本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種BGA(Ball Grid Array，球柵陣列)及半導(dǎo)體封裝。

背景技術(shù)：

對(duì)于半導(dǎo)體芯片的封裝，增加的產(chǎn)品復(fù)雜度一般轉(zhuǎn)化為需要更大數(shù)量的用于信號(hào)與電源的I/O(Input/output，輸入/輸出)端。但是，成本壓力要求反對(duì)增加封裝尺寸。例如，流行的BGA封裝通過在增加球的數(shù)量的同時(shí)，降低球的尺寸和球之間的間距，來響應(yīng)這些矛盾的要求。

BGA一般包括：焊料球陣列，固定至IC(Integrated Circuit，集成電路)封裝的底部上的多個(gè)引腳，用以將該IC封裝電性地連接至PCB(Print Circuit Board，印刷電路板)。接著，該IC封裝放置在該P(yáng)CB上，該P(yáng)CB具有在圖案中的并且匹配IC封裝上的焊料球陣列的多個(gè)銅導(dǎo)電墊。加熱該些焊料球以導(dǎo)致其融化。當(dāng)焊料冷卻及凝固時(shí)，變硬的焊料機(jī)械地將IC封裝貼附于PCB。

于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，需要不斷地提供BGA封裝的改進(jìn)結(jié)構(gòu)或布局，以符合半導(dǎo)體封裝的小型化、緊湊化、輕型化及薄型化趨勢(shì)。于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，也需要不斷地提供改進(jìn)的用于BGA封裝的結(jié)構(gòu)或布局，該結(jié)構(gòu)或布局能夠于有限的封裝表面區(qū)域中，容納最大數(shù)量的具有預(yù)定的間距的球。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種球珊陣列及半導(dǎo)體封裝，其相比于現(xiàn)有技術(shù)，可以于相同的給定區(qū)域內(nèi)容納更多數(shù)量的球。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種球柵陣列，用于集成電路封裝，包括：連接點(diǎn)陣列，包括：具有六邊形圖案的基本單元，且該基本單元于該集成電路封裝的部分中重復(fù)。

其中，該連接點(diǎn)陣列設(shè)置為交錯(cuò)的圖案。

其中，該連接點(diǎn)陣列中的多個(gè)連接點(diǎn)為多個(gè)焊球，安裝于該集成電路封裝的底面上。

其中，該多個(gè)焊球以固定的間距設(shè)置。

其中，該基本單元包括：7個(gè)球，該7個(gè)球包括：位于該六邊形圖案的中心的球以及圍繞在該中心的球周圍的六個(gè)其他的球。

其中，該中心的球與該六個(gè)其他的球等距離。

其中，該7個(gè)球中任意三個(gè)彼此相鄰的球的中心之間的夾角小于90°；

其中，該7個(gè)球中任意三個(gè)彼此相鄰的球的中心之間的夾角為60°。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種球柵陣列，用于集成電路封裝，包括：多個(gè)第一連接點(diǎn)，位于第一區(qū)域中的陣列中，以形成第一連接點(diǎn)陣列，其中該第一連接點(diǎn)陣列按照方柵形圖案或者矩形圖案排列；以及多個(gè)第二連接點(diǎn)，位于第二區(qū)域中的陣列中，以形成第二連接點(diǎn)陣列，其中該第二連接點(diǎn)陣列包括：具有六邊形圖案的基本單元。

其中，該多個(gè)第一連接點(diǎn)中的兩個(gè)連接點(diǎn)之間的間隔為第一間距，以及該多個(gè)第二連接點(diǎn)中的兩個(gè)連接點(diǎn)之間的間隔為第二間距，且該第一間距與該第二間距相同或者不同。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種半導(dǎo)體封裝，包括：半導(dǎo)體晶粒；成型材料，覆蓋該半導(dǎo)體晶粒；以及連接點(diǎn)陣列，包括：至少一個(gè)具有六邊形圖案的基本單元，且該基本單元位于該半導(dǎo)體晶粒的表面。

其中，該連接點(diǎn)陣列排列為交錯(cuò)的圖案。

其中，該連接點(diǎn)陣列中的多個(gè)連接點(diǎn)為多個(gè)焊球。

其中，該多個(gè)焊球以固定的間距設(shè)置。

其中，該基本單元包括：7個(gè)球，該7個(gè)球包括：位于該六邊形圖案的中心的球以及圍繞在該中心的球周圍的六個(gè)其他的球。

其中，該中心的球與該六個(gè)其他的球等距離。

其中，該7個(gè)球中任意三個(gè)彼此相鄰的球的中心之間的夾角小于90°；

其中，該7個(gè)球中任意三個(gè)彼此相鄰的球的中心之間的夾角為60°。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是：

以上實(shí)施例，其中的連接點(diǎn)陣列包括：具有六邊形圖案的基本單元。由于該基本單元采用六邊形圖案，而非現(xiàn)有的方柵形圖案或者矩形圖案，因此相比于現(xiàn)有技術(shù)，可以于相同的給定區(qū)域內(nèi)容納更多數(shù)量的球。

