穴闸排积体电路之包装

摘要

「穴闸排」(Cavity Grid Array，CGA)积体电路元件之包装，系揭露一个具有「高脚数输出入端点」 (high pin counts)之积体电路元件的包装技术，本技艺系以电路板基材为积体电路元件的承载材料，基材有导通两面的电路，基材的第一面有「焊垫」(bonding pads)耦合于积体电路元件的输出入端，基材的第二面有「穴」(cavity)提供包装完成之积体电路耦合于「母板」(mother board)时的焊接端点。由于技术不断地进步，积体电路元件走向高脚数包装是必然的趋势，当脚数多达四五百只脚时，包装技术就愈显得复杂与困难，为了解决高脚数包装的技术，现今多采用印刷电路基材作为积体电路元件的载子，以完成高脚数之积体电路元件之包装。现今最流行的高脚数包装技术，应当就是「球闸排」(Ball Grid Array, BGA)包装，然而，BGA包装技术有其缺点，至少包含：(l)锡球方面：锡球产生设备的存在以及维修、锡球的产生制程…等成本；(2)植球方面：植球设备的存在以及维修、植球的制程…等成本；(3)材料成本：锡球材料价格昂贵…等成本；本发明技艺之「穴闸排积体电路元件之包装」(CGA lC Package)可以改进传统BGA技术的各种缺点，且使昂传统制程以及设备即可以完成，是一种相对低成本、高可靠度、高密度的包装技术。应用本技术，至少包含下数优点：(l)无锡球：本发明不采用锡球等球状物为电路耦合之接点，当然就不必有锡球相关设备以及制程。(2)接点：本发明采用「穴接点」，穴接点藉着金属与焊材的亲和力，可以将焊锡材料吸入穴内，致本发明之积体电路包装的端点系以「球面接触」(sphericalcontact)的型态与母板作电性连接。图一是知技艺BGA之剖面图。图二是本发明技艺之剖面图。图三是图二的三个修饰实施例。图四是本发明技艺黏着于母板之初始图。图五是图四经加热重融焊锡材料以后的示意图。图六是本发明技艺之另一实施例示意图。图七ABCD是图六的四个修饰实施例。图八是图六黏着于母板之初始图。图九是图八经加热重融焊锡材料以后的示意图。图十是本发明技艺另一实施例。图十一是图十黏着于母板之初始图。图十二是图十一经加热重融焊锡材料以后的示意图。图一是知技艺BGA的剖面图，印刷电路基材10具有「通孔」(through hole)12，通孔l2的表面有导电材料122，通孔12的外面周边有导电材料124，导电材料124以及焊垫126用以耦合至积体电路元件14的输出入端点，而可以将位于第一面的积体电路元件14的输出入端点延伸至印刷电路板的第二面。焊垫126耦合至积体电路元件14的输出入端点，可以用 「打线连接」(wire bonding)或是「晶片覆盖」(flip chip)耦合的方式将对映的端点相连接。通孔l2的外面周边有导电材料128，另有焊垫16，焊垫16上面植有锡球162。图二是本发明技艺之剖视图，通孔 12的表面有导电材料 122，孔外周边有导电材料124，将位于第一面的积体电路元件14的输出入端点，经由导线142、焊垫126、导电材料124、通孔镀层122、导电材料128延伸至印刷电路板基材10的第二面。位于印刷电路板 10第二面的电路延伸端，包含有一个穴26，穴26外面周边有导电材料264，穴26的凹状表面有导电材料262作为整个积体电路之包装与母板焊接导通之端点。图三是本发明技艺的三个不同实施例，图三A是在导电材料 264上保留一个缺口266不具有导电材料，以便后续在焊接时可以协助穴26内的空气排出之用。图三B是在导电材料264上保留二个缺口266不具有导电材料，图三C是在导电材料264上保留三个缺口266不具有导电材料，较多的缺口是为了让空气跑出来更快。图四是本发明技艺黏着于母板之初始图。显示本发明实际运用时，在母板 18上面有电路接点182，电路接点182的上面有焊锡材料184。焊锡材料184与导电材料264相偶合，导电材料264的形状不限于环状，可以配合电路接点182的形状加以制作，以便达到最佳之电性连接。图五是图四经加热重融焊锡材料以后的示意图，图中显示:母板18之上的焊锡材料 184，经过重融以后，多余的焊锡会被吸入穴26中，形成焊锡块 186而构成球面接触将积体电路元件14的输出入端点电性连接于母板18之上。图六是本发明技艺之另一实施例，图中显示:通孔12的两端开口不一样大，下、方有一扩大的穴状开口36，穴36的表面以及外面周边有导电材料364，当此一，包装装配到母板时，导电材料364将偶合至母板的对映端点。图七ABCD是图六的四个变化实施例，图七A是在导电材料364上保留一个缺口366不具有导电材料，以便后绩在焊接时可以协助穴36内的空气排出之用。图七B是在导电材料364上保留二个缺口366不具有导电材料，图七C是在导电材料364上保留三个缺口366不具有导电材料，图七D是在导电材料364上保留四个缺口366不具有导电材料，较多的缺口是为了让空气跑出来更快。图八是图六黏着于母板之初始图。显示本发明实际运用时，在母板 18上面有电路接点182，电路接点182的上面有焊锡材料184。焊锡材料184与导电材料364相耦合，导电材料364的形状不限于环状，可以配合电路接点182的形状加以制作，以便达到最佳之电性连接。图九是图八经加热重融焊锡材料以后的示意图，图中显示:母板 18之上的焊锡材料 184，经过重融以后，多余的焊锡会被吸入穴36中，形成焊锡块 186而构成球面接触将积体电路元件14的输出入端点电性连接于母板18之上。图十是本发明技艺之又一实施例，图中显示:当通孔42的孔径够大时，通孔42本身即具备了本发明技艺所述之穴的功能，所以此一实施例中的通孔42即相当于本发明技艺之穴42。穴42外围周边有导电材料464。当此一包装装配到母板时，导电材料464将耦合至母板的对映端点，导电材料464的效果同图四的穴26的导电材料264之耦合状况。图十的导电材料464也可以如图七ABCD一样作出至少四个变化的实施例。图十一是图十黏着于母板之初始图，显示本发明实际运用时，在母板 18上面有电路接点182，电路接点182的上面有焊锡材料184。焊锡材料184与导电材料464相耦合，导电材料464的形状不限于环状，可以配合电路接点182的形状加以制作，以便达到最佳之电性连接。图十二是图十一经加热重融焊锡材料以后的示意图，图中显示:母板18之上的焊锡材料184,经过重融以后,多余的焊锡会被吸入通孔42之中,形成焊锡块186而构成球面接触将积体电路元件14的输出入端点电性连接于母版18之上。本案之发明技艺已经藉由上述实施例加以描述，然而，实施例仅为列举说明本案之发明技艺而已，本案专利申请人并非限制本案之权利范围于此些实施例，凡是熟悉此一行业之技术的人士，对于前述实施例之变化、修饰，若是并未脱离本案之发明技艺之精神时，以及下述申请专利范围所述之技艺范围，均为本案专利申请人之权利范围。

