球柵陣列（BGA）連接系統與相關方法以及球座技術方案

本發明專利技術提供一種球柵陣列(BGA)連接系統，其包含集成電路(IC)封裝，所述IC 封裝包含形成球柵陣列(BGA)的多個導電球，所述多個導電球以矩陣圖案布置。印刷 電路板(PCB)包含以對應的矩陣圖案布置的多個球座。每一球座包含基部，所述基部 的一側嚙合所述PCB，且相對側經配置以容置所述BGA的導電球。多個叉狀物緊固到所 述基部并從所述基部延伸，且經配置以接納并固持導電球以使所述導電球與所述基部接 觸。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及集成電路(integrated?circuit，IC)封裝的領域，且更明確地說，涉及球柵陣列(ball?grid?array，BGA)IC封裝和相關連接系統。
技術介紹
球柵陣列(BGA)與針柵陣列(pin?grid?array，PGA)有關，其中集成電路(IC)封裝包含覆蓋有或部分覆蓋有PGA中的針或BGA中的球(通常呈柵格或矩陣圖案)的面。所述針和球將電信號從定位在IC封裝中的IC傳導到上面放置有所述封裝的印刷電路板(printed?circuit?board，PCB)，例如，印刷線路板。在BGA中，所述球是導電球，通常由焊料形成且定位在IC封裝的底部。通常，PCB承載呈矩陣圖案的銅墊，所述矩陣圖案與導電球所形成的矩陣圖案相匹配。在一些制造技術中，在回流焊爐(reflow?oven)或紅外線加熱器中加熱組合件，從而致使導電球粘附到PCB。通常，選擇焊料合金的成分以及焊接溫度以使得焊料不會完全熔化，而是保持半液態，從而允許每一導電球與其相鄰者保持分離。BGA?IC封裝通常在IC封裝與PCB之間具有較低熱阻，使得IC所產生的任何熱量較易流向PCB，從而防止IC芯片過熱。而且，因為BGA的導電球作為電導體比PGA的針短，所以所述球與所述針相比具有較低的電感，且防止高速電子電路中不希望有的信號失真。然而，BGA的一個缺點在于導電球常常無法以PGA中的針的方式撓曲。PCB內的任何彎曲和熱膨脹都直接傳輸到BGA?IC封裝，從而致使焊接點在高熱或機械應力下發生斷裂。在一些設計中，通過使PCB與IC封裝之間的熱膨脹系數(coefficient?ofthermal?expansion，CTE)相匹配來克服上述問題，但盡管如此，一旦IC封裝被緊固到PCB，就很難檢查焊接故障。因此，BGA封裝具有有限的可檢查性、再加工性和可測試性，且當IC封裝與PCB之間的CTE失配較大時，BGA封裝就具有可靠性問題和設計限制。對不同的BGA產品存在許多提議，但這些產品增加了比所需情況多的封裝占用面積、高度、重量和組合步驟。
技術實現思路
球柵陣列(BGA)連接系統包含集成電路(IC)封裝，所述IC封裝包含用于形成-->球柵陣列(BGA)的多個導電球，所述多個導電球以導電觸點的矩陣圖案布置。印刷電路板(PCB)包含多個球座，所述多個球座以對應的矩陣圖案布置在PCB上。在一個非限制性實例中，每一球座包含基部，所述基部的一側嚙合PCB，且相對側經配置以容置BGA的導電球。多個叉狀物(prong)緊固到基部并從基部延伸，且經配置以一起合作，并接納且固持導電球以使所述導電球與基部接觸。球座的每一叉狀物包含球嚙合區，所述球嚙合區被配置成大體上球弧形，且其大小經設計以嚙合導電球的最大表面區域。在一個非限制性實例中，每一球座包含凹痕(indentation)，所述凹痕在基部上形成為“凹坑”，所述凹痕的一側容置導電球。在相對側上，“凹坑”的配置幫助芯吸(wick)焊料并補償板翹曲。每一球座可形成為微電鑄部件。在又一方面，每一叉狀物包含具有向外延伸的短小突出部的末端，所述短小突出部幫助將導電球向下引向基部，并使導電球與球座形成鎖定關系。每一球座的叉狀物的高度可大于基部的寬度，以幫助賦予柔性并調節PCB與IC封裝之間的熱失配。叉狀物可形成為從基部向外延伸的大體矩形的支腿部件。在又一方面，陳述一種將集成電路(IC)封裝安裝在印刷電路板(PCB)上的方法。多個導電球形成球柵陣列(BGA)，所述多個導電球以矩陣圖案布置在IC封裝或PCB的一者上，且與相應的多個球座互連，所述多個球座以對應的矩陣圖案布置在上面不具有BGA的另一相應PCB或IC封裝上。每一球座包含基部，所述基部的一側嚙合相應的IC封裝或PCB，且相對側經配置以容置導電球。多個叉狀物緊固到基部并從基部延伸，且經配置以接納并固持導電球以使所述導電球與基部接觸。作為組合件的IC封裝、PCB、導電球和球座可連接在一起，例如，在本專利技術的一個非限制性方面中回流焊接在一起。還詳細陳述一種球座。附圖說明當根據附圖考慮時，本專利技術的其它目標、特征和優點將從以下對本專利技術的詳細描述中變得明顯，在附圖中：圖1是根據本專利技術非限制性實例的球座的等角視圖，所述等角視圖是朝容置球的凹痕向內觀看的，且展示從基部向外延伸的叉狀物。圖2是球座的另一等角視圖，所述等角視圖是在與圖1所示的方向相反的方向上觀看的，且展示基部的嚙合PCB或類似表面的側。-->圖3是BGA?IC封裝和PCB的局部截面圖，其中所述PCB具有接納來自BGA?IC封裝的球的球座。