JP2019508908A - Packaging structure with solder balls and method of manufacturing the packaging structure - Google Patents
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Abstract
この出願は、はんだボールを備えたパッケージング構造を提供する。パッケージング構造は、パッケージ本体と、はんだパッドと、補強構造と、はんだボールとを含む。はんだパッドはパッケージ本体の表面に配置され、はんだボールははんだパッドに固定され、補強構造は、はんだボールとはんだパッドとの間の接続の強度を高めるよう、はんだパッドに接続され且つはんだボールに埋め込まれている。この出願は更に、パッケージング構造を製造する方法を提供する。この出願は、はんだボールとパッケージ本体との間の接続の強度を高めて、パッケージング構造の信頼性を確保することができる。
This application provides a packaging structure with solder balls. The packaging structure includes a package body, solder pads, reinforcing structures, and solder balls. Solder pads are disposed on the surface of the package body, solder balls are fixed to the solder pads, and a reinforcing structure is connected to the solder pads and embedded in the solder balls to enhance the strength of the connection between the solder balls and the solder pads It is done. The application further provides a method of manufacturing a packaging structure. This application can increase the strength of the connection between the solder balls and the package body to ensure the reliability of the packaging structure.
Description
本発明は、はんだボールを備えたパッケージング構造、及びパッケージング構造を製造する方法に関する。 The present invention relates to a packaging structure with solder balls and a method of manufacturing the packaging structure.
従来技術において、パッケージング構造はボールグリッドアレイを有し、パッケージング構造は、はんだボールを用いることによって他の素子(例えば、プリント回路板又はチップ)に固定される。例えば、ボールグリッドアレイ(Ball Grid Array;BGA)が、エレクトロニクス製品に広く適用されている。エレクトロニクス製品がより多くの機能を提供するようになるとともにサイズ的に小さくなるにつれ、はんだボールの直径及びはんだボール間の間隔がより小さくなり、主として、落下に対する、温度サイクルに対する、及び温度ショックに対する強さにおいて、エレクトロニクス製品の信頼性を確保することがますます難題となる。すなわち、従来技術におけるパッケージング構造では、はんだボールの小径設計により、はんだボールの強度が低下し、はんだボールとチップとの間又ははんだボールと基板との間の接続の強度が弱くなり、はんだジョイントの信頼性が低くなり、そして、はんだジョイントが破断又は故障しやすくなる。故に、パッケージング構造の信頼性が影響を受け、パッケージング構造の耐用年数が短くなる。 In the prior art, the packaging structure comprises a ball grid array, and the packaging structure is secured to other elements (e.g. printed circuit boards or chips) by using solder balls. For example, Ball Grid Array (BGA) is widely applied to electronic products. As electronic products provide more functionality and become smaller in size, the diameter of the solder balls and the spacing between the solder balls are smaller, mainly due to their resistance to falling, against temperature cycles, and against temperature shocks. It is becoming increasingly difficult to ensure the reliability of electronic products. That is, in the prior art packaging structure, the small diameter design of the solder ball reduces the strength of the solder ball and weakens the strength of the connection between the solder ball and the chip or between the solder ball and the substrate. And the solder joints are prone to breakage or failure. Therefore, the reliability of the packaging structure is affected and the useful life of the packaging structure is shortened.
この出願の実施形態は、エレクトロニクス製品のパッケージング構造の信頼性を確保し、耐用年数を延ばすよう、はんだボールの弱さという技術的問題を解決することを意図する。 Embodiments of this application are intended to solve the technical problem of solder ball weakness so as to ensure the reliability of the packaging structure of the electronic product and to extend the service life.