主权项

1.一种穴闸排积体电路元件之包装,包含:积体电路元件,具有至少一个输出入端点;印刷电路基材,具有:焊垫,位于前述基材的第一面,耦合至前述之积体电路元件的输出入端点;导电材料,将前述之焊垫延伸至前述之印刷电路板的第二面;以及穴,位于前述之印刷电路板第二面,具有:导电材料于其凹状表面;以及导电材料于其外围周边,作为整个包装与母板焊接导通之端点。2.如申请专利范围第1项所述之穴闸排积体电路元件之包装,其中所述之穴的外围周边导电材料,更包含有至少一个缺口不含导电材料,于整个包装焊接到母板时,方便穴内空气排出之用。3.如申请专利范围第1项所述之穴闸排积体电路元件之包装,其中所述之穴的外围周边导电材料,其形状系配合母板上的电路接点之形状而设计的,以便达到最佳之电性连接。4.如申请专利范围第3项所述之穴闸排积体电路元件之包装,其中所述之穴的周边导电材料,其形状系指选自于下述族群中的一种:圆形、矩形、椭圆形、多边形。5.一种穴闸排积体电路元件之包装,包含:积体电路元件,具有至少一个输出入端点;印刷电路基材,具有:第一焊垫,位于前述基材的第一面,耦合至前述之积体电路元件的输出入端点;导电材料,将前述之第一焊垫延伸至前述之印刷电路板的第二面;以及第二焊垫,位于前述之印刷电路板第二面,作为整个包装与母板焊接导通之端点。6.一种穴闸排积体电路元件之包装用印刷电路板基材,包含:焊垫,位于前述基材的第一面,耦合至前述之积体电路元件的输出入端点;导电材料,将前述之第一焊垫延伸至前述之印刷电路板的第二面;以及穴,位于前述之印刷电路板第二面,更具有:导电材料于其内表面;以及导电材料于其周边,作为整个包装与母板焊接导通之端点。图式简单说明:第一图是习知技艺BGA之剖面图。第二图是本发明技艺之剖面图。第三图是第二图的三个修饰实施例。第四图是本发明技艺黏着于母板之初始图。第五图是第四图经加热重融焊锡材料以后的示意图。第六图是本发明技艺之另一实施例示意图。第七图ABCD是第六图的四个修饰实施例。第八图是第六图黏着于母板之初始图。第九图是第八图经加热重融焊锡材料以后的示意图。第十图是本发明技艺另一实施例。第十一图是第十图黏着于母板之初始图。第十二图是第十一图经加热重融焊锡材料以后的示意图。