圖4是類似于圖3的另一局部截面圖，但展示形成BGA的球和球座的定位是相反的，使得球座緊固到IC封裝的底部上，且形成BGA的球緊固在PCB上。具體實施方式現將在下文中參考附圖更充分地描述不同實施例，所述附圖中展示優選實施例。可陳述許多不同形式，且所描述的實施例不應被解釋為限于本文所陳述的實施例。確切地說，提供這些實施例是為了使得本專利技術將詳盡且完整，且將向所屬領域的技術人員充分傳達范圍。相同的數字始終指代相同的元件。根據本專利技術的非限制性實例，圖1和圖2是球座10的等角視圖，球座10可以矩陣圖案布置在表面(例如，PCB)上，以接納BGA的球，所述球也以矩陣圖案布置且形成球柵陣列(BGA)，球座10定位在集成電路(IC)封裝或其它半導體裝置上或以相反配置應用在PCB上。根據非限制性實例，球座10通過形成可暫時或永久地鎖定在一起的帶球座BGA系統而促進焊接點檢查、再加工和故障檢修。對溫度和濕氣敏感的BGA?IC封裝可避免焊料回流溫度以及對允許的總回流數目的限制。所述系統可容許PCB平整度的偏差，且可在拾取與放置機器兼容系統中使用。如所說明的球座的使用不會以類似于傳統球座的方式增加BGA?IC封裝的占用面積。不同材料的熱膨脹系數(CTE)可能失配，且球座和BGA連接系統可基于材料厚度、回火度和叉狀物幾何形狀而順應。如所說明的球座的配置大體消除了對任何BGA焊料或類似材料底部填料的需要，且允許大量球柵陣列(BGA)存在在單個PCB(例如，印刷線路板或類似結構)上。因為可直接檢驗的焊料連接在電測試期間減少了勞動，所以如所描述的連接系統允許較大的成本節約、較高的質量和減少的設計約束。因為x射線常用于推斷連接，所以可直接檢驗的焊料連接還提供較大程度的質量保證。因為傳統上較慢的(手動)BGA再加工程序被減到最少，所以技術勞動也減少。CTE順應性可提供BGA連接的較大可靠性，且通過允許較大的CTE失配而潛在地允許較多種類的BGA襯底，例如，FR-4板上的陶瓷模塊。BGA封裝計數可不受限制。圖1和圖2展示連接BGA的焊球或其它導電球的球座10。球座10包含基部12，基部12大體上呈圓形配置，且具有經配置以嚙合PCB的“外”側14(圖2)和經配置以容置來自BGA的導電球的“內”或相對側16(圖1)。如所說明，輪緣18形成于基-->部12的外邊緣上，且基部的中心部分包含形成“凹坑”的凹痕20，凹痕20在面向球的內側16上用以容置導電球且使導電球定位在所述側的中心處。另一側或“外”側14形成向內的“凹坑”作為凹痕22，凹痕22幫助將焊料芯吸在所述外側14上以補償板翹曲。舉例來說，如果許多球座10以矩陣圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于將集成電路（ＩＣ）封裝安裝在印刷電路板（ＰＣＢ）上的方法，其包括：提供形成球柵陣列（ＢＧＡ）的多個導電球以及相應的多個球座，所述多個導電球以矩陣圖案布置在所述ＩＣ封裝或ＰＣＢ的一者上，所述多個球座以對應的矩陣圖案布置在上面不具有所述ＢＧＡ的相應的另一ＰＣＢ或ＩＣ封裝上，每一球座包括基部，所述基部的一側嚙合相應的ＩＣ封裝或ＰＣＢ，且相對側經配置以容置導電球，且每一球座包含多個叉狀物，所述多個叉狀物緊固到所述基部并從所述基部延伸，且經配置以接納并固持所述導電球以使所述導電球與所述基部接觸；以及　將所述ＩＣ封裝、ＰＣＢ、導電球和球座互連在一起而成為組合件。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2006.7.6 US 11/428,9021.一種用于將集成電路(IC)封裝安裝在印刷電路板(PCB)上的方法，其包括：提供形成球柵陣列(BGA)的多個導電球以及相應的多個球座，所述多個導電球以矩陣圖案布置在所述IC封裝或PCB的一者上，所述多個球座以對應的矩陣圖案布置在上面不具有所述BGA的相應的另一PCB或IC封裝上，每一球座包括基部，所述基部的一側嚙合相應的IC封裝或PCB，且相對側經配置以容置導電球，且每一球座包含多個叉狀物，所述多個叉狀物緊固到所述基部并從所述基部延伸，且經配置以接納并固持所述導電球以使所述導電球與所述基部接觸；以及將所述IC封裝、PCB、導電球和球座互連在一起而成為組合件。2.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括：將每一球座的所述叉狀物形成為包含球嚙合區，所述球嚙合區被配置成大體上球弧形，且其大小經設計以嚙合所述導電球的最大表面區域。3.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括：在每一球座的所述基部上形成凹痕，所述凹痕將導電球容置在一側上，且幫助將焊料芯吸在另一側上以補償板翹曲。4.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括使用微電鑄技術來形成所述球座。5.一種球柵陣列(BGA)連接系統，其包括：集成電路(IC)封裝，其包含形成...

【專利技術屬性】
技術研發人員：史蒂文·C·史密斯，史蒂文·R·斯奈德，
申請(專利權)人：賀利實公司，
類型：發明
國別省市：US