第1の態様によれば、この出願は、はんだボールを備えたパッケージング構造を開示し、当該パッケージング構造は、パッケージ本体と、はんだパッドと、補強構造と、はんだボールとを含み、はんだパッドはパッケージ本体の表面に配置され、はんだボールははんだパッドに固定され、補強構造は、はんだボールとはんだパッドとの間の接続の強度を高めるよう、はんだパッドに接続され且つはんだボールに埋め込まれる。 According to a first aspect, this application discloses a packaging structure with solder balls, the packaging structure comprising a package body, a solder pad, a reinforcement structure and a solder ball, the solder pad Are disposed on the surface of the package body, the solder balls are fixed to the solder pads, and a reinforcing structure is connected to the solder pads and embedded in the solder balls to enhance the strength of the connection between the solder balls and the solder pads.
この出願では、はんだボールに補強構造が埋め込まれた構造が使用され、その結果、はんだボールとパッケージ本体との間の接続の強度が高められ、パッケージング構造の信頼性が確保され、そして、はんだボールが破砕してもなお補強構造の大きい領域がはんだボールに接続されたままであることができる。故に、この出願は、はんだボールの破砕によってパッケージング構造の故障が発生するという従来技術の問題に対処し、その結果、パッケージング構造とメインボード上のはんだパッドとの間の導通が維持される。さらに、この出願は、はんだパッドのサイズを大きくすることなく、はんだパッドの強度を高めることができる。高い信頼性を要求される製品に適用されるとき、この出願は、高密度コンパクト設計要求を満たすだけでなく、信頼性ある動作環境要求を満たすこともできる。 In this application, a structure in which a reinforcing structure is embedded in the solder ball is used, as a result of which the strength of the connection between the solder ball and the package body is increased, the reliability of the packaging structure is ensured, and the solder Even if the ball fractures, a large area of reinforcement structure can still be connected to the solder ball. Thus, this application addresses the problem of the prior art that fracture of the solder ball causes failure of the packaging structure, as a result of which the conduction between the packaging structure and the solder pads on the main board is maintained. . Furthermore, this application can increase the strength of the solder pad without increasing the size of the solder pad. When applied to products requiring high reliability, this application can not only meet high density compact design requirements, but also meet reliable operating environment requirements.
上記第1の態様を参照するに、第1の取り得る実装において、補強構造は金属ワイヤ構造をしており、補強構造は、半導体金ワイヤボンディングプロセスを用いることによって、はんだパッドの表面上に形成され、且つはんだボールの内部で曲げられる。この実装における金属ワイヤは金ワイヤとすることができ、すなわち、補強構造は、金ワイヤボンディングプロセスを用いることによって、はんだパッドの表面上に形成される。金ワイヤは、良好な強度を有するものであり、電気接続及び電気通信伝送の信頼性を確保することができる。 Referring to the first aspect, in the first possible implementation, the reinforcing structure is a metal wire structure, and the reinforcing structure is formed on the surface of the solder pad by using a semiconductor gold wire bonding process And bent inside the solder ball. The metal wire in this implementation can be a gold wire, ie, the reinforcement structure is formed on the surface of the solder pad by using a gold wire bonding process. Gold wires have good strength and can ensure the reliability of electrical connections and telecommunication transmissions.
上記第1の態様を参照するに、第2の取り得る実装において、補強構造は柱状構造をしている。この実装では、補強構造は、はんだパッドの一部を厚くする方法を使用することによって、又はレーザバンピング技術を用いることによって実装され得る。一般に、はんだパッドはパッケージ本体の基板(又は回路板として参照される)の上に配置される。基板又は回路板の製造において、はんだパッドの表面上に配置されて該表面から突出する補強構造を形成するように、はんだパッドが形成される間にはんだパッドの一部が厚くされる。具体的には、この実装における補強構造は、はんだパッドの中心位置上に配置され得る。 Referring to the first aspect, in the second possible implementation, the reinforcing structure has a columnar structure. In this implementation, the reinforcing structure can be implemented by using a method of thickening a portion of the solder pad or by using a laser bumping technique. In general, the solder pads are disposed on the substrate (or referred to as a circuit board) of the package body. In the manufacture of a substrate or circuit board, a portion of the solder pad is thickened while the solder pad is formed so as to form a reinforcing structure disposed on the surface of the solder pad and protruding from the surface. Specifically, the reinforcement structure in this implementation may be located on the center position of the solder pad.
