[发明专利]球栅阵列封装上通过焊膏转移实现可变焊球高度

说明书

本文描述的是具有在空间上变化的焊球高度的BGA封装，以及形成这样的封装的技术。可以预制具有空腔的模板或模具以保持例如利用焊膏印刷工艺施加到模具的焊膏材料。可以根据在模具工作表面区域内的空间位置预先确定空腔的深度和/或直径。可以指定模具腔体尺寸对应于封装位置以解释封装中一个或多个预先存在或预期的空间变化，例如，封装层级的翘曲度量。可以提供任何数量的不同焊球高度。可以在不需要利用模具的每次改变而修改的标准化工艺中采用模具。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2016年3月28日提交的，题为“VARIABLE BALL HEIGHT ON BALLGRID ARRAY PACKAGES BY SOLDER PASTE TRANSFER”的美国专利申请No.15/083,089的优先权，其通过全文引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及球栅阵列封装上通过焊膏转移实现可变焊球高度。

背景技术

球栅阵列(BGA)封装是一种用于集成电路(IC)(例如微处理器或存储器单元阵列)的封装。BGA封装永久地安装到板或其它封装，其中焊料球以栅格布局的方式设置在封装的一个或多个侧的整个表面区域之上。尽管BGA技术对于实现高连接密度、高热导率、和短的低电感连接是常用的，但各种问题限制了表面安装的收益。

一个问题是封装翘曲，其中封装变得有应变，并且一个或多个连接被保留为开路。尽管可变球高(体积)会能够补偿封装翘曲，例如，在封装边缘处焊球更高(更大)，并在接近封装中心处焊球更短(更小)，但在封装内改变焊球尺寸对于依赖于所有焊球具有相同标称尺寸的标准焊球拾取和放置技术而言是成本高昂的方案。可以采用多轮次工艺，例如，其中首先放置更小焊球，接着放置更大焊球。然而，即使仅使用几种不同的焊球尺寸，多轮次工艺不仅成本高，而且相对于收益而言为最低限度的，因为在先前轮次中放置的焊球可能在后续轮次中被移位。

另一个问题是需要避免在封装的定位焊盘侧部件(LSC)的区域中应用助熔剂或焊膏(它们用于在拾取和放置操作期间保持焊球就位)。典型地通过在助熔剂或焊膏印刷工艺期间采用的筛板中提供袋状物来容纳诸如电容器的LSC等。这些袋状物的存在能够限制BGA焊球和LSC之间的最小间距，并且需要在封装形状因子持续缩小时按比例缩小这一间距。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种球栅阵列(BGA)封装，包括：设置在所述封装内的一个或多个集成电路芯片；设置在所述封装的侧之上的多个焊料特征，其中，所述焊料特征包括具有第一高度的第一焊料特征和具有第二高度的第二焊料特征，所述第二高度超过所述第一高度的高度大于所述第一高度的10％，并且其中，所述第一焊料特征和所述第二焊料特征具有占焊料区域的至少5％的孔隙；设置在所述封装的所述侧之上的多个焊盘侧部件，其中，所述多个焊盘侧部件设置在所述封装的焊盘侧的内部部分内，并且由具有不超过所述第一高度的第一焊料特征的外围围绕，并且所述第一焊料特征还被至少所述第二高度的第二焊料特征的外围围绕。

根据本发明的第二方面，提供了一种组装球栅阵列(BGA)封装的方法，所述方法包括：将焊膏施加到模具；将所述模具接合到封装；将所述焊膏从所述模具转移到所述封装；以及将所述模具与所述封装分开，其中，所述模具包括具有第一横向尺寸的第一腔体，所述第一横向尺寸小于设置在所述封装上的围绕第一球栅阵列焊盘的阻焊剂开口(SRO)的横向尺寸，所述第一球栅阵列焊盘用于接收从所述第一腔体转移的焊膏，并且其中，所述模具包括第二腔体，所述第二腔体具有的深度大于所述第一腔体的深度；并且在将所述封装与所述模具分开之后，从所述第一腔体转移到第一球栅阵列焊盘的焊膏具有的第一高度比从所述第二腔体转移到第二球栅阵列焊盘的焊膏的高度更小。