TW201421634A - 具有修改之覆蓋區之球狀格柵陣列及島狀格柵陣列 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種裝置，其包含：一基板，其具有一表面；及複數個焊料球，其等配置於該表面上以形成一球狀格柵陣列。該複數個焊料球之一部分經配置以在相鄰焊料球之間具有一節距。具有該節距之該等相鄰焊料球具有一截頭球體之一形狀。該複數個焊料球之至少一焊料球包含於該表面上之一焊料島中，該焊料島具有不同於該截頭球體之該形狀之一形狀。

Description

具有修改之覆蓋區之球狀格柵陣列及島狀格柵陣列
本發明大體上係關於包含一球狀格柵陣列(BGA)或一島狀格柵陣列(LGA)之一封裝，更具體而言，本發明係關於包含具有一經修改覆蓋區之BGA或LGA之一封裝。
半導體晶片存在於現今所製造之幾乎每一電子產品中。晶片不僅用於非常精密之工商業電子設備中，且用於諸多家用消費品中。晶片封裝於封裝中，且封裝安裝於器件(諸如一行動電話或其他電子器件)中之印刷電路板(PCB)上。
例如，一影像感測器晶片可封裝於一適合封裝中。接著，該封裝安裝於一器件中之一PCB上。該器件可為一行動電話或其他電子器件。可藉由在該PCB上之該封裝之底部處回焊球狀格柵陣列(BGA)而將該封裝安裝於該PCB上。該BGA為形成於該封裝之底部處之一陣列之焊料球。在該回焊程序中，加熱及熔化該等焊料球以在該封裝與該PCB之間永久地形成焊料接合點。包含該等所形成之焊料接合點之經回焊BGA不僅提供該封裝與該PCB之間之電連接，且提供用於將該封裝固持至該PCB之機械支撐。在一些情況中，期望用於將該封裝固持至該PCB之一增強機械強度。
100‧‧‧覆蓋區
102‧‧‧焊料球
104‧‧‧表面
106‧‧‧中央區域
120‧‧‧覆蓋區
200‧‧‧球狀格柵陣列(BGA)
202‧‧‧焊料球
204‧‧‧表面
206‧‧‧基板
208‧‧‧節距
300‧‧‧覆蓋區
302‧‧‧焊料球
304‧‧‧表面
310‧‧‧覆蓋區/陰影區域
320‧‧‧覆蓋區
330‧‧‧覆蓋區
400‧‧‧覆蓋區
402‧‧‧焊料球
404‧‧‧表面
410‧‧‧焊料島
450‧‧‧覆蓋區
600‧‧‧相機模組
602‧‧‧焊料球
604‧‧‧表面
606‧‧‧基板
612‧‧‧影像感測器
614‧‧‧鏡頭
616‧‧‧外殼
618‧‧‧強化結構
620‧‧‧強化結構
700‧‧‧印刷電路板(PCB)
800‧‧‧覆蓋區
802‧‧‧圓形標記
804‧‧‧表面
808‧‧‧節距
810‧‧‧箭頭
812‧‧‧圓形標記
814‧‧‧圓形標記
818‧‧‧距離
820‧‧‧覆蓋區
參考附圖而描述本發明之非限制及非窮舉實施例，其中：若無另外說明，則相同參考元件符號意指全部各種視圖中之相同部件。
圖1A係一經填充BGA之一覆蓋區之一示意圖。
圖1B係一部分經填充BGA之一覆蓋區之一示意圖。
圖2A繪示安裝於一基板之一表面上之焊料球之一垂直橫截面。
圖2B繪示安裝於一基板之一表面上之焊料球之一水平橫截面。
圖3A繪示具有安裝於一表面上之焊料球之一BGA之一覆蓋區。
圖3B繪示根據本發明之教示之具有安裝於一表面上之焊料球之一BGA之一經修改覆蓋區。
圖3C繪示根據本發明之教示之具有安裝於一表面上之焊料球之一BGA之一經修改覆蓋區。
圖3D繪示根據本發明之教示之具有安裝於一表面上之焊料球之一BGA之一經修改覆蓋區。