上記第1の態様又は以上の取り得る実装のいずれか一つを参照するに、第3の取り得る実装において、少なくとも2つの補強構造が存在し、該少なくとも2つの補強構造は、はんだボールの内部に配置され、且つ互いに離隔される。より多量の補強構造が、パッケージング構造の信頼性を高める。 With reference to any one of the first aspect or any of the above possible implementations, in a third possible implementation there are at least two reinforcement structures, said at least two reinforcement structures being internal to the solder ball And are spaced apart from one another. Larger amounts of reinforcement structure increase the reliability of the packaging structure.
上記第1の態様又は以上の取り得る実装のいずれか一つを参照するに、第4の取り得る実装において、補強構造ははんだパッドと同じ材料を使用しており、補強構造及びはんだパッドは1ピース(one-piece)構造に形成される。すなわち、補強構造及びはんだパッドが同一の技術的プロセスにて形成される。これは、製造工程を削減するだけでなく、パッケージ本体のコストも削減する。 With reference to any one of the above first aspect or any of the possible implementations above, in the fourth possible implementation, the reinforcement structure uses the same material as the solder pad, the reinforcement structure and the solder pad It is formed in a one-piece structure. That is, the reinforcing structure and the solder pad are formed in the same technical process. This not only reduces the manufacturing process but also reduces the cost of the package body.
第2の態様によれば、この出願は、パッケージング構造を製造する方法を提供し、当該方法は、パッケージ本体の表面上にはんだパッドを製造する工程と、はんだパッドの表面上に補強構造を製造する工程と、はんだボールを形成して該はんだボールに補強構造を埋め込むように、はんだパッドの表面上にボールを配置する工程とを含む。 According to a second aspect, this application provides a method of manufacturing a packaging structure, the method comprising the steps of manufacturing a solder pad on the surface of the package body and a reinforcing structure on the surface of the solder pad. Manufacturing and disposing the ball on the surface of the solder pad so as to form the solder ball and embed the reinforcement structure in the solder ball.
上記第2の態様を参照するに、第1の取り得る実装において、補強構造は、半導体金ワイヤボンディングプロセスを用いることによって、はんだパッドの表面上に製造され、且つ、ボールを配置する工程が完了した後に、補強構造がはんだボールの内部で曲げられる。 Referring to the second aspect, in the first possible implementation, the reinforcing structure is manufactured on the surface of the solder pad by using a semiconductor gold wire bonding process and the process of placing the ball is completed After that, the reinforcing structure is bent inside the solder ball.
上記第2の態様又は上記第2の態様の第1の取り得る実装を参照するに、第2の取り得る実装において、はんだボールは、レーザボールプレースメントによって補強構造の周りに巻き付けられる。 Referring to the second possible embodiment or the first possible implementation of the second embodiment, in a second possible implementation, the solder balls are wound around the reinforcing structure by means of laser ball placement.
上記第2の態様又は上記第2の態様の以上の取り得る実装のいずれか一つを参照するに、第3の取り得る実装において、はんだパッドの表面上に補強構造を製造するプロセスにて少なくとも2つの補強構造が製造され、該少なくとも2つの補強構造は互いに離隔される。 With reference to the second aspect or any one of the above possible implementations of the second aspect, in a third possible implementation, at least in a process of manufacturing a reinforcing structure on the surface of the solder pad Two reinforcing structures are produced, the at least two reinforcing structures being spaced apart from one another.
