[发明专利]一种加强圈及表面封装组件

说明书

本申请提供了一种加强圈及表面封装组件，该加强圈用于矫正表面封装组件的基板翘曲，该加强圈用于矫正表面封装组件的基板翘曲，其中，所述加强圈包括环形的加强圈主体，以及与加强圈主体同层设置且固定在加强圈主体至少一个边角的调整块；其中，调整块的热膨胀系数低于加强圈主体的热膨胀系数，通过调整块与加强圈主体的配合，改善高温下加强圈对基板翘曲变形的“M形”过压现象，改善基板的翘曲情况，提高表面封装组件的平整度。

本申请要求在2020年04月28日提交中国专利局、申请号为202010348428.0、申请名称为“一种加强圈及表面封装组件”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及到表面封装组件技术领域，尤其涉及到一种加强圈及表面封装组件。

背景技术

球栅阵列(Ball Grid Array,BGA)封装是一种用于集成电路的封装技术，引脚呈球状以栅格状排列的方式覆满(或部分覆满)封装基板(Packaging Substrate)底部。芯片工作时电信号通过引脚从芯片集成电路传递至印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)，引脚通常为锡合金焊球。BGA封装通过表面贴装工艺(Surface Mount Technology)制程安装在PCB板上，基板底部的焊球与PCB板上的铜箔对应连接。

倒装芯片球栅阵列(flip chip ball grid array,FC-BGA)是BGA封装的一种，广泛应用于数字信号处理器(digital signal processor,DSP)、图形处理器(graphicprocessing unit,GPU)、专用集成电路(application specific integrated circuit,ASIC)等高性能芯片。其结构剖视图如图2所示芯片有源层以倒置的方式安装在封装基板上，通过焊料凸块(bump)与基板上的接触焊盘相连接。芯片和基板之间为底部填充材料(underfill)，用于缓解二者热膨胀系数的失配。加强圈(stiffener ring)使用粘合剂(adhesive)粘接在基板上，部分封装结构中还为热沉(heat sink)提供机械支撑。

在表面组装技术(Surface Mounting Technology,SMT)工艺制程中，回流焊是最常用的将FCBGA芯片贴装至PCB板表面的方法。回流焊通过逐步升温，使焊球和焊膏在熔融状态下回流，形成永久的焊点，从而实现芯片/封装基板与PCB板的电路连接。回流焊的峰值温度由所选用的锡合金焊球的熔点决定。然而FCBGA封装中不同材料热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expansion)的差异，基板在高温回流焊过程中出现翘曲变形，导致焊球在回流后出现桥接短路(bridging)、枕头效应(head-in-pillow)等失效形式。(多数时候，FCBGA封装体的零翘曲温度在100～200℃之间的某个温度T，在该温度下封装体呈水平，翘曲值接近0，大于这个温度封装体呈“笑脸”翘曲，低于这个温度封装体呈“哭脸”翘曲。较少情况下可能出现零应力温度低于室温或高于回流焊峰值温度的情况，FCBGA封装体在回流过程中全程呈不同程度的“笑脸”或“哭脸”翘曲)回流焊过程中基板的最大翘曲值与焊球失效的概率存在正相关性。另外，焊球的尺寸越小，基板翘曲焊球导致枕头效应失效的比例越大。FCBGA芯片、基板与PCB板的CTE的差异还会导致焊球在芯片使用过程中长期受重复热应力，存在疲劳失效的风险。

发明内容

本申请提供了一种加强圈及表面封装组件，用以改善表面封装组件的翘曲情况，降低应力。

第一方面，提供了一种加强圈，该加强圈用于矫正表面封装组件的基板翘曲，其中，所述加强圈包括环形的加强圈主体，以及与加强圈主体同层设置且固定在加强圈主体至少一个边角的调整块；其中，调整块的热膨胀系数低于加强圈主体的热膨胀系数，通过调整块与加强圈主体的配合，改善高温下加强圈对基板翘曲变形的“M形”过压现象，改善基板的翘曲情况，提高表面封装组件的平整度。