圖4A繪示根據本發明之教示之具有安裝於一表面上之焊料球之一BGA之一經修改覆蓋區。
圖4B展示具有圖4A之經修改覆蓋區之一BGA之一照片。
圖5A繪示根據本發明之教示之具有安裝於一表面上之焊料球之一BGA之一經修改覆蓋區。
圖5B展示具有圖5A之經修改覆蓋區之一BGA之一照片。
圖6A展示根據本發明之教示之一相機模組之一示意圖。
圖6B展示根據本發明之教示之安置於一相機模組上之一強化結構之一示意圖。
圖6C展示根據本發明之教示之安置於一相機模組上之一強化結構之一示意圖。
圖7A展示根據本發明之教示之一相機模組之一透視圖。
圖7B展示根據本發明之教示之一強化結構之一透視圖。
圖7C展示根據本發明之教示之安置於一PCB上之一相機模組上之一強化結構之一透視圖。
圖8A繪示在相鄰圓形標記之間具有均勻節距之一BGA或LGA之一覆蓋區。
圖8B繪示根據本發明之教示之具有複數個圓形標記群組之一BGA或一LGA之一經修改覆蓋區。
對應參考元件符號指示全部圖式中之對應組件。熟習技術者應瞭解：為了簡單及清楚而繪示該等圖中之元件，且該等元件未必按比例繪製。例如，可相對於其他元件而放大該等圖中之一些元件之尺寸以有助於促進對本發明之各種實施例之理解。此外，通常未描繪一商業上可行之實施例中有用或所需之常見熟知元件以促進對本發明之此等各種實施例之一無阻礙觀看。
在以下描述中，陳述諸多特定細節以提供對本發明之一完全理解。然而，一般技術者應明白：特定細節可無需用於實踐本發明。在其他例子中，未詳細描述熟知材料或方法以避免使本發明不清楚。
在本說明書中，參考「一實施例」或「一實例」意謂：結合該實施例或實例而描述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一實施例中。因此，出現於本說明書之各種位置中之片語「在一實施例中」或「一實例」未必全部意指相同實施例或實例。此外，在一或多項實施例或實例中，該等特定特徵、結構或特性可組合成任何適合組合及/或子組合。特定特徵、結構或特性可包含於一積體電路、一電子電路、一組合邏輯電路或提供所描述功能性之其他適合組件中。另外，應瞭解：與本發明一起提供之該等圖用於對一般技術者進行解釋；及該等圖式未必按比例繪製。
如圖將展示，本發明揭示提供用於將一封裝固持至一器件中之一PCB之強化機械支撐之實例的方法及裝置。應瞭解：一BGA之複數個焊料球可組合及修改為一更大焊料島，使得在回焊之後，所形成之焊料接合點將提供比僅由經回焊焊料球形成之焊料接合點所提供之機械支撐強之機械支撐。
應注意：為了解釋，本文中描述根據本發明之教示之包含一BGA之一封裝。應瞭解：本發明之教示可應用於包含一BGA之全部類型之封裝，其包含一晶片級封裝(CSP)BGA、一陶瓷BGA(CBGA)及類似物。例如，本發明之教示亦可擴展至一島狀格柵陣列(LGA)封裝。一LGA封裝為不具有球形焊料球之一標準BGA封裝。替代地，LGA焊料互連件僅由施加於封裝之基板處以形成焊料島而非焊料球之焊料膏形成。
為了繪示，圖1A係一經填充BGA之一覆蓋區100之一示意圖。表面安裝焊料球102安裝於一封裝(圖中未展示)之一基板(圖中未展示)之一表面104上。在一實例中，在表面104上之全部柵格點處存在225個焊料球102。相應地，其被稱為一經填充BGA。圖1B係一部分經填充BGA之一覆蓋區120之一示意圖。相應地，並非每一柵格點具有一焊料球。表面安裝焊料球102安裝於一表面104上。在一實例中，存在安裝於表面104上之256個焊料球102。如所描繪實例中所展示，一中央區域106中不存在焊料球。
