專利名稱：球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)與其基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)(BGA package)，特別涉及球柵陣列的接地規(guī)劃。
背景技術(shù)：
球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)(Ball Grid Array package，BGA package)為一種用以封裝半導(dǎo)體芯片的技術(shù)，其具有相當(dāng)高的封裝效率，在電子元件與裝置的體積日益縮小的趨勢下，能兼顧封裝效率與成品率的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)普遍地受到采用。
請參照圖1，圖1為一典型球柵陣列(BGA)封裝結(jié)構(gòu)10。封裝結(jié)構(gòu)10通常包括一半導(dǎo)體芯片11，芯片11設(shè)置于基板12上表面，并與基板12電連接。通常是利用黏膠將芯片11黏附在基板12上表面(芯片黏貼面)。
如圖1所示，多條導(dǎo)電線路13用以電連接芯片11與基板12。封膠15將芯片11與基板12上表面的至少部份包覆，以保護(hù)其不受外界的濕氣或污染?；?2通常為多層結(jié)構(gòu)，例如可為上下二層信號層其中夾有一接地層與一電源層。
基板12的下表面則設(shè)置有多個錫球14，這些錫球14用以使得外部的電路或其它電子裝置易于透過封裝結(jié)構(gòu)10而電連接至芯片11。其中，錫球14可依其電連的電路不同而區(qū)分為電源球(source)、信號球(signal)與接地球(ground)。電源球用以供給電壓源，信號球用以傳遞信號而接地球用以提供一參考電位。
電子元件或裝置除了體積日益縮小的發(fā)展趨勢外，其運算速度的提升以及電路集成度的增加亦為大勢所趨。在高速運作的情況下，電信號未能依照預(yù)設(shè)電路傳遞的情形更顯頻繁，如此一來，噪聲的產(chǎn)生、甚至芯片工作不正常等缺點應(yīng)運而生。因此，在如此高速運作的前提下，電信號之間的阻抗控制(impedance control)，電磁干擾(EMI，electromagnetic interference)的抑止，降低電信號間互相的干擾，與抑制噪聲的耦合等需求于是變得更為重要。
一般來說，電信號的傳遞以信號回傳至接地球(ground)端以作為一個信號回路的結(jié)束，但在現(xiàn)有技術(shù)中，通常為多個(較常見的情況為八個以上)信號球共享一個接地球，因此回傳至接地球的信號多有需要等待或是另尋接地的參考電位的情況，在運算速度提升與電路集成度增加的情形下，噪聲或工作不正常的情況于是增加了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是改善球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)(BGA package)中因接地球(ground)數(shù)目不足所引起的噪聲或工作不正常等缺點。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種具有特定的接地規(guī)劃的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)，以使得個別的接地球可負(fù)擔(dān)較少數(shù)目的信號回路。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是藉由各個信號回路對于接地球的共享程度降低，進(jìn)而提高球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)中的芯片工作的可靠性，并使其運算速度有效地提升。
本發(fā)明要解決的再一技術(shù)問題是在以芯片為主體的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)中，降低電信號間互相干擾的情形，且抑制噪聲的耦合情況。
本發(fā)明提供了一種球柵陣列(BGA)封裝結(jié)構(gòu)，包括一基板與一芯片。該基板的一下表面具有一中央?yún)^(qū)與一周圍區(qū)，該中央?yún)^(qū)設(shè)置有多個電源球，該周圍區(qū)設(shè)置有多個球群組，該球群組具有一接地球與至多三個信號球。該芯片設(shè)置于該基板的一上表面，且電連接于該基板。
本發(fā)明提供了多個實施例，其中一實施例中，一球群組系具有一個接地球與三個信號球；另一實施例系具有相同的金屬球比例，但球群組以不同方式陣列排列于基板下表面；再一實施例則以一球群組中具有一個接地球與二個信號球來實施。藉由本發(fā)明，基板上表面的芯片在運作時，信號回路的間共享接地球的情況可較現(xiàn)有技術(shù)大幅地減少，即使在高速運作的情形下，電信號間互相干擾與噪聲耦合的現(xiàn)象都已在本發(fā)明的實施下得到有效地控制；實驗后證實，電信號的間的阻抗控制(impedance control)與電磁干擾(EMI，electromagnetic interference)的抑止，皆因本發(fā)明而有顯著地提升。
