的使用方法，其特征在于，所述对散热盖进行降温处理包括：将液态吸热剂雾化并喷洒至所述散热盖的顶部外侧；
所述液态吸热剂的沸点比所述铟散热层的熔点低。
4.根据权利要求3所述的BGA产品的使用方法，其特征在于，所述液态吸热剂的沸点至少比所述铟散热层的熔点低20℃。
5.根据权利要求1所述的BGA产品的使用方法，其特征在于，所述对散热盖进行降温处理包括：在所述散热盖的顶部涂覆固态吸热剂。
6.根据权利要求5所述的BGA产品的使用方法，其特征在于，所述在所述散热盖的顶部涂覆固态吸热剂包括：
至少将所述散热盖的顶部正对所述铟散热层的区域涂覆所述固态吸热剂。
7.根据权利要求1-6任一项所述的BGA产品的使用方法，其特征在于，所述铟散热层完全涂覆所述芯片的顶部。
8.根据权利要求1-6任一项所述的BGA产品的使用方法，其特征在于，所述散热盖贴合所述铟散热层。
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