一种FPGA芯片及其封装方法和基板技术

本发明专利技术提供一种FPGA芯片及其封装方法和基板，所述封装方法包括：提供FPGA芯片，所述FPGA芯片包括多个功能区，所述FPGA芯片的有源面上配置有多个衬垫，所述FPGA芯片在所述有源面上的正投影呈轴对称图形，所述轴对称图形包括第一对称轴，其中，多个所述衬垫关于所述第一对称轴对称排布，多个所述功能区关于所述第一对称轴对称排布；对所述FPGA芯片进行引线键合封装或倒装芯片封装。如此，通过将FPGA芯片的多个功能区和多个衬垫整体对称排布，使得FPGA芯片可同时兼容倒装封装和引线键合封装。FPGA芯片可同时兼容倒装封装和引线键合封装。FPGA芯片可同时兼容倒装封装和引线键合封装。

【技术实现步骤摘要】
一种FPGA芯片及其封装方法和基板


[0001]本专利技术属于集成电路
，尤其涉及一种FPGA芯片及其封装方法和基板。

技术介绍

[0002]随着整机系统向小型化、轻量化的方向发展，对集成电路的性能和尺寸也提出了更高的要求，封装后的芯片必须具有更为强大的功能以及更小的尺寸。伴随于此的是集成电路的封装工艺的快速进步，封装尺寸越来越小，芯片功能越来越强大。目前市场上主流的封装互连技术为：引线键合（Wire Bonding，WB）、载带自动键合（Tape Automated Bonding，TAB）和倒装芯片（Flip Chip，FC）。其中WB是应用最广泛、最成熟的封装内部互连技术，而FC是目前封装尺寸最接近裸芯片（DIE）的封装内部互连技术。
[0003]WB技术是通过金属引线分别将芯片和管脚进行键合，从而形成电气上的连接。引线键合技术经过几十年的发展，目前已经非常成熟，产品封装良品率高，价格成本低，但是由于芯片性能要求、设备能力以及材料特性等原因，封装后的芯片体积难以进一步缩小，难以实现芯片更小更轻薄的要求。
[0004]FC技术是在芯片表面预先制作凸点（Bump），然后将芯片正面朝下粘在基板上，通过回流焊，实现芯片与基板的焊接，由于芯片是倒扣在封装基板上的，与常规封装芯片放置方向相反，故称为倒装芯片。与引线键合方式的区别在于倒装芯片技术芯片正面朝下，芯片焊接区与基板焊接区直接连接。FC技术通过将芯片上原本周边排布的焊盘（PAD）进行再布局，最终以阵列方式引出，实现拥有更高密度的I/O（Input/Output）数。
[0005]现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）作为一种“万能芯片”，广泛使用WB和FC封装互连技术，然而由于在WB和FC封装中，芯片的朝向不同，由于FC技术的特殊性，如果想要保证封装后芯片保持与WB相同的引脚位置关系，就需要对连接基板进行复杂的走线和引脚设计，将增大基板设计难度，增加制造成本和制作周期。
[0006]因此，如何优化FPGA芯片的封装方法，降低基板设计难度，进一步减少制造成本和制作周期，推动封装技术发展，是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术是为解决上述现有技术的全部或部分问题，提供了一种FPGA芯片的封装方法，进一步减少制造成本和制作周期。
[0008]本专利技术提供了一种FPGA芯片的封装方法，包括：提供FPGA芯片，所述FPGA芯片包括多个功能区，所述FPGA芯片的有源面上配置有多个衬垫，所述FPGA芯片在所述有源面上的正投影呈轴对称图形，所述轴对称图形包括第一对称轴，其中，多个所述衬垫关于所述第一对称轴对称排布，多个所述功能区关于所述第一对称轴对称排布；对所述FPGA芯片进行引线键合封装或倒装芯片封装。通过将FPGA芯片的多个功能区和多个衬垫整体对称排布，使得FPGA芯片可同时兼容FC封装和WB封装时。在芯片朝向相反的两个封装工艺下，功能区和衬垫的功能、位置相同，从而简化了基板线路设计，FC封装和WB封装基板的线路布局相似，
降低了设计复杂性，缩短设计、生产时间，减少生产成本。
[0009]对所述FPGA芯片进行引线键合封装或倒装芯片封装，包括：提供第一基板或第二基板，所述第一基板和第二基板分别用于引线键合封装和倒装芯片封装；所述第一基板和所述第二基板沿竖直方向上从上至下依次包括键合层、中间电路层和引脚，所述键合层用于与所述FPGA芯片键合，所述中间电路层用于键合层和所述引脚通信；其中，所述第一基板的中间电路层和所述第二基板的中间电路层布局相同，所述第一基板的引脚和所述第二基板的引脚布局相同。
[0010]对所述FPGA芯片进行引线键合封装，包括：将所述FPGA芯片的有源面竖直向上放置于所述第一基板的键合层上，所述第一基板的键合层上包括多个焊盘，所述焊盘与所述衬垫一一对应，所述FPGA芯片在所述第一基板上的正投影与所述焊盘不重叠；通过键合线分别将所述衬垫与对应的所述焊盘连接。
