BGA芯片固定结构pdf

  本申请实施例提供BGA芯片固定结构，包括PCB板和BGA芯片，PCB板所对应的BGA芯片区域设有若干个胶体，PCB板与BGA芯片的基板之间通过坍塌焊球连接，胶体的固化温度小于坍塌焊球的熔化温度。本申请实施例通过固化了的胶体的粘合力控制BGA芯片的基板与PCB板之间的高温形变所造成的间隙，温度继续升高，焊球开始熔化，因为焊球已预坍塌，焊接中不再坍塌，可避免坍塌中芯片的重力冲击。

  (19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 CN 218499349 U (45)授权公告日 2023.02.17 (21)申请号 1.6 (22)申请日 2022.07.26 (73)专利权人 新华三技术有限公司合肥分公司 地址 230001 安徽省合肥市高新区创新大 道2800号创新产业园二期J1楼A座5-9 层 (72)发明人 姜田子 (51)Int.Cl. H05K 1/18 (2006.01) 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (54)实用新型名称 BGA芯片固定结构 (57)摘要 本申请实施例提供BGA芯片固定结构，包括 PCB板和BGA芯片，PCB板所对应的BGA芯片区域设 有若干个胶体，PCB板与BGA芯片的基板之间通过 坍塌焊球连接，胶体的固化温度小于坍塌焊球的 熔化温度。本申请实施例通过固化了的胶体的粘 合力控制BGA芯片的基板与PCB板之间的高温形 变所造成的间隙，温度继续升高，焊球开始熔化， 因为焊球已预坍塌，焊接中不再坍塌，可避免坍 塌中芯片的重力冲击。 U 9 4 3 9 9 4 8 1 2 N C CN 218499349 U 权利要求书 1/1页 1.BGA芯片固定结构，包括PCB板和BGA芯片，其特征是，所述PCB板所对应的BGA芯片 区域设有若干个胶体，所述PCB板与BGA芯片的基板之间通过坍塌焊球连接，所述胶体的固 化温度小于坍塌焊球的熔化温度。 2.依据权利要求1所述的BGA芯片固定结构，其特征是，所述胶体通过回流焊接方式 固化。 3.依据权利要求1所述的BGA芯片固定结构，其特征是，所述BGA芯片基板的边角区域 或中间区域设有胶体。 4.依据权利要求1所述的BGA芯片固定结构，其特征是，所述胶体固化后的高度小于 等于坍塌焊球的高度。 5.依据权利要求1或3所述的BGA芯片固定结构，其特征是，所述胶体设置在BGA芯片 变形区域的中间区域或边角区域。 6.依据权利要求5所述的BGA芯片固定结构，其特征是，BGA芯片的基板面积覆盖胶体 所围面积。 7.依据权利要求1或3所述的BGA芯片固定结构，其特征是，所述胶体呈对称分布。 8.依据权利要求1或3所述的BGA芯片固定结构，其特征是，所述胶体的固化温度和 PCB板的T临界温度相同，且胶体的固化时间不小于30秒，且小于等于90秒。 9.依据权利要求1所述的BGA芯片固定结构，其特征是，所述胶体固化后的热膨胀系 数与PCB板和/或BGA芯片焊点的热膨胀系数相同。 2 2 CN 218499349 U 说明书 1/4页 BGA芯片固定结构 技术领域 [0001] 本申请涉及通讯设备技术领域，尤其涉及BGA芯片固定结构。 背景技术 [0002] BGA芯片包括基板和位于基板上的DIE裸晶体。 [0003] 随着用户对设备需求慢慢的变多，BGA芯片所集成的功能也慢慢变得复杂，尺寸越来越 大，向着100mm*100mm超大尺寸发展，因此芯片的重量也慢慢变得重，普遍达到100多克，甚至 达到200克。芯片所包含的DIE裸晶体的数量从一个往多个集成。导致目前BGA芯片存在下述 两个问题。 [0004] 问题一：BGA芯片的平面度超过标准 [0005] 常规BGA芯片的平面度一般不超过0.2mm，而超大的BGA芯片平面度是基板形变和 焊球的尺寸公差累计导致的，往往会超过0.3mm，很容易导致焊接中部分焊球无法接触焊 料而空焊。 [0006] 问题二：BGA芯片在高温时的热变形严重 [0007] BGA芯片由于重量重，高温下容易变形。当芯片发生“‑”变形(V形)时，芯片中心下 压，四边角翘起，变形达到一定量时，这个芯片的重量就集中在中心区域。当BGA芯片焊点的 焊球让高温熔化液态后，在芯片整个重力作用下，中心区域焊球被压扁后出现连锡，边角则 因为翘起而空焊；反之，当芯片发生“+”变形(倒V形)时，芯片的重力大多分布在到边角的焊球 上，边角的焊球容易被压扁而连锡，中心则因为翘起而空焊。