JP4579258B2

JP4579258B2 - Ｂｇａ型パッケージ

Info

Publication number: JP4579258B2
Application number: JP2007009173A
Authority: JP
Inventors: 文正范; 欣慧 ▲黄▼
Original assignee: 力成科技股▲分▼有限公司
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2027-01-18
Also published as: JP2008177345A

Description

本発明はＢＧＡ型パッケージ構造に関し、特にモルド封止剤の溢れを防止するＢＧＡ型パッケージ構造に関する。

一般にＢＧＡ型パッケージ構造はチップを守るためモルド封止体（モルド封止剤が硬化したというもの）でチップを密封する。従来のモルド封止体の形成方法としては、チップを接着した基板をモルディング方式で上下鋳型の間に置き、次にモルド封止剤を鋳型中に注入してチップを密封させる。しかし、封止作業中に基板と下鋳型との間は緊密に接合できないので、モルド封止剤の溢れ現象によるボールパッド汚染が起きて半田接合及び電気特性に影響を及ぼす。

図１に示すように、一種の周知のＢＧＡ型パッケージ構造１００は、基板１１０、チップ１２０、複数のボンディングワイヤ１３０、モルド封止体１４０、及び複数の半田ボール１５０などを有する。基板１１０には、上表面１１１、下表面１１２、孔１１３、及び下表面１１２に設置される複数のボールパッド１１４を備える。チップ１２０の能動面１２１はダイアタッチ（die attach）材料で塗布されて基板１１０の上表面１１１に接着されている。その能動面１２１の上に複数のボンディングパッド１２３が孔内１１３を直線に合わせて設置されている。ボンディングワイヤ１３０群は孔１１３を通して電気的にボンディングパッド１２３群を基板１１０に接続させる。モルド封止体１４０は、基板１１０の上表面１１１と孔１１３との内に形成されて、チップ１２０とボンディングワイヤ１３０群とをそれぞれ密封し、さらにチップ１２０の背面１２２までを覆うことが可能で、完全にチップ１２０を密封することになる。半田ボール１５０群は外接合用としてボールパッド１１４群上に設置される。しかしながら、封止作業中に上鋳型からチップ１２０の背面１２２を圧すことができないので、基板１１０と下鋳型との間の接合が緊密にならず、モルド封止剤の溢れ現象を発生してボールパッド１１４群を汚染し、半田ボール１５０群を完全に基板１１０の上に接合することが不可能でＢＧＡ型パッケージ１００の半田接合及び電気特性に影響を与える。

図２に示すように、他にもう一種の周知のＢＧＡ型パッケージ構造２００は、基板２１０、チップ２２０、複数のボンディングワイヤ２３０、モルド封止体２４０、及び複数の半田ボール２５０を有する。基板２１０は、上表面２１１、下表面２１２、孔２１３、及び複数の下表面２１２に設置されるボールパッド２１４を備える。チップ２２０の能動面２２１を基板２１０の上表面に貼着し、その能動面２２１に複数のボンディングパッド２２３が孔内２１３を直線に合わせて設置されている。ボンディングワイヤ２３０群は孔２１３を通して電気的にボンディングパッド２２３群を基板２１０に接続させる。モルド封止体２４０は基板２１０の上表面２１１と孔２１３との内に形成されて、チップ２２０とボンディングワイヤ２３０群をそれぞれ密封し、但し、上鋳型からのモルディング（molding）を受けるため、チップ２２０の背面２２２を露出することが必要となる。半田ボール２５０群は外接合用としてボンディングパッド２２３群の上に設置されている。さらに基板２１０の下表面２１２に複数の阻止バー２１５を有し、それらの阻止バー２１５は孔２１３の両側にそれぞれ位置し、上鋳型からチップ２２０の背面２２２にモルディングをして、阻止バー２１５群が下鋳型に緊密に接合することにより、基板２１０と下鋳型との間の密接性を改善し得る。それによって、封止作業時にボールパッド２１４群に対しモルド封止剤の溢れ問題を解決することができる。ところで、上鋳型はチップ２２０の背面２２２にモルディングすることができない時、阻止バー２１５群の功能は著しく発揮しなくなってモルド封止剤の溢れ現象を完全に改善できない。このＢＧＡ型パッケージ構造２００はベアチップ（bare chip）の実装製品だけに適用し、全面にチップを密封する必要がある場合には、モルド封止剤の溢れを防止することに対し実際にあまり役に立たない。