儘管一部分經填充BGA之一覆蓋區可具有焊料球之變動分佈圖案，但一焊料球之形狀被判定為一截頭球體，如圖2A中所展示。圖2A繪示安裝於一封裝(圖中未展示)之一基板206之一表面204上之焊料球202之一垂直橫截面。圖2B繪示安裝於一BGA 200中之表面204上之相同焊料球202之一水平橫截面。此外，如圖2B中所展示，亦可判定 BGA 200之相鄰焊料球之間之一節距208。例如，如聯合電子設備工程委員會(JEDEC)所登記，節距208應為1.5毫米(59密耳)、1.27毫米(50密耳)或1.0毫米(39密耳)。
當封裝接收產生一剪切應變之一震動時，當前可用BGA或LGA會出現一問題。該剪切應變會因過大而使經回焊之BGA或LGA無法承受，因此，可從安裝PCB敲落封裝。因此，若應用一當前可用BGA或LGA，則板層級可靠性被降低。以下描述亦應用於一LGA，但本發明僅論述用於解釋目的之一BGA。
有利地，並非全部焊料球係電連接的(即，未連接(NC)接針)，且一些焊料球共用相同功能，複數個焊料球可經組合以形成根據本發明之教示之一更大焊料島。一焊料島可不具有如同一焊料球之一截頭球體形狀。因為焊料島具有比一焊料球大之質量及尺寸，所以由經回焊焊料島提供之一封裝與一PCB之間之機械強度大於一焊料球之機械強度或甚至大於經組合之個別焊料球之總和之機械強度。
在一實例中，至少一焊料球經修改以形成具有不同於截頭球體之一形狀之至少一焊料島。在另一實例中，至少兩個焊料球經組合及修改以形成具有不同於一截頭球體之一形狀之至少一焊料島。焊料島之高度與焊料球之高度相同，因此，維持封裝與PCB之間之共面性。
圖3A繪示具有配置於一表面304上之焊料球302之一BGA之一覆蓋區300。圖3B至圖3D分別繪示根據本發明之教示之具有配置於一表面304上之焊料球302之一BGA之覆蓋區310、320及330之額外實例。例如，陰影區域310繪示組合複數個焊料球之焊料島。應瞭解：一焊料島之形狀不受限於一圓形或一橢圓形。焊料島之形狀可為任何形狀，其(例如)包含如圖3B至圖3D中所展示之一正方形或一矩形。在回焊之後，焊料島在封裝與PCB之間形成焊料接合點。包含由封裝與 PCB之間之焊料島形成之焊料接合點之經回焊BGA提供用於將封裝固持至PCB之增加機械強度。
圖4A繪示根據本發明之教示之具有配置於一表面404上之焊料球402及焊料島410之一BGA之另一實例性經修改覆蓋區400。在所繪示之實例中，圓形深色區域係焊料球402。圖4B展示具有圖4A之經修改覆蓋區400之一BGA之一照片。如圖4A及圖4B中所展示，焊料島410可為任何形狀，其包含不規則形狀。在一實例中，儘管焊料島410之形狀不同於截頭球體，但焊料島410之高度與焊料球402之高度相同。
圖5A繪示根據本發明之教示之具有配置於一表面404上之焊料球402及焊料島410之BGA之另一實例性經修改覆蓋區450。在所描繪之實例中，圓形深色區域係焊料球402。圖5B展示具有圖5A之經修改覆蓋區450之一BGA之一照片。在回焊之後，焊料島在封裝與PCB之間形成焊料接合點。根據本發明之教示，包含由封裝與PCB之間之焊料島形成之焊料接合點之經回焊BGA提供用於將封裝固持至PCB之增加機械強度。
