[实用新型]一种BGA芯片封装装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及微电子和集成电路制造领域。尤其涉及BGA封装(球栅阵列封装)类型芯片的封装装置。

背景技术

现在的高速数字系统中，由于性能的要求，ASIC(特定用途集成电路)的应用越来越多，在高端和高速的系统中，ASIC有着自己得天独厚的优势，它可以工作在相对高的主频下，提供通用芯片不能达到的性能。但是ASIC也有自己的缺点，由于其不可编程，导致开发和维护难度较大，尤其是在维护方面，即使要增加或者改变一个小的功能，也需要重新进行设计和流片，导致其开发成本成几何级数增加。所以，现在越来越多的FPGA被应用来代替ASIC。FPGA具有可再编程的特点，因此在新功能维护上比ASIC有较大优势，而性能上又没有太大的差别，因此FPGA的应用越来越广泛。

由于管脚众多，现在的FPGA通常采用BGA或相似的封装。

图1是现有技术BGA封装的芯片，如图1所示，现有技术封装的物理芯片106由上面的模帽101、芯片102、基板103、焊接球104和导线桥接105构成。

芯片102：芯片102是整个物理封装的核心，是物理芯片的功能的载体，用以实现逻辑、时序和电路上的功能。

模帽101：覆盖在芯片102的外面，用于防止芯片受到外界的强力的作用而损坏，模帽的物理强度很高，可以抵抗外界的很强的作用力，避免内部芯片的形变。

基板103：粘结在芯片的下部，这层基板103通过粘结剂与芯片102相连，基板103用来实现内部芯片与底层焊接球的连接，由于要直接与外界接触，基板具有很强的物理强度和抗撞击能力，由于与焊接球直接接触，基板要具有很强的抗热性。

焊接球104：固定在基板103的下面，即为物理封装的管脚，是用户访问内部芯片的唯一入口，焊接球104通过导线桥接与内部芯片相连，用于将内部芯片的输入输出信号引导到外部，使用户可以将自己的电路与内部芯片的电路连接。

导线桥接105：导线桥接105在基板中穿越，实现内部芯片和外部焊接球的连接，导线桥接一般采用的材料是铜质的。

由上可知，由于芯片不直接与外面有接触面，所以芯片的输入输出信号要通过导线桥接与焊接球相连，用户要访问内部芯片的管脚，必须通过焊接球来进行操作。对于用户来说，内部芯片的管脚是不可见的，而焊接球是可见的。

然而，在应用BGA封装的芯片的时候，焊接好的焊接球对于用户来说是不可见的。因此，目前FPGA调试的手段基本上都是：先结合软件的波形仿真设计出芯片内的数字电路，然后再进行板级的调试，调试成功之后，如果生产的话，还要进行系统的测试。在调试和测试的时候遇到问题时需要进行问题的分析，此时很大的可能需要监测FPGA内部的信号变化。然而，调试和测试时的内部信号的观测是使用FPGA的系统设计中遇到的最大的困难。这个内部信号可以由特定软件通过JTAG(联合测试行动小组)接口来抓取，但是需要重新对器件进行综合和布线等操作，耗费大量的时间，并且需要额外的FPGA内部资源来实现，这在规模较大资源紧张的情况下并不方便，非常不利于FPGA的模块化设计。另一个途径是将内部信号引到FPGA的临时引脚上，由于现在多管脚的FPGA基本上都采用BGA类型(EBGA(强化球栅阵列封装)、FBGA(微间距球栅阵列封装)等)封装，因此封装好的芯片的焊接球不能被接触到，这就需要对这些临时引脚也有测试点引出，这在PCB(印制电路板)板级的布线上又是一个限制。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种BGA芯片封装装置，其克服现有技术难以在FPGA设计中实现灵活的对管脚信号和内部信号监测的缺陷，尤其是克服现有技术中观测FGPA引脚需要在PCB板级布线添加测试点或者对FPGA重新进行布局和布线的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种BGA芯片封装装置，其包括芯片、模帽、第一基板、下表面焊接球和第一导线桥接，所述模帽覆盖在所述芯片的外侧，所述第一基板粘结在所述芯片下底面，其底部固定所述下表面焊接球，所述第一导线桥接连接所述芯片和所述下表面焊接球，其特征在于，所述BGA芯片封装装置还包括第二基板、上表面焊接球和第二导线桥接；所述第二基板固定在所述芯片的上表面，与所述第一基板上下对称，所述上表面焊接球固定在所述第二基板上，所述模帽的上侧设置了用于所述第二导线桥接的通道，所述第二导线桥接通过所述通道且跨过所述模帽和所述第二基板，连接所述上表面焊接球和所述芯片。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述第二基板通过粘结方式固定在所述芯片的上表面。