本発明の主な目的は一種のＢＧＡ型パッケージ構造を提供し、このＢＧＡ型パッケージ構造は、基板中央に位置する孔の近くに設計を少々変化することによって基板の下表面にモルド封止剤の溢れるのを確実に阻止することができる。
本発明のもう一つの目的は一種のＢＧＡ型パッケージ構造を提供し、このＢＧＡ型パッケージ構造は、基板上に孔の近くに障碍物を設置することによって基板の下表面にモルド封止剤の溢れるのを確実に阻止することができる。

本発明の問題を下述の技術を採用して解決する。本発明による一種のＢＧＡ型パッケージ構造は、基板、チップ、複数のボンディングワイヤ、モルド封止体、及び複数の半田ボールを有する。基板は上表面、下表面、及び孔を備える。チップは基板の上表面に設置され且つ孔内を直線に合わせる複数のボンディングパッドを有する。ボンディングワイヤ群は孔を通して電気的にボンディングパッド群を基板に接続する。モルド封止体は第１封止体と少なくとも一つの第２封止体とを有し、その第１封止体は基板の上表面に形成されてチップを密封し、その第２封止体は孔内と基板の下表面の一部とに形成されてボンディングワイヤ群を密封する。そして、半田ボール群は基板の下表面に設置されている。さらに、小口が基板上の孔の近くに形成され、この小口の径は孔の平均口径よりも狭くなるので、孔の周りに流れるモルド封止剤の速度を緩める効果を得ることができる。他にもう１つの実施例には、障碍物を用いて基板上の孔の近くに小さい径の小口を形成することができる。

上述のＢＧＡ型パッケージ構造において、その第２封止体の両端はそれぞれその第１封止体に連結され第１封止体と一体になっている。
上述のＢＧＡ型パッケージ構造において、その第１封止体は長立方体になっても良い。
上述のＢＧＡ型パッケージ構造において、孔は基板上のセンターラインに位置されることができる。
上述のＢＧＡ型パッケージ構造において、小口の両側辺は略垂直の端面又は一部が傾斜した略垂直の端面に形成されていても良い。
上述のＢＧＡ型パッケージ構造において、小口の両側辺は鋭角状又は曲面状に形成されていても良い。

本発明の第一実施例によるＢＧＡ型パッケージ構造は、図３がそのＢＧＡ型パッケージ構造の孔断面を示す断面図であり、図４はそのＢＧＡ型パッケージ構造の小口断面を示す断面図であり、図５はダイアタッチ作業を行った後且つ封止作業を行う前のＢＧＡ型パッケージ構造の基板の下表面を示す平面図であり、図６は封止作業を行った後のＢＧＡ型パッケージ構造の基板の下表面を示す平面図であり、図７はモルド封止剤を注入する時にＢＧＡ型パッケージ構造の孔に沿う断面図である。

図３と図４とに示すように、ＢＧＡ型パッケージ構造３００は、主に基板３１０、チップ３２０、複数のボンディングワイヤ３３０、モルド封止体３４０、及び複数の半田ボール３５０を有する。基板３１０は、上表面３１１、下表面３１２、及び少なくとも一つの孔３１３を有し、さらに半田ボール３５０の接合用として下表面３１２に設置される複数のボールパッド３１４を有する。第一実施例では、孔３１３は基板３１０上のセンターラインに位置しても良い（図５参照）。

再び図３に示すように、チップ３２０は能動面３２１と背面３２２とを備え、既知のダイアタッチ材料から成るダイアタッチ層を用いてチップ３２０を基板３１０の上表面３１１に接着し、又はチップ電極用として複数のボンディングパッド３２３が能動面３２１上に設置されている。一方、チップ３２０上のボンディングパッド３２３群が孔３１３の内を直線に合わせるため、ダイアタッチ作業する際にチップ３２０の能動面３２１を基板３１０に向けて、そして、ボンディングワイヤ３３０群を用い孔３１３を通して電気的にボンディングパッド３２３群を基板３１０に接続させることができる。