而由于尺寸变大，这种变形不 仅仅是简单的V形或倒V形，还可能是M形或W形等组合变形。如图1为芯片发生“‑”变形，如图 2所示为芯片发生“+”变形。 [0008] 现有对“+”变形的BGA芯片，采用在BGA芯片的四个边角/中间垫一定高度的支撑柱 (高温不会熔化坍塌)，防止芯片形变后把焊球压扁而连锡，但对于“‑”变形的BGA芯片没有 好的方案。而且没办法改善和解决芯片平面度以及尤其引起的空焊问题，此外对于支撑柱的 精度要求也很高。 发明内容 [0009] 为克服有关技术中存在的问题，本申请提供了BGA芯片固定结构。 [0010] 本申请实施例提供了BGA芯片固定结构，包括PCB板和BGA芯片，PCB板所对应的BGA 芯片区域设有若干个胶体，PCB板与BGA芯片的基板之间通过坍塌焊球连接，胶体的固化温 度小于坍塌焊球的熔化温度。通过固化了的胶体的粘合力控制BGA芯片的基板与PCB板之间 的高温形变所造成的间隙，温度继续升高，焊球开始熔化，因为焊球已预坍塌，焊接不再坍 塌，可避免坍塌中芯片的重力冲击。 [0011] 优选的，胶体通过回流焊接方式固化。回流焊接温度容易控制，胶体熔化高度容易 控制。 [0012] 优选的，BGA芯片的基板的边角区域或中间区域也设有胶体。均衡地分担BGA芯片 3 3 CN 218499349 U 说明书 2/4页 的重量。 [0013] 优选的，胶体固化后的高度小于或等于坍塌焊球的高度。有效支撑或拉伸BGA芯 片，防止BGA芯片变形。 [0014] 优选的，胶体设置在BGA芯片变形区域的中间区域或边角区域。对变形区域做有效 地支撑或紧固，防止BGA芯片变形。 [0015] 优选的，BGA芯片的基板面积覆盖胶体所围面积。有效利用胶体对BGA芯片做支撑 或紧固。 [0016] 优选的，胶体呈对称分布。平衡BGA芯片的支撑力或紧固力。 [0017] 优选的，胶体的固化温度和PCB板的T临界温度相同，且胶体的固化时间大于等 于30秒，且小于等于90秒。胶体固化温度和PCB板的T临界温度相同，防止PCB板熔化，且 固化时间不能太短，粘合不牢靠，固化时间不能太长，导致熔化后胶体高度过低，失去了支 撑或紧固作用。 [0018] 优选的，胶体固化后的热膨胀系数与PCB板和/或BGA芯片焊点的热膨胀系数相同。 这样在固化和焊接结束冷却后，胶体以及PCB板和BGA芯片不会因为胀缩程度不同而影响平 面度。 [0019] 本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果： [0020] 本申请实施例通过固化了的胶体的粘合力控制BGA芯片的基板与PCB板之间的高 温形变所造成的间隙，温度继续升高，焊球开始熔化，因为焊球已预坍塌，焊接时不再坍塌， 可避免坍塌中芯片的重力冲击。 [0021] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不 能限制本申请。 附图说明 [0022] 此处的附图被并入申请中并构成本申请的一部分，示出了符合本申请的实施例， 并与申请一起用于解释本申请的原理。 [0023] 图1是BGA芯片“‑”变形示意图； [0024] 图2是BGA芯片“+”变形示意图； [0025] 图3是本申请BGA芯片与PCB板固定结构示意图； [0026] 图4是图3的受力分析图。 [0027] 附图标记： [0028] PCB板‑1；DIE裸晶体‑21；基板‑22；胶体‑3；坍塌焊球‑4 [0029] 说明：BGA芯片包括DIE裸晶体21和基板22。 具体实施方式 [0030] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及 附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例 中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附 权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。 [0031] 为解决背景技术中存在的问题，本申请实施例提供了BGA芯片固定结构，如图3所 4 4 CN 218499349 U 说明书 3/4页 示，包括PCB板1和BGA芯片。BGA芯片包括基板22和DIE裸晶体21，DIE裸晶体21焊接在基板22 上。基板2通过坍塌焊球4与PCB板1焊接固定。这里的坍塌焊球为预制的坍塌焊球。 [0032] 预坍塌焊球的制备方案： [0033] 1)芯片封装厂在芯片植球环节把原先焊球放置在基板上进行回流，焊球植到芯片 基板上后，翻转过来，焊球压在芯片基板下，再通过平整的载板(陶瓷、高温玻璃等不粘锡形 变小的材料)过回流，达到芯片底部焊球的坍塌形态。 [0034] 2)制造厂自行制备，将常规芯片放在平整的载板(陶瓷、高温玻璃等不粘锡形变小 的材料)上先过一次过回流(氮气保护)，达到芯片底部焊球的坍塌形态。 [0035] 为避免BGA芯片变形的问题，在PCB板1上对应的BGA芯片的区域设置若干个胶体3， 胶体3的位置位于BGA芯片的边角区域。胶体的固化温度小于坍塌焊球的熔化温度。通过固 化的胶体的粘合力控制BGA芯片的基板与PCB板之间的高温形变所造成的间隙，温度继续升 高，坍塌焊球开始熔化，因为焊球已预坍塌，焊接中不再坍塌，可避免坍塌对BGA芯片的重力 冲击。因为在PCB板和BGA芯片的基板之间形成固化粘合，限制了BGA芯片的基板和PCB板在 后面焊接中高温形变间隙或者保持同步变形，因此可以减少平面度误差。另外已固化的胶 体会有一定的支撑(BGA芯片基板与PCB板间隙变小时支撑)和紧固(BGA芯片基板与PCB板间 隙变大时拉住紧固)作用，受力方向如图4所示。本申请实施例中BGA芯片的基板面积覆盖胶 体所围面积。有效利用胶体对BGA芯片做支撑或紧固。 [0036] 这里的“若干个”指不小于两个。胶体可以通过回流焊接的方式固化当然也可以 通过其他方式固化，回流焊接方式固化，温度可控，胶体熔化高度容易控制。胶体可以是胶 体材料，当然也可以是其他可粘合材料。胶体呈对称设置，平衡BGA芯片的支撑力或紧固力。 [0037] 本申请实施例中的在BGA芯片的基板的中间区域也设置有胶体，更均衡地分担BGA 芯片的重量。本申请实施例中胶体设置在BGA芯片变形区域的中间区域或边角区域。对变形 区域做有效地支撑或紧固，防止BGA芯片变形。 [0038] 本申请实施例中胶体固化后的高度小于等于坍塌焊球的高度。有效支撑或拉伸 BGA芯片，防止BGA芯片变形。 [0039] 本申请实施例中胶体固化后的热膨胀系数与PCB板和/或BGA芯片焊点的热膨胀系 数相同。热膨胀系数指物体由于温度改变而有胀缩现象。其变化能力以等压(p一定)下，单 位温度变化所导致的长度量值的变化，即热膨胀系数表示。这样在胶体固化和坍塌焊球焊 接结束冷却后，胶体、PCB板和BGA芯片不会因为胀缩程度不同而影响平面度。 [0040] 本申请实施例胶体的固化温度和PCB板的T临界温度相同，且胶体的固化时间 不小于30秒，且小于等于90秒。胶体固化温度与PCB板的Tg五点临界温度相同，可以放置 PCB板熔化。而固化时间要不小于30秒且小于等于90秒是因为固化时间太短，粘合不牢 靠，而固化时间也不能太长，不然轻易造成溶化后胶体高度过低，失去了支撑或紧固作用。 T临界温度是基材保持刚性的最高温度(℃)。 [0041] 组装流程：PCB板先印刷锡膏，接着在BGA芯片对应的区域点胶或自动化贴装对应 的胶体，然后贴装焊球已坍塌了的BGA芯片(芯片覆盖胶体)，最后回流焊接。回流中，胶体在 BGA芯片焊球熔化前先完成固化，BGA芯片基本和PCB之间通过固化了的胶体紧密的结合在 一起，通过固化了的胶体的粘合力来控制BGA芯片的基板和PCB基板之间高温形变造成的间 隙。因为BGA芯片焊球已经提前坍塌了，故该处的间隙和常规芯片焊接后的间隙是一致的。 5 5 CN 218499349 U 说明书 4/4页 当焊球到达熔化温度时候，芯片焊球熔化，和PCB板侧的焊盘形成焊点，完成焊接。 [0042] 上述所有实施例中所提到的有关方向性词如上、下、左、右、前、后、横、竖、左、右等 都方向性的描述以对应所示附图中的方向为准。 [0043] 应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并 且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。 [0044] 以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和 原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围以内。 6 6 CN 218499349 U 说明书附图 1/1页 图1 图2 图3 图4 7 7

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