圖6A繪示根據本發明之教示之安裝於一BGA上之一實例性相機模組600。在所描繪之實例中，相機模組600包含一外殼616、一鏡頭614、一影像感測器612、一基板606及一BGA，該BGA包含配置於基板606之一表面604上之焊料球602。該BGA附接至相機模組之底部。在一實例中，該BGA配置於包含於一PCB(圖中未展示)中之一基板之表面上。為了在回焊之後增加相機模組600與一PCB之間之機械強度，可如圖3B至圖3D、圖4A及圖4B、圖5A及圖5B及圖8A及圖8B中所展示般修改包含焊料球602之BGA之覆蓋區。將在下文中進一步詳細描述圖8A及圖8B。
圖6B繪示根據本發明之教示之安置於一實例性相機模組600上之 一實例性強化結構618。根據本發明之教示，分別在下文之圖7A及圖7B中繪示相機模組600及強化結構618之透視圖。圖7C繪示安置於一PCB 700上之一實例性相機模組600上之強化結構618之一透視圖。儘管圖7A至圖7C之透視圖中無法看見焊料球，但在回焊之後，焊料島在PCB與相機模組(其在包含焊料島之其底部處具有BGA)之間形成焊料接合點(圖中未展示)。根據本發明之教示，包含由相機模組與PCB之間之焊料島(圖中未展示)形成之焊料接合點之經回焊BGA提供用於將相機模組固持至PCB之增加機械強度。
現參考圖6C之實例，根據本發明之教示，一強化結構620安置於一相機模組600上。圖6B及圖6C中所展示之實例之間之一差異在於：圖6B之強化結構618可(例如)藉由膠合或另一技術而附接至PCB 700，如圖7C中所展示。圖6C之強化結構620可安置於基板606上且不附接至PCB。應瞭解：圖6B及圖6C僅作為實例；及根據本發明之教示，強化結構之其他配置亦係可能的。
為了在PCB上回焊具有如圖3B至圖3D、圖4A及圖4B、圖5A及圖5B及圖8A及圖8B中所展示之一實例性經修改覆蓋區之一BGA，該PCB上之焊料墊之圖案經相應地修改以匹配包含焊料島之該BGA之經修改覆蓋區。在一實例中，該PCB上之焊料墊經修改以匹配該BGA之焊料球及焊料島之圖案。接著，在該PCB上回焊具有經修改覆蓋區之該BGA，該PCB具有與該BGA之經修改覆蓋區匹配之焊料墊之一經修改圖案。在該回焊程序中，加熱及熔化焊料球及焊料島以在具有該BGA之封裝與該PCB之間永久地形成焊料接合點。根據本發明之教示，包含由焊料島形成之焊料接合點之經回焊BGA提供具有該BGA之封裝與該PCB之間之一增加機械強度。在一實例中，該封裝可為一相機模組或安置於一相機模組上之一強化結構，如圖6A至圖6C及圖7A 至圖7C中所展示。
如先前所提及，一島狀格柵陣列(LGA)類似於一BGA，除了該LGA包含焊料島而非焊料球之外。一焊料島中之焊料膏之厚度小於一焊料球之厚度。因此，圖1A及圖1B及圖2B表示該LGA以及該BGA。焊料球由焊料膏之圓形島替換。如圖3B至圖3D、圖4A及圖5A中所展示，經修改之覆蓋區圖案亦可應用於LGA。若干圓形焊料島經組合及修改以形成一焊料島，該焊料島具有不同於該圓形焊料島之形狀。在一實例中，一焊料島經修改以形成一更大焊料島。
如圖8A中所繪示，一BGA或一LGA之一覆蓋區可由一實例性覆蓋區800表示。在該實例中，一焊料球或一焊料島由一圓形標記802表示。在一實例中，圓形標記802表示一焊料球及一表面804之一橫截面。該焊料球安裝於表面804上。在一實例中，圓形標記802表示一焊料島及一表面804之一橫截面。該焊料島安裝於表面804上。在所繪示之實例中，覆蓋區800中之全部圓形標記經分佈以使相鄰標記之間具有均勻節距808。在一實例中，相鄰標記之間之節距808可為1.5毫米(59密耳)、1.27毫米(50密耳)或1.0毫米(39密耳)。