図３及び図４に示すように、モルド封止体３４０は第１封止体３４１と少なくとも一つの第２封止体３４２を備え、第１封止体３４１が基板３１０の上表面３１１に形成されてチップ３２０を密封する。第一実施例では、第１封止体３４１はチップ３２０の背面３２２までを覆っている。また、図５及び図６に示すように、第２封止体３４２は孔の内３１３と基板３１０の下表面３１２の一部とに形成されてボンディングワイヤ３３０群を密封する。第一実施例では、第１封止体３４１は第２封止体３４２になっても良い。図７をも参考にして、第２封止体３４２の両端はそれぞれ第１封止体３４１に連結され第１封止体３４１と一体になることが望ましくて、モルド封止剤の注入で第１封止体３４１を形成する際、孔３１３の内と基板３１０の下表面３１２の一部とに第２封止体３４２を同時に形成することが可能である。

図４に示すように、半田ボール３５０群は、基板３１０の下表面３１２のボンディングパッド３２３群に接合されている。実際な応用では、半田ボール３５０群のリフロー処理によりＢＧＡ型パッケージ構造３００は外部ＰＣＢ（図に示していない）と接合することができる。
また、図５に示すように、基板３１０上の孔３１３の近くに小口３１６が形成され、小口３１６の径は孔３１３の平均口径よりも狭くなって、孔３１３の周りに流れるモルド封止剤３４０の速度を緩めることが可能となり、即ち、第２封止体３４２の形成を遅らせることによって上下鋳型の圧力差を生じてモルド封止剤３４０の溢れを防止することができる（説明は後にする）。第一実施例では、小口３１６の両側辺３１７は「 > < 」形状すなわち鋭角状の端部、又は「 ) ( 」形状すなわち曲面状の端部として形成されていも良い。

また、そのＢＧＡ型パッケージ構造３００において、基板３１０上の孔３１３の近くに小口３１６を形成することにより、小口３１６の内で（第２封止体３４２であり）流れるモルド封止剤３４０の速度が緩められる。図７に示すように、小口３１６の内で流れるモルド封止剤３４０の速度が基板３１０の上表面３１１（第１封止体３４１であり）で流れるモルド封止剤３４０の速度よりも遅くなることから、上鋳型のモルド圧力は下鋳型の圧力よりも大きくなり、基板３１０に対して、基板３１０の上表面３１１に形成されるモルド封止剤３４０から圧力を受けることで、基板３１０の下表面３１２が下鋳型（図に示していない）にもっと緊密に接合でき、基板３１０のボールパッド３１４群と下鋳型との間に良好な接合性が得られる。ゆえに、封止作業する際、モルド封止剤３４０はボールパッド３１４までに溢れることなく、モルド封止剤の溢れを防止する効果が達成でき、且つチップ３２０を完全に密封することもできる。従って、次の作業に対し、半田ボール３５０群がボールパッド３１４上に配置されて良好な半田接合を確保することができ、実装された後のＢＧＡ型パッケージ構造３００では電気接続に高い信頼性が得られる。

図８及び図９は本発明の第二実施例によるＢＧＡ型パッケージ構造を示し、第一実施例に説明したＢＧＡ型パッケージ構造とはほぼ同様な構造であり、チップ、ボンディングワイヤ、モルド封止体、及び半田ボールなどの図号をそのまま使ってもう一度説明する必要がない。第二実施例のＢＧＡ型パッケージ構造の基板３７０は上表面、下表面３７２及び少なくとも一つの孔３７３を有し、孔３７３はチップ３２０のボンディングパッド３２３群を露出している。基板３７０上の孔３７３の近くに小口３７６が形成され、孔３７３の平均口径よりも小口３７６の径が狭くなることで、孔３７３の周囲に流れるモルド封止剤３４０の速度を遅らせて上下鋳型の圧力差を生じることにより、実装する時に基板３７０の下表面３７２と下鋳型との間の接合性を向上させてモルド封止剤の溢れを防止することが可能となる。第二実施例では、小口３７６の両側辺３７７は、「〕〔」形状すなわち一部が傾斜した略垂直の端面、または「 ] [ 」形状すなわち略垂直の端面に形成されていても良い。基板３７０の下表面３７２にさらに複数のボールパッド３７４が半田ボールの接合用として設置されている。