上記第2の態様又は上記第2の態様の以上の取り得る実装のいずれか一つを参照するに、第4の取り得る実装において、補強構造は金ワイヤであり、該金ワイヤの長さは0.2mmから0.3mmの範囲である。 With reference to the second aspect or any one of the above possible implementations of the second aspect, in the fourth possible implementation, the reinforcing structure is a gold wire and the length of the gold wire is It is in the range of 0.2 mm to 0.3 mm.
上記第2の態様を参照するに、第5の取り得る実装において、補強構造は、はんだパッドの一部を厚くする方法を用いることによって、はんだパッドの表面上に製造される。 With reference to the second aspect, in a fifth possible implementation, the reinforcing structure is manufactured on the surface of the solder pad by using a method of thickening a portion of the solder pad.
上記第2の態様を参照するに、第6の取り得る実装において、補強構造は、レーザバンピング技術を用いることによって、はんだパッドの表面上に製造される。 Referring to the second aspect, in a sixth possible implementation, the reinforcing structure is manufactured on the surface of the solder pad by using a laser bumping technique.
上記第2の態様の第5又は第6の取り得る実装を参照するに、第7の取り得る実装において、補強構造は柱状構造をしている。 Referring to the fifth or sixth possible implementation of the second aspect, in the seventh possible implementation, the reinforcing structure has a columnar structure.
上記第2の態様の第5、第6、又は第7の取り得る実装を参照するに、第8の取り得る実装において、はんだパッドの表面上に補強構造を製造するプロセスにて少なくとも2つの補強構造が製造され、該少なくとも2つの補強構造は互いに離隔される。 Referring to the fifth, sixth, or seventh possible implementations of the second aspect, in the eighth possible implementations, at least two reinforcements in the process of manufacturing the reinforcing structure on the surface of the solder pad A structure is manufactured, the at least two reinforcing structures being spaced apart from one another.
この出願の実施形態における又は従来技術における技術的ソリューションをいっそう明瞭に説明するため、以下、実施形態を説明するのに必要な添付の図を簡単に紹介する。明らかなように、以下に説明される添付の図は、単に、この出願の幾つかの実施形態を示すものであり、当業者はなおも、創作努力なく、これら添付の図から他の図を得ることができる。
以下、この出願の実施形態内の添付図面を参照して、この出願の実施形態における技術的ソリューションを明瞭且つ十分に説明する。明らかなように、説明される実施形態は、この出願の実施形態のうちの、単に一部であって、全てではない。この出願のこれらの実施形態に基づいて創作努力なく得られる他の実施形態は全て、この出願の保護範囲に入るものである。 The following clearly and completely describes the technical solutions in the embodiments of the present application with reference to the accompanying drawings in the embodiments of the present application. As will be apparent, the described embodiments are merely some, but not all, of the embodiments of the present application. All other embodiments obtained without creative effort based on these embodiments of this application are within the protection scope of this application.