在一實例中，根據本發明之教示，覆蓋區800可修改為如圖8B中所展示之一覆蓋區820。在一實例中，覆蓋區820包含複數個圓形標記群組，諸如(例如)群組A、群組B、群組C及群組D。一群組之圓形標記包含相鄰標記之間具有均勻節距808之複數個圓形標記。來自不同群組之相鄰標記之間(例如來自群組A之一圓形標記812與來自群組B之一圓形標記814之間)之一距離818不同於一群組之圓形標記之相鄰標記之間之節距808。圖8A繪示：可藉由將圓形標記移動至表面804之隅角(如由箭頭810所展示)而形成群組A、群組B、群組C及群組D。在一實例中，未添加新圓形標記且一起移動為一群組之複數個圓形標 記812朝向一隅角，如所描繪之實例中所展示。
本發明之所繪示實例之以上描述(其包含【中文】中所描述之內容)非意欲具窮舉性或受限於所揭示之精確形式。儘管本文為了繪示目的而描述本發明之特定實施例及實例，但可在不背離本發明之較廣精神及範疇之情況下進行各種等效修改。
可鑑於以上詳細描述而對本發明之實例作出此等修改。以下申請專利範圍中所使用之術語不應被解釋為使本發明受限於本說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例。相反，範疇將完全取決於將根據請求項闡釋之限定理論而解釋之以下申請專利範圍。本說明書及附圖將被相應地視為具繪示性而非限制性。
302‧‧‧焊料球
304‧‧‧表面
310‧‧‧覆蓋區/陰影區域

Claims (23)

  1. 一種裝置，其包括：一基板，其具有一表面；及複數個焊料球，其等配置於該表面上以形成一球狀格柵陣列，其中該複數個焊料球之一部分經配置以在相鄰焊料球之間具有一節距，其中具有該節距之該等相鄰焊料球具有一截頭球體之一形狀，且其中該複數個焊料球之至少一焊料球包含於該表面上之一焊料島中，該焊料島具有不同於該截頭球體之該形狀之一形狀。
  2. 如請求項1之裝置，其中至少兩個焊料球經組合以形成具有不同於該截頭球體之該形狀之該形狀的該至少一焊料島。
  3. 如請求項1之裝置，其進一步包括安裝於該球狀格柵陣列上之一相機模組。
  4. 如請求項3之裝置，其進一步包括安置於該相機模組上之一強化結構。
  5. 如請求項3之裝置，其中藉由回焊該球狀格柵陣列以在一印刷電路板上形成該焊料島而將該相機模組安裝於該印刷電路板上。
  6. 如請求項4之裝置，其中藉由回焊該球狀格柵陣列以在一印刷電路板上形成該焊料島而將該相機模組安裝於該印刷電路板上，且其中該強化結構附接至該印刷電路板。
  7. 如請求項3之裝置，其中該相機模組包括一影像感測器、一鏡頭、一基板及安裝於該球狀格柵陣列上之一外殼。
  8. 如請求項1之裝置，其中在相鄰焊料球之間具有該節距之該複數個焊料球之該部分係該複數個焊料球之一第一部分，且其中相鄰焊料球之間之該節距係一均勻節距，其中該複數個焊料球包 含該複數個焊料球之一第二部分，其中焊料球之該第二部分經配置以在相鄰焊料球之間具有該均勻節距，其中該複數個焊料球之該第一部分與該第二部分之間之一距離不同於該複數個焊料球之該第一部分及該第二部分之相鄰焊料球之間之該均勻節距。