また、図１０及び図１１を参考にして、本発明の第三実施例によるＢＧＡ型パッケージ構造４００を説明する。このＢＧＡ型パッケージ構造４００は、主要に基板４１０、チップ４２０、複数のボンディングワイヤ４３０、モルド封止体４４０、及び複数の半田ボール４５０などを有する。基板４１０は上表面４１１、下表面４１２、及び少なくとも一つの孔４１３を有し、基板４１０の下表面４１２にさらに複数のボールパッド４１４が半田ボール４５０群の接合用として設置されている。

次に、図１０に示すように、チップ４２０は、基板４１０の上表面４１１に設置され且つ孔４１３の内を直線に合わせる複数のボンディングパッド４２３を有し、それらのボンディングパッド４２３はチップ４２０の能動面４２１に設置されている。そして、ボンディングワイヤ４３０群は孔４１３を通してボンディングパッド４２３群を基板４１０に電気的に接続させる。

モルド封止体４４０は第１封止体４４１と少なくとも一つの第２封止体４４２とを備え、第１封止体４４１は基板４１０の上表面４１１に形成されてチップ４２０を密封する。チップ４２０の背面は第１封止体４４１の一部になっている。第２封止体４４２は孔４１３の内と基板４１０の下表面４１２の一部に形成されてボンディングワイヤ４３０群を密封する。半田ボール４５０群は、ＢＧＡ型パッケージ構造４００の外接用として基板４１０の下表面４１２のボールパッド４１４群に接合されている。

また、図１１に示すように、基板４１０上の孔４１３の近くに小口４１６を形成するため障碍物４１８を設置し、その小口４１６の径が孔４１３の口径よりも小さくなることで、孔４１３の周りに流れるモルド封止剤４４０の速度が遅くなって、ボールパッド４１４群と下鋳型との接合性を有効に改善して実装する時にモルド封止剤の溢れ問題を十分に解決することができる。また、図１１に参考して、その障碍物４１８は、製造コストを減らすためダイアタッチ層４６０の一部にしても良い。第三実施例には、ダイアタッチ層４６０を介してチップ４２０の能動面４２１を基板４１０の上表面４１１に接着させることができる。また、障碍物４１８は他種の塗布剤から成っても良い。
以上、本発明をその好適な実施例に基づいて説明したが、本発明の保護範囲は後付の特許申請範囲で限定されて、この保護範囲に基準して、本発明の精神と範囲内に触れるどんな変更や修正は本発明の保護範囲に属する。

周知のＢＧＡ型パッケージ構造の断面図である。他の周知のＢＧＡ型パッケージ構造の断面図である。本発明の第一実施例によるＢＧＡ型パッケージ構造の孔の断面を示す断面図である。本発明の第一実施例によるＢＧＡ型パッケージ構造の小口の断面を示す断面図である。本発明の第一実施例によるＢＧＡ型パッケージ構造において、ダイアタッチ作業後、封止作業前の基板の下表面を示す平面図である。本発明の第一実施例によるＢＧＡ型パッケージ構造において、封止作業後の基板の下表面を示す平面図である。本発明の第一実施例によるＢＧＡ型パッケージ構造において、モルド封止剤注入時の孔に沿う断面図である。本発明の第二実施例によるＢＧＡ型パッケージ構造において、ダイアタッチ作業後、封止作業前の基板の下表面を示す平面図である。本発明の第二実施例によるＢＧＡ型パッケージ構造において、封止作業後の基板の下表面を示す平面図である。本発明の第三実施例によるＢＧＡ型パッケージ構造の孔の断面を示す断面図である。本発明の第三実施例によるＢＧＡ型パッケージ構造の小口の断面を示す断面図である。