この出願は、はんだボールを備えたパッケージング構造に関する。図1及び図2に示すように、はんだボールを備えたパッケージング構造は、パッケージ本体10と、はんだパッド20と、補強構造30と、はんだボール40とを含んでいる。パッケージ本体10は、BGAチップ又は他のタイプのチップとし得る。はんだパッド20は、パッケージ本体10の表面に配置されている。これは、パッケージ本体10が基板又は回路板を含み、はんだパッド20が該基板又は回路板の表面に配置されているとして理解されてもよい。はんだパッド20は、基板又は回路板の表面に配置されて該表面から突出してもよいし、あるいは、基板又は回路板に作られた溝の中に配置されてもよい。この実装では、はんだパッド20の表面は、基板又は回路板の表面と同じ高さである。補強構造30は、はんだパッド20の表面上に配置され、はんだボール40は、はんだパッド20に固定されている。故に、補強構造30は、はんだボール40とはんだパッド20との間の接続の強度を高めるように、はんだパッド20に接続されるとともに、はんだボール40に埋め込まれている。具体的には、補強構造30は、はんだパッド20の表面上に配置されている。補強構造30は、導電性を有する金属材料又は導電材料で製造されることができ、補強構造30の強度及び硬度の双方が、はんだボール40の強度よりも高い。
This application relates to a packaging structure with solder balls. As shown in FIGS. 1 and 2, the packaging structure with solder balls includes a
この出願において、はんだボール40に補強構造30が埋め込まれた構造が使用され、その結果、はんだボール40とパッケージ本体10との間の接続の強度が高められ、パッケージング構造の信頼性が確保され、そして、はんだボール40が破砕してもなお補強構造30の大きい領域がはんだボール40に接続されたままであることができる。故に、この出願は、はんだボール40の破砕によってパッケージング構造の故障が発生するという従来技術の問題に対処し、その結果、パッケージング構造とメインボード上のはんだパッドとの間の導通が維持される。さらに、この出願は、はんだパッド20のサイズを大きくすることなく、はんだパッド20の強度を高めることができる。高い信頼性を要求される製品に適用されるとき、この出願は、高密度コンパクト設計要求を満たすだけでなく、信頼性ある動作環境要求を満たすこともできる。
In this application, a structure in which the reinforcing
一実装において、図1に示すように、補強構造30は金属ワイヤ構造をしており、補強構造30は、半導体金ワイヤボンディングプロセスを用いることによって、はんだパッド20の表面上に形成され、且つはんだボール40の内部で曲げられる。この実装における金属ワイヤは金ワイヤとすることができ、すなわち、補強構造30は、金ワイヤボンディングプロセスを用いることによって、はんだパッド20の表面上に形成される。金ワイヤは、良好な強度を有するものであり、電気接続及び電気通信伝送の信頼性を確保することができる。
In one implementation, as shown in FIG. 1, reinforcing
他の一実装において、図2に示すように、補強構造30は柱状構造をしており、それは具体的には角柱又は円柱とし得る。この実装では、補強構造30は、はんだパッド20の一部を厚くする方法を使用することによって、又はレーザバンピング技術を用いることによって実装され得る。一般に、はんだパッド20はパッケージ本体10の基板(又は回路板として参照される)の上に配置される。基板又は回路板の製造において、はんだパッド20の表面上に配置されて該表面から突出する補強構造30を形成するように、はんだパッド20が形成される間にはんだパッド20の一部が厚くされる。具体的には、この実装における補強構造30は、はんだパッド20の中心位置上に配置され得る。
In another implementation, as shown in FIG. 2, the reinforcing
一実装において、少なくとも2つの補強構造30が存在し、該少なくとも2つの補強構造30は、はんだボール40の内部に配置され、且つ互いに離隔される。より多量の補強構造30が、パッケージング構造の信頼性を高める。
In one implementation, at least two reinforcing
一実装において、補強構造30ははんだパッド20と同じ材料を使用しており、補強構造30及びはんだパッド20は1ピース構造に形成される。すなわち、補強構造30及びはんだパッド20が同一の技術的プロセスにて形成される。これは、製造工程を削減するだけでなく、パッケージ本体10のコストも削減する。
In one implementation, the reinforcing
この出願は更に、パッケージング構造を製造する方法を提供する。この出願に従った製造方法を、図1及び図2に示した構造を参照することによって説明する。この出願に従ったパッケージング構造を製造する方法は、
パッケージ本体10の表面上にはんだパッド20を製造する工程と、
はんだパッド20の表面上に補強構造30を製造する工程であり、一実装において、はんだパッド20の表面上に補強構造30を製造するプロセスにて少なくとも2つの補強構造30が製造され、該少なくとも2つの補強構造30は互いに離隔される、工程と、
はんだボール40を形成して該はんだボール40に補強構造30を埋め込むように、はんだパッド20の表面上にボールを配置する工程と、
を含む。
The application further provides a method of manufacturing a packaging structure. A method of manufacture according to this application will be described by reference to the structures shown in FIGS. The method of manufacturing the packaging structure according to this application is:
Manufacturing a
Manufacturing the reinforcing
Placing the ball on the surface of the
including.