附圖說明

包含附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，以及將該附圖納入本說明書中并且構(gòu)成本說明書的一部分。附圖示意了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同以下描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中：

圖1為橫截面示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的BGA封裝；

圖2為布局示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖1中的BGA球的結(jié)構(gòu)；以及

圖3為布局示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的BGA球的混合結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例涉及一種BGA封裝的結(jié)構(gòu)與布局，該BGA封裝的結(jié)構(gòu)與布局能夠于給定的封裝區(qū)域，容納更多數(shù)量的具有預(yù)定的間距(pitch)的球(或者凸塊)。

在本發(fā)明實(shí)施例的以下詳細(xì)描述中，參考了附圖，該附圖構(gòu)成了本發(fā)明的一部分。并且在附圖中，示出了本發(fā)明可實(shí)踐的特定優(yōu)先實(shí)施例。

充分詳細(xì)地描述這些實(shí)施例以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`這些實(shí)施例。并且能夠理解：在不脫離本發(fā)明的精神及范圍內(nèi)，可以使用其他的實(shí)施例并且對(duì)這些實(shí)施例做出機(jī)械上的、化學(xué)上的、電性上的及程序上的改變。因此，以下的詳細(xì)描述并不作為限制，并且本發(fā)明實(shí)施例的范圍僅由所附的權(quán)利要求定義。

此中使用的術(shù)語(yǔ)“晶圓”和“基底”包括：任意具有露出的表面的結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，例如層可以沉積在該表面上，以形成諸如RDL(Redistribution Layer，重分布層)等電路結(jié)構(gòu)。術(shù)語(yǔ)“基底”可以理解為包含但不限于：半導(dǎo)體晶圓。術(shù)語(yǔ)“基底”也用于指處于工藝期間的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，并且可以包括：其他的已制造于其上的層。貫穿說明書，術(shù)語(yǔ)“晶?！?、“芯片”、“半導(dǎo)體芯片”及“半導(dǎo)體晶?！笨苫Q使用。貫穿說明書，術(shù)語(yǔ)“焊料球(solder ball)”，“BGA球”及“球”可互換使用。

注意，出于解釋說明的目的，在此中描述了根據(jù)本發(fā)明教示的含有BGA的封裝?？梢岳斫?，本發(fā)明的教示可應(yīng)用于所有含有BGA的封裝，例如CSP(Chip Scale Package，芯片尺寸封裝)BGA、CBGA(Ceramic BGA，陶瓷BGA)，等等。例如，本發(fā)明的教示也可以延伸至LGA(Land Grid Array，平面刪格陣列)封裝。LGA封裝為標(biāo)準(zhǔn)的不具有球形焊料球(sphere shaped solder ball)的BGA封裝?？商鎿Q的，通過在封裝基底處應(yīng)用焊膏(solder paste)來形成代替焊料球的焊料面，以單獨(dú)地形成LGA焊料互連。本發(fā)明可以應(yīng)用至所有類型的具有大量I/O引腳數(shù)的封裝，例如扇出(fan out)封裝或者封裝上封裝(Package-on-package，PoP)。

圖1為橫截面示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的BGA封裝。如圖1所示，該BGA封裝1(或者也可以是集成電路封裝或者半導(dǎo)體封裝)包括：半導(dǎo)體晶粒20，其主動(dòng)面20a朝向下。在該主動(dòng)面20a上提供了多個(gè)I/O墊21，這些I/O墊21包括但不限于：信號(hào)墊、接地墊及電源墊?？蛇x地，該主動(dòng)面20a可以由鈍化層22覆蓋，該鈍化層22例如為氮化硅、氧化硅或者聚酰亞胺(polymide)，但不限制于此。該半導(dǎo)體晶粒20可被成型材料(molding compound，也可稱為模塑料)30圍繞。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在該成型材料30的底面及半導(dǎo)體晶粒20的主動(dòng)面20a上提供了重新布線(re-wiring)結(jié)構(gòu)10。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該重新布線結(jié)構(gòu)10包括但不限制于：于介電層120中制造的至少一個(gè)RDL110。該介電層120可以由有機(jī)材料形成或無機(jī)材料形成，該有機(jī)材料包括：聚合物基材料，該無機(jī)材料包括：SiN_X、SiO_X、石墨烯，等等。在一些實(shí)施例中，該介電層120可為高k值介電層(k為介電層的介電常數(shù))。在其他一些實(shí)施例中，該介電層120可以由光敏材料形成，該光敏材料包括：干膜光阻(dry film photoresist)或者貼膜(taping film)?？梢岳斫獾氖?，RDL110及介電層120的層數(shù)取決于設(shè)計(jì)要求，并且不限制于在該附圖中所示出的層。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體晶粒20可以通過形成于各個(gè)I/O墊21上的多個(gè)銅凸塊24，來電性連接至重新布線結(jié)構(gòu)10。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可選地，在半導(dǎo)體晶粒20周圍可以提供多個(gè)穿模通孔(Through Mold Via，TMV)35。TMV35可以包括：銅柱，但不限制于此。TMV35穿透成型材料30并且電性連接至重新布線結(jié)構(gòu)10?？蛇x地，組件60(例如為無源組件)可以安裝于該成型材料30上并且可以通過TMV35電性連接至該重新布線結(jié)構(gòu)10。在其他實(shí)施例中，芯片封裝可以安裝于該成型材料30上并且可以通過TMV35電性連接至該重新布線結(jié)構(gòu)10，從而形成PoP結(jié)構(gòu)。例如，上述的芯片封裝可以為含有多個(gè)堆疊的DRAM晶粒的DRAM芯片封裝。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在重新布線結(jié)構(gòu)10的底面上，可以提供鈍化層(或焊料掩膜)140。在鈍化層140中提供了多個(gè)開口(沒有明確地示出)，以露出在RDL結(jié)構(gòu)中的各自的焊料墊(或球墊)110a。多個(gè)用于進(jìn)一步連接的BGA球(或焊料球)50設(shè)置在該各自的焊料墊上。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，BGA球50以預(yù)定的間距(pitch)P排列，其中間距P可以為相鄰兩個(gè)BGA球中心之間的距離。