關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神，以及更詳細(xì)的實施方式可以藉由以下的發(fā)明詳述及附圖得到進(jìn)一步的了解。


藉由以下詳細(xì)的描述結(jié)合附圖，將可輕易地了解上述內(nèi)容及此項發(fā)明的諸多優(yōu)點，其中圖1為一典型球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)；圖2為本發(fā)明球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)側(cè)剖面示意圖；圖3為圖2封裝結(jié)構(gòu)的底視圖；圖4顯示本發(fā)明另一實施例；圖5顯示本發(fā)明另一實施例；以及圖6顯示本發(fā)明另一實施例。
附圖標(biāo)記說明球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)10、20半導(dǎo)體芯片11、21基板12、22導(dǎo)電線路13、23錫球14、24封膠15、25基板焊接墊221 接地球24g信號球24s 電源球24v中央?yún)^(qū)26 周圍區(qū)27球群組29具體實施方式
請參照圖2，圖2為本發(fā)明球柵陣列(BGA)封裝結(jié)構(gòu)20側(cè)剖面示意圖。封裝結(jié)構(gòu)20可包括一半導(dǎo)體芯片21，芯片21設(shè)置于一基板22的一表面(如圖2所示為基板22的上表面)，并與基板22電連接。實施上利用黏膠將芯片21黏附在基板22上表面(芯片黏貼面)。
基板22可為多層結(jié)構(gòu)，例如可為一上層信號層與一下層信號層，其中夾有一接地層與一電源層的四層結(jié)構(gòu)?；?2上表面設(shè)有多個基板焊接墊(bonding pad)221，如圖2所示，多條導(dǎo)電線路23用以將該些基板焊接墊221與芯片21連接，以電連接芯片21與基板22。
封膠25用以將芯片21包覆于基板22的上表面，以保護(hù)芯片21不受外界濕氣的侵襲或異物的污染。
基板22具有與上表面相對的一下表面?；?2的下表面設(shè)置有多個金屬球24，例如錫球；這些金屬球24用以使得外部的電路或其它電子裝置易于透過封裝結(jié)構(gòu)20而電連接至芯片21。欲將以芯片21為主體的封裝結(jié)構(gòu)20連接至外部的電子裝置時，該多個金屬球24被回焊(reflow)而將封裝結(jié)構(gòu)20結(jié)合并電連接至一底座基板(mounting board，圖中未示)。
其中，金屬球24可依其電連的電路不同而區(qū)分為電源球(source)24v、信號球(signal)24s與接地球(ground)24g。電源球24v用以供給電壓源，信號球24s用以傳遞信號，而接地球24g用以提供一參考電位，以作為一信號回路的終點。
請參照圖3，其為圖2封裝結(jié)構(gòu)20的底視圖。上述的金屬球24設(shè)置于基板22下表面的分布方式示于此圖。如圖所示，基板22下表面具有一中央?yún)^(qū)26與一周圍區(qū)27，周圍區(qū)27鄰接于中央?yún)^(qū)26。中央?yún)^(qū)26設(shè)置有多個電源球24v；周圍區(qū)27則設(shè)置有多個球群組29，一球群組29具有一接地球24g與至多三個信號球24s。每個球群組29陣列排列于周圍區(qū)27之中。
在圖3的實施例中，每個球群組29具有一個接地球24g與三個信號球24s，其中接地球24g與三個信號球24s的設(shè)置位置呈矩形排列。如此一來，基板22上表面的芯片21(可參見圖2)在運作時，信號回路(信號球24s→芯片21→接地球24g)之間共享接地球24g的情況可較現(xiàn)有技術(shù)大幅地減少，即使在高速運作的情形下，電信號間互相干擾與噪聲耦合的現(xiàn)象都已在本發(fā)明的實施下得到有效地控制；實驗后證實，電信號之間的阻抗控制(impedance control)與電磁干擾(EMI，electromagnetic interference)的抑止，皆因本發(fā)明而有顯著地提升。
請參照圖4，圖4顯示本發(fā)明另一實施例。圖4實施例中的各元件的功能與圖3實施例大致相同，并不再重復(fù)描述。大體上，一個接地球24g與三個信號球24s的設(shè)置位置呈矩形排列，實施上的相異點，在于球群組29陣列排列的方式與圖3實施例稍有不同。如圖4所示，每一行或每一列的球群組29與鄰接行或鄰接列的球群組29交錯排列，此排列方式不同于圖3的對齊排列的方式。值得注意的是，球群組29a具有一個信號球24s與一個接地球24g，仍符合本發(fā)明一接地球24g與至多三個信號球24s組成一球群組的原則。
請參照圖5，圖5顯示本發(fā)明另一實施例。圖5實施例中的各元件的功能與圖3實施例大致相同，亦不再重復(fù)描述。值得注意的是每個球群組29具有一個接地球24g與二個信號球24s。每一個接地球24g與二個信號球24s的設(shè)置位置呈三角形排列，三角形的球群組29以如圖5所示的方式陣列排列于基板22下表面的周圍區(qū)27。
請參照圖6，圖6顯示本發(fā)明另一實施例。圖6實施例中各元件的功能與前述圖3至圖5實施例相同，亦不再重復(fù)描述。其中，同時采用圖3與圖5實施例的部份特征。外圈的球群組29具有一個接地球24g與二個信號球24s，而內(nèi)圈的球群組29具有一個接地球24g與三個信號球24s。外圈的球群組29以三角形排列，而內(nèi)圈球群組以矩形排列。