  9. 一種裝置，其包括：一相機模組；一強化結構，其安置於該相機模組上；及一球狀格柵陣列，其安裝至該相機模組之一底部，其中該球狀格柵陣列進一步包含配置於該相機模組之一基板之一表面上之複數個焊料球，其中該複數個焊料球之一部分經配置以在相鄰焊料球之間具有一節距，其中具有該節距之該等相鄰焊料球具有一截頭球體之一形狀，且其中該複數個焊料球之至少一焊料球包含於該表面上之一焊料島中，該焊料島具有不同於該截頭球體之該形狀之一形狀。
  10. 如請求項9之裝置，其中至少兩個焊料球經組合以形成具有不同於該截頭球體之該形狀之該形狀之該至少一焊料島。
  11. 如請求項9之裝置，其中該相機模組包括一影像感測器、一鏡頭、一基板及安裝至該球狀格柵陣列之一外殼。
  12. 一種用於增加用於將具有一球狀格柵陣列之一封裝固持至一印刷電路板之一機械強度之方法，其包括：將該球狀格柵陣列之至少一焊料球塑形為具有不同於一截頭球體之一形狀之一形狀之至少一焊料島；使該印刷電路板上之焊料墊與該球狀格柵陣列上之焊料球及該至少一焊料島之一圖案匹配；在該印刷電路板上回焊該球狀格柵陣列，該球狀格柵陣列包 含具有不同於該截頭球體之該形狀之該形狀之至少一焊料島。
  13. 如請求項12之方法，其進一步包括：組合該球狀格柵陣列之至少兩個焊料球以形成具有不同於該截頭球體之該形狀之該形狀之至少一焊料島。
  14. 如請求項12之方法，其中該球狀格柵陣列包括複數個焊料球，該複數個焊料球包含配置於該印刷電路板之一表面上之該等焊料球及該至少一焊料島，其中該複數個焊料球之一部分經配置以在相鄰焊料球之間具有一節距，其中具有該節距之該等相鄰焊料球具有該截頭球體之一形狀。
  15. 如請求項12之方法，其中該封裝包括一相機模組。
  16. 如請求項15之方法，其中該相機模組進一步包括一影像感測器、一鏡頭、一基板及安裝於該印刷電路板上之一外殼。
  17. 如請求項15之方法，其進一步包括：在該相機模組上安裝一強化結構。
  18. 一種裝置，其包括：一基板，其具有一表面；及複數個焊料島，其等由配置於該表面上以形成一島狀格柵陣列之焊料膏製成，其中該複數個焊料島之一部分經配置以在相鄰焊料島之間具有一節距，其中具有該節距之該等相鄰焊料島具有一圓形焊料島之一形狀，其中該複數個焊料島之至少一焊料島包含於具有不同於該圓形焊料島之該形狀之一形狀之至少一焊料島中。
  19. 如請求項18之裝置，其中至少兩個焊料島經組合以形成具有不同於該圓形焊料島之該形狀之該形狀之該至少一焊料島。
  20. 如請求項18之裝置，其進一步包括安裝於該島狀格柵陣列上之一相機模組。
  21. 如請求項20之裝置，其進一步包括安置於該相機模組上之一強化結構。
  22. 如請求項20之裝置，其中藉由在一印刷電路板上回焊包括該至少一焊料島之該島狀格柵陣列而將該相機模組安裝於該印刷電路板上。
  23. 如請求項18之裝置，其中在相鄰焊料島之間具有該節距之該複數個焊料島之該部分係該複數個焊料島之一第一部分，且其中相鄰焊料島之間之該節距係一均勻節距，其中該複數個焊料島包含該複數個焊料島之一第二部分，其中焊料島之該第二部分經配置以在相鄰焊料球之間具有該均勻節距，其中該複數個焊料島之該第一部分與該第二部分之間之一距離不同於該複數個焊料島之該第一部分及該第二部分之相鄰焊料島之間之該均勻節距。
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