３００ＢＧＡ型パッケージ構造、３１０基板、３１１上表面、３１２下表面、３１３孔、３１４ボールパッド、３１６小口、３１７側辺、３２０チップ、３２１能動面、３２２背面、３２３ボンディングパッド、３３０ボンディングワイヤ、３４０モルド封止体、３４１第１封止体、３４２第２封止体、３５０半田ボール、３６０ダイアタッチ層、３７０基板、３７２下表面、３７３孔、３７４ボールパッド、３７６小口、３７７側辺、４００ＢＧＡ型パッケージ構造、４１０基板、４１１上表面、４１２下表面、４１３孔、４１４ボールパッド、４１６小口、４１８障碍物、４２０チップ、４２１能動面、４２２背面、４２３ボンディングパッド、４３０ボンディングワイヤ、４４０モルド封止体、４４１第１封止体、４４２第２封止体、４５０半田ボール、４６０ダイアタッチ層

Claims

上表面、下表面、及び上表面と下表面とを板厚方向に通じる孔を有する基板と、
基板の上表面に配置され、孔の位置に対応して設けられる複数のボンディングパッドを有するチップと、
孔を通り複数のボンディングパッドを基板に電気的に接続する複数のボンディングワイヤと、
基板の上表面に形成されてチップを密封する第１封止体と、孔と基板の下表面の一部とに跨って設けられ、複数のボンディングワイヤを密封する第２封止体とを有するモルド封止体と、
基板の下表面に形成される複数の半田ボールと、を備え、
基板は、孔を形成する基板の一方の内壁と他方の内壁との間の距離が孔の他の部分よりも狭い小口を孔の一部に有し、この小口は、孔を流れるモルド封止体の速度を遅らせることが可能であること
を特徴とするＢＧＡ型パッケージ構造。
前記孔に沿って略直方体状に形成された前記第２封止体の長手方向の両端はそれぞれ第１封止体に連結され、第２封止体と第１封止体とが一体になっていることを特徴とする請求項１に記載のＢＧＡ型パッケージ構造。
前記第１封止体は略直方体状であることを特徴とする請求項１に記載のＢＧＡ型パッケージ構造。
前記孔は基板上のセンターラインに位置していることを特徴とする請求項１に記載のＢＧＡ型パッケージ構造。
前記小口を形成する基板の内壁は、上表面および下表面に略垂直、又は上表面および下表面に対して傾斜した面を一部に含み上表面および下表面に略垂直に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＢＧＡ型パッケージ構造。
前記小口を形成する基板の内壁は、前記孔の延びる方向に鋭角状又は曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＢＧＡ型パッケージ構造。
上表面、下表面、及び上表面と下表面とを板厚方向に通じる孔を有する基板と、
基板の上表面に配置され、孔の位置に対応して設けられる複数のボンディングパッドを有するチップと、
孔を通り複数のボンディングパッドを基板に電気的に接続する複数のボンディングワイヤと、
基板の上表面に形成されてチップを密封する第１封止体と、孔と基板の下表面の一部とに跨って設けられ、複数のボンディングワイヤを密封する第２封止体とを有するモルド封止体と、
基板の下表面に形成される複数の半田ボールと、
基板の上表面と孔とに跨って設けられる障碍物と、を備え、
障碍物は、孔を形成する基板の一方の内壁と他方の内壁との間の距離が孔の他の部分よりも狭い小口を孔の一部に形成し、この小口は、孔を流れるモルド封止体の速度を遅らせることが可能であること
を特徴とするＢＧＡ型パッケージ構造。
障碍物は、基板の上表面とチップとを接着するダイアタッチ層の一部であることを特徴とする請求項７に記載のＢＧＡ型パッケージ構造。
前記ダイアタッチ層を介してチップを基板に接着させることを特徴とする請求項８に記載のＢＧＡ型パッケージ構造。
直方体状の前記第２封止体の長手方向の両端はそれぞれ第１封止体に連結され、第２封止体と第１封止体とが一体になっていることを特徴とする請求項７に記載のＢＧＡ型パッケージ構造。
前記第１封止体は直方体状であることを特徴とする請求項７に記載のＢＧＡ型パッケージ構造。
前記孔は基板上のセンターラインに位置していることを特徴とする請求項７に記載のＢＧＡ型パッケージ構造。