請(qǐng)參考圖2并簡(jiǎn)略地參考圖1。圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的布局示意圖，示出了圖1中的BGA球50的結(jié)構(gòu)?？梢岳斫猓景l(fā)明可以應(yīng)用于如圖1所示意的BGA封裝中的其他層或者任意的電路連接點(diǎn)，例如，凸塊24或者凸塊墊設(shè)計(jì)的布局或者排列。如圖2所示，示意了BGA球的布局結(jié)構(gòu)100。在各自的焊料墊(未在附圖中示出)上布置多個(gè)球(如BGA球)50，其中焊料墊設(shè)置在BGA封裝1的底面上。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)球50排列為具有交錯(cuò)圖案的陣列。

出于簡(jiǎn)化目的，在該圖示中，僅示出了7行(r1～r7)球50。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，奇數(shù)行r1，r3，r5，r7中的球沿參考軸y軸對(duì)齊，偶數(shù)行r2，r4，r6中的球沿參考軸y軸對(duì)齊，并且該7行中任意兩相鄰行中的球不沿參考軸y軸對(duì)齊，從而形成具有交錯(cuò)的球圖案的陣列。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)球50包括：球集群(cluster of ball)5，于球柵陣列中重復(fù)，其中該球集群5也可以稱為基本單元。例如，每個(gè)球集群5可以包括：7個(gè)球50a～50g，排列在具有六邊形圖案的基本單元中。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)BGA球50排列在源于具有六邊形圖案的基本單元的陣列中，其中該基本單元包括：球50a～50g。另外，該基本單元在BGA封裝1的底面的至少一個(gè)或更多的部分中重復(fù)出現(xiàn)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，球50a，位于具有六邊形圖案的基本單元的中心位置，與其他六個(gè)球50b～50g等距離。球50a～50g以固定的間距P排列。在集群5中，任意三個(gè)彼此相鄰的球50(例如：50a,50b,50c)的中心之間的夾角小于90°，例如為60°。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，兩個(gè)相鄰行(如r2與r3)中的球具有最小的間距P。

當(dāng)相比于現(xiàn)有的方柵形圖案(square grid-shaped pattern)，該方柵形圖案中的BGA球之間具有相同的最小距離。本發(fā)明的具有六邊形圖案的基本單元能夠于給定區(qū)域內(nèi)具有更高的BGA球密度以及更高的迂回布線(escape routing)。例如，在圖2中，給定區(qū)域A能夠容納12個(gè)球，而對(duì)于現(xiàn)有的具有相同間距的方柵形圖案的BGA陣列，該相同的給定區(qū)域A僅能容納9個(gè)球。

圖3為布局示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的BGA球的混合結(jié)構(gòu)或者布局。如圖3所示，示意了IC封裝的部分底面。BGA球501和502的混合結(jié)構(gòu)設(shè)置于IC封裝的底面上。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，BGA球501在區(qū)域101中排列，BGA球 502在區(qū)域102中排列。區(qū)域101可以靠近區(qū)域102，但不限制于此。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，區(qū)域101中的BGA球501按照現(xiàn)有的方柵形圖案或者矩形圖案排列。球501a與球501b延參考軸x軸具有間距P，以及球501a與球501c延參考軸y軸具有間距P。參考軸x軸中的間距等于參考軸y軸中的間距。45°拐角的球501d通過因子√2(2的平方根)進(jìn)一步遠(yuǎn)離該球501a，換句話說，球501a與球501d之間的間距為√2P。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，區(qū)域102中的BGA球502按照?qǐng)D2所示的六邊形圖案排列。球502也以預(yù)定間距P排列。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，具有球501的方柵形圖案或矩形圖案可以適用于要求高對(duì)稱性的區(qū)域101，但是不限制于此。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，球502的六邊形圖案可以適用于要求更高球密度的區(qū)域102，但是不限制于此。另外，在所示的實(shí)施例中，盡管區(qū)域101中的間距與區(qū)域102中的間距相同，但是可以理解的是，在其他實(shí)施例中，區(qū)域101中的間距可以不相同于區(qū)域102中的間距。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。