[发明专利]球栅阵列封装的基板结构及其植球方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基板结构及其植球方法，特别是关于一种应用于球栅阵列封装的基板结构及其植球方法。

背景技术

近年来，随着终端消费性电子产品朝向“轻、薄、短、小”及多功能化发展的趋势，集成电路(Integrated Circuit，IC)的芯片(chip)构装技术亦朝向高密度化、小型化、高脚数化的方向前进，为了实现小型化与窄脚距的封装、以及改善散热等问题，目前球栅阵列封装结构(BallGrid Array，BGA)、覆晶(Flip Chip)、芯片尺寸封装(Chip Scale Package，CSP)等先进构装技术已成为主流，其中的球栅阵列封装相较于打线封装，具有信号传输延迟小、应用频率高、散热能力强及封装体积小等优点，所以广泛应用于各种不同型式的封装结构，包括：窗型球栅阵列封装结构、细间距球栅阵列(Fine pitch BGA，FBGA)封装结构、超细间距球栅阵列(Very Fine pitch BGA，VFBGA)封装结构、微型球栅阵列(micro BGA，μBGA)封装结构及叠置式多芯片球栅阵列(Stacked-typeMulti-Chip Package BGA，St-MCP BGA)封装结构等。

因此，高密度芯片构装需要高密度、高品质与低成本的芯片封装基板(substrate)予以配合。

图1是一现有球栅阵列封装基板的剖面示意图，一基板2具有一第一表面6与一第二表面10，且基板2内部具有一布线(trace)4，其材质为铜(Cu)，其中，第一表面6具有暴露出部分布线4的多个第一凹槽；多个焊球垫(solder ball pad)8设于第一凹槽并暴露出第一表面6，其中，焊球垫8与布线4电性连接，任一焊球垫8为一有机可焊性保护垫(Organic Solderability Preservative，OSP)，其用以电性连接多个焊球(solder ball)(图中未示)，焊球作为输入/输出(Input/Output，I/O)端，使基板2得以电性连接一外界装置(图中未示)，例如以表面黏着技术(Surface Mount Technology，SMT)来完成球栅阵列封装结构与一印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)(图中未示)的构装及电性连接。

接续上述说明，第二表面10具有暴露出部分布线4的多个第二凹槽，多个焊垫12设于第二凹槽并暴露出第二表面10，其中，焊垫12与布线4电性连接，任一焊垫12由一层镍(Ni)14及一层金(Au)16所组成，其中，镍14设于布线4表面，而金16设于镍14上；焊垫12用以电性连接多个焊线(bonding wire)(图中未示)，焊线的功用是电性连接载设于封装结构中的一芯片(图中未示)与布线4，使芯片得以电性连接基板2，并因而得以电性连接一外界装置(图中未示)，例如一印刷电路板(图中未示)。

图2A至图2B是一现有球栅阵列封装的植球(ball mount)方法的步骤示意图，其步骤包含：提供一球栅阵列封装基板2，基板2具有一第一表面6，且第一表面6具有多个凹槽，基板2内部具有布线4，且凹槽暴露出部分布线4，多个焊球垫8设于凹槽并暴露出第一表面6，其中，焊球垫8与布线4电性连接，且焊球垫8为一有机可焊性保护垫；涂布一助焊剂(flux)18于焊球垫8表面；布植(mount)多个焊球20于助焊剂(flux)18上；以及回焊(reflow)，使多个焊球20与布线4电性连接。

然而，此种采用有机可焊性保护垫作为焊球垫的球栅阵列封装基板具有数项缺点，包括焊球垫下面的铜会发生铜氧化(Cu oxidation)现象以及发生焊球迁移(ball shifting)现象。

图3是另一现有球栅阵列封装基板的剖面示意图，基板22具有第一表面26与第二表面34，且基板22内部具有一布线(trace)24，其材质为铜(Cu)，其中，第一表面26具有暴露出部分布线24的多个第一凹槽；多个焊球垫28设于第一凹槽并暴露出第一表面26，其中，焊球垫28与布线24电性连接，任一焊球垫28由一层镍30及一层金32所组成，其中，镍30设于布线24表面，而金32设于镍30上，镍30/金32通常是由电镀(plating)或无电解镍含浸金(Electroless Nickel ImmersionGold，ENIG)等方法所制作；焊球垫28用以电性连接多个焊球(solderball)(图中未示)，焊球作为输入/输出(Input/Output，I/O)端，使基板22得以电性连接一外界装置(图中未示)。