綜合以上所述，本發(fā)明提供了一種球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)(BGA package)，其中對于各個金屬球的用途預(yù)先為接地路徑作了優(yōu)選的規(guī)劃，現(xiàn)有技術(shù)中因接地球(ground)數(shù)目不足所引起的噪聲或工作不正常等缺點已在本發(fā)明得到改善，個別的接地球可負(fù)擔(dān)較少數(shù)目的信號回路。也因此，球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)中的芯片工作的可靠性因應(yīng)而提升了，其運算速度明顯地有較穩(wěn)定的表現(xiàn)。此外，本發(fā)明所提供的以芯片為主體的球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)，其電信號間互相干擾與噪聲耦合等情況，亦明顯的得到抑制與改善。
本發(fā)明雖以優(yōu)選實例闡明如上，然其并非用以限定本發(fā)明精神與發(fā)明實體僅止于上述實施例。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員，當(dāng)可輕易了解并利用其它元件或方式來產(chǎn)生相同的功效。因此，在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)所作的修改，均應(yīng)包含在所附的權(quán)利要求內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種球柵陣列的基板，該基板具有一表面以封裝一芯片，該表面的一相對表面包括一周圍區(qū)，設(shè)置于該相對表面的一邊緣，該周圍區(qū)設(shè)置有多個球群組，該等球群組分別具有一接地球與至多三個信號球。
2.如權(quán)利要求1所述的球柵陣列的基板，其中每一所述球群組具有一個接地球與三個信號球。
3.如權(quán)利要求2所述的球柵陣列的基板，其中每一所述球群組的該接地球與該等信號球的設(shè)置位置呈矩形排列。
4.如權(quán)利要求2所述的球柵陣列的基板，其中每一所述球群組的該接地球與其中二信號球的設(shè)置位置呈三角形排列。
5.如權(quán)利要求1所述的球柵陣列的基板，其中每一所述球群組具有一個接地球與二個信號球。
6.如權(quán)利要求5所述的球柵陣列的基板，其中每一所述球群組的該接地球與該等信號球的設(shè)置位置呈三角形排列。
7.一種球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)，包括一基板，該基板的一下表面具有一中央?yún)^(qū)與一周圍區(qū)，該中央?yún)^(qū)設(shè)置有多個電源球，該周圍區(qū)設(shè)置有多個球群組，該球群組具有一接地球與至多三個信號球；以及一芯片，設(shè)置于該基板的一上表面，且電連接于該基板。
8.如權(quán)利要求7所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中每一所述球群組具有一個接地球與三個信號球。
9.如權(quán)利要求8所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中每一所述球群組的該接地球與該等信號球的設(shè)置位置呈矩形排列
10.如權(quán)利要求8所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中每一所述球群組的該接地球與其中二信號球的設(shè)置位置呈三角形排列。
11.如權(quán)利要求7所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中每一所述球群組具有一個接地球與二個信號球。
12.如權(quán)利要求11所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中每一所述球群組的該接地球與該等信號球的設(shè)置位置呈三角形排列。
全文摘要
一種球柵陣列(BGA)封裝結(jié)構(gòu)，包括一基板與一芯片。該基板的一下表面具有一中央?yún)^(qū)與一周圍區(qū)，該中央?yún)^(qū)設(shè)置有多個電源球，該周圍區(qū)設(shè)置有多個球群組，該球群組具有一接地球與至多三個信號球。該芯片設(shè)置于該基板的一上表面，且電連接于該基板。改善了球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)中因接地球數(shù)目不足所引起的噪聲或工作不正常等缺點。本發(fā)明還提供了一種球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的基板。
文檔編號H01L23/50GK1738038SQ20051008943
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月10日
發(fā)明者陳詠涵 申請人:威盛電子股份有限公司