一実装において、この出願によれば、補強構造30は、半導体金ワイヤボンディングプロセスを用いることによって、はんだパッド20の表面上に製造され、且つ、ボールを配置する工程が完了した後に、補強構造30がはんだボール40の内部で曲げられる。この実装では、補強構造30は金ワイヤであり、該金ワイヤの長さは0.2mmから0.3mmの範囲である。
In one implementation, according to this application, the reinforcing
また、この出願において、はんだボール40は、レーザボールプレースメントによって補強構造30の周りに巻き付けられる。
Also in this application, the
他の一実装において、この出願によれば、補強構造30は、はんだパッド20の一部を厚くする方法を用いることによって、はんだパッド20の表面上に製造され、あるいは、補強構造30は、レーザバンピング技術を用いることによって、はんだパッド20の表面上に製造される。
In another implementation, according to this application, the reinforcing
図3を参照するに、図3は、この出願に従ったはんだボールを備えたパッケージング構造がメインボード50上に搭載されることを例示する概略図である。はんだボール40が、メインボード50の表面にマウントされている。理解され得ることには、メインボード50の表面にはんだパッド(図示せず)が配置されており、この出願に従ったはんだボールを備えたパッケージング構造が、メインボード50の表面上に逆さに搭載され、そして、はんだボール40を用いることによってメインボード50上のはんだパッドに接続されることで、メインボードとパッケージ本体10との間の電気接続が確立される。この出願に従ったはんだボールを備えたパッケージング構造に破壊的な衝撃(例えば、落下)を被るとき、補強構造30が埋め込まれているので、はんだボール40が破砕しても、なおも補強構造30の大きい領域がはんだボール40に接続されたままであることができる。この図において、はんだボール40は黒で示されており、はんだボール内の白い亀裂が破砕領域Aである。はんだボール40の底部(即ち、はんだボール40とパッケージ本体10との間のジョイント)が完全に破砕するケースはめったに発生しない。故に、この出願は、パッケージ本体10とメインボード50との電気接続に対するはんだボール40の破砕の影響を抑制し、パッケージ本体10とメインボード50との間の導通を維持することができる。
Referring to FIG. 3, FIG. 3 is a schematic view illustrating that the packaging structure provided with the solder balls according to the present application is mounted on the
最後に、言及しておくべきことには、以上の実施形態は、単に、この出願の技術的ソリューションを説明することを意図したものであり、この出願を限定するものではない。この出願は、以上の実施形態を参照して詳細に説明されているが、当業者が理解するはずのことには、この説明はこの出願の保護範囲を限定することを意図したものではない。この出願にて開示された技術範囲内で当業者によって容易に考え付かれる如何なる変形又は置換も、この出願の保護範囲に入るものである。故に、この出願の保護範囲は、請求項の保護範囲次第のものである。 Finally, it should be mentioned that the above embodiments are merely intended to illustrate the technical solution of this application, and not to limit this application. Although this application is described in detail with reference to the above embodiments, this description is not intended to limit the protection scope of this application, as it should be understood by those skilled in the art. Any variation or substitution readily considered by a person skilled in the art within the technical scope disclosed in this application falls within the protection scope of this application. Therefore, the protection scope of this application depends on the protection scope of the claims.
Claims (14)
前記はんだパッドの表面上に補強構造を製造することと、
はんだボールを形成して該はんだボールに前記補強構造を埋め込むように、前記はんだパッドの前記表面上にボールを配置することと、
を有するパッケージング構造を製造する方法。 Manufacturing solder pads on the surface of the package body;
Manufacturing a reinforcing structure on the surface of the solder pad;
Placing a ball on the surface of the solder pad so as to form a solder ball and embed the reinforcing structure in the solder ball;
A method of manufacturing a packaging structure having:
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