[发明专利]焊点高度可控的平面栅格阵列封装互连结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子封装中的平面栅格阵列(LGA，land grid array)封装互连结构及其制造方法，更具体地讲，涉及一种焊点高度可控的平面栅格阵列封装互连结构及其制造方法。

背景技术

通常为了实现LGA芯片的系统板级互连的目的，现有技术工艺是采用直接在系统板上进行焊膏印刷，使系统板焊盘上涂覆焊膏，然后在贴片工艺中直接将LGA芯片焊盘直接压在对应的系统板焊盘的焊膏上，通过SMT(Surface Mount Technology)回流焊，使焊膏中的焊锡熔化，冷却后与LGA芯片焊盘以及系统板焊盘表面形成冶金结合。通常的焊膏印刷厚度为100μm～150μm，这样完成回流焊接后的焊点高度约在40μm～80μm。

在电子封装的板级互连工艺中，对于BGA(Ball Grid Array)等传统栅格阵列(Grid Array)封装芯片来说，其主要工艺步骤一般是：首先利用网版印刷技术，对系统板4表面的对应焊盘用焊膏5进行涂覆(如图1所示)；然后将BGA等封装芯片70通过贴片工艺安放到已经涂覆了焊膏5的系统板4上，使得BGA芯片70表面的焊球浸入系统板4上的焊盘上涂覆的焊膏5中，并保证BGA焊球与系统板4的焊盘一一对应(如图2和图3所示)；之后在回流炉中进行回流，在此加温过程中，焊膏5中的焊剂在达到合金熔点之前就先行蒸发绝大部分，在温度到达合金熔点之后，BGA芯片70表面的焊球与焊膏5中的合金成分熔融在一起，降温后，焊锡合金凝固并与上下焊盘形成稳定的电连接。图4为回流完成后的BGA芯片70与系统板4的互连结构。

对于传统BGA芯片70的板级互连来说，BGA芯片底部焊盘的预制焊球直径一般在400μm以上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于LGA封装的互连结构，并实现了该结构的制造方法。通过控制LGA芯片与系统板在SMT回流工艺中的间隙，避免了LGA板级互连焊点高度的不一致性，增强了焊膏中焊剂的蒸发，从而减少焊点内部孔洞，并有助于降低底部填充材料的工艺难度。

根据本发明的一方面，提供了一种平面栅格阵列封装互连的结构，包括：系统板；芯片；无电连接功能的焊盘和具有电连接功能的焊盘，设置在系统板及芯片上，无电连接功能的焊盘之间的焊点包括凸块和焊膏焊料，而具有电连接功能的焊盘之间的焊点则由焊膏的焊料形成。

根据本发明的一方面，所述无电连接功能的焊盘为一一对应的四个或多于四个的焊盘。

根据本发明的一方面，所述凸块的成分与焊膏焊料的成分不同。

根据本发明的一方面，凸块成分为焊料，而包覆在凸块上的焊料和电连接功能焊点的焊料是熔点低于凸块成分的熔点的焊料。

根据本发明的一方面，包覆在凸块上的焊料和电连接功能焊点的焊料的熔点比凸块成分的熔点低30℃以上。

根据本发明的一方面，包覆在凸块上的焊料和电连接功能焊点的焊料为Sn3.0Ag0.5Cu，凸块成分为Sb95Bi或者Sn95Pb。

根据本发明的一方面，包覆在凸块上的焊料和电连接功能焊点的焊料为Sn37Pb，凸块成分为Sn3.0Ag0.5Cu。

根据本发明的一方面，包覆在凸块上的焊料和电连接功能焊点的焊料为Sn58Bi，凸块成分为Sn37Pb或者Sn3.0Ag0.5Cu。

根据本发明的一方面，凸块成分为金属。

根据本发明的一方面，提供了一种平面栅格阵列封装互连结构的制造方法，其特征在于包括如下步骤：在系统板与芯片表面设置具有电连接功能的焊盘，并设置无电连接功能的焊盘；在无电连接功能的焊盘表面设置凸块；利用印刷模板通过焊膏印刷，使系统板上的焊盘与凸块表面均涂覆有焊膏；通过贴片工艺，使芯片上的电连接功能焊盘与系统板上对应的电连接功能焊盘上的焊膏接触，并使芯片上的无电连接功能焊盘与系统板上对应的无电连接功能焊盘和凸块上的焊膏接触；通过回流工艺，使系统板上的无电连接功能焊盘上的凸块与焊膏中的焊料形成冶金结合。

根据本发明的一方面，所述无电连接功能的焊盘为四个或多于四个的互相对应的焊盘。

根据本发明的一方面，凸块的高度等于或低于印刷模板的厚度。

根据本发明的一方面，所述凸块通过焊膏印刷及回流工艺在系统板上的无电连接功能的焊盘上预先制成。

根据本发明的一方面，所述凸块由电镀工艺在系统板上的无电连接功能的焊盘上预先制成。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：