[0011]对所述FPGA芯片进行倒装芯片封装，包括：在所述FPGA芯片的有源面形成再布线层，所述再布线层包括阵列排布的上凸块，所述上凸块与所述衬垫对应连接；将所述FPGA芯片的有源面竖直向下放置于所述第二基板的键合层上，所述第二基板的键合层上设置有阵列排布的下凸块，所述上凸块和所述下凸块一一对应；通过固晶工艺将第所述上凸块与对应的所述下凸块连接。
[0012]所述轴对称图形包括第二对称轴；其中，多个所述衬垫关于所述第二对称轴整体对称，多个所述功能区关于所述第二对称轴整体对称，所述第一对称轴与所述第二对称轴相互垂直。如此，减少了芯片贴装工艺的难度。在多个所述功能区同时关于第一对称轴和第二对称轴整体对称的情况下，即使芯片贴装在旋转180
°
后，功能区可以相互替换，不需要返工。
[0013]所述轴对称图形包括第三对称轴；其中，多个所述衬垫关于所述第三对称轴整体对称，多个所述功能区关于所述第三对称轴整体对称，所述第三对称轴、所述第一对称轴和所述第二对称轴互相不重合。在多个所述功能区同时关于第一对称轴、第二对称轴和第三对称轴整体对称的情况下，即使芯片贴装在旋转90
°
后，功能区可以相互替换，不需要返工。减少了芯片贴装工艺的难度。
[0014]在一些实施例中，提供FPGA芯片之后，所述方法还包括：提供第三基板，所述第三基板沿竖直方向上从上至下依次包括键合层、中间电路层和引脚，所述键合层用于与所述FPGA芯片键合，所述中间电路层用于键合层和所述引脚通信；所述第三基板的键合层上包括多个焊盘和阵列排布的下凸块，所述焊盘与所述衬垫一一对应，所述焊盘围绕所述下凸块；对所述FPGA芯片进行引线键合封装包括：将所述FPGA芯片的有源面竖直向上放置于所述第三基板的键合层上，所述FPGA芯片在所述第三基板上的正投影与所述焊盘不重叠；通过键合线分别将所述衬垫与对应的所述焊盘连接；对所述FPGA芯片进行倒装芯片封装包括：在所述FPGA芯片的有源面形成再布线层，所述再布线层包括阵列排布的上凸块，所述上凸块与所述衬垫对应连接；将所述FPGA芯片的有源面竖直向下放置于所述第三基板的键合层上，所述上凸块和所述下凸块一一对应；通过固晶工艺将第所述上凸块与对应的
所述下凸块连接。
[0015]本专利技术还提供了一种FPGA芯片，包括：多个功能区，所述FPGA芯片的有源面上配置有多个衬垫，所述FPGA芯片在所述有源面上的正投影呈轴对称图形，所述轴对称图形包括第一对称轴，其中，多个所述衬垫关于所述第一对称轴对称排布，多个所述功能区关于所述第一对称轴对称排布。如此，通过将FPGA芯片的多个功能区和多个衬垫整体对称排布，使得FPGA芯片可同时兼容FC封装和WB封装时。在芯片朝向相反的两个封装工艺下，功能区和衬垫的功能、位置相同，从而简化了基板线路设计，FC封装和WB封装基板的线路布局相似，降低了设计复杂性，缩短设计、生产时间，减少生产成本。
[0016]本专利技术还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FPGA芯片的封装方法，其特征在于，包括：提供FPGA芯片，所述FPGA芯片包括多个功能区，所述FPGA芯片的有源面上配置有多个衬垫，所述FPGA芯片在所述有源面上的正投影呈轴对称图形，所述轴对称图形包括第一对称轴，其中，多个所述衬垫关于所述第一对称轴对称排布，多个所述功能区关于所述第一对称轴对称排布；对所述FPGA芯片进行引线键合封装或倒装芯片封装。2.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，对所述FPGA芯片进行引线键合封装或倒装芯片封装，包括：提供第一基板或第二基板，所述第一基板和第二基板分别用于引线键合封装和倒装芯片封装；所述第一基板和所述第二基板沿竖直方向上从上至下依次包括键合层、中间电路层和引脚，所述键合层用于与所述FPGA芯片键合，所述中间电路层用于键合层和所述引脚通信；其中，所述第一基板的中间电路层和所述第二基板的中间电路层布局相同，所述第一基板的引脚和所述第二基板的引脚布局相同。3.根据权利要求2所述的封装方法，其特征在于，对所述FPGA芯片进行引线键合封装，包括：将所述FPGA芯片的有源面竖直向上放置于所述第一基板的键合层上，所述第一基板的键合层上包括多个焊盘，所述焊盘与所述衬垫一一对应，所述FPGA芯片在所述第一基板上的正投影与所述焊盘不重叠；通过键合线分别将所述衬垫与对应的所述焊盘连接。4.根据权利要求2所述的封装方法，其特征在于，对所述FPGA芯片进行倒装芯片封装，包括：在所述FPGA芯片的有源面形成再布线层，所述再布线层包括阵列排布的上凸块，所述上凸块与所述衬垫对应连接；将所述FPGA芯片的有源面竖直向下放置于所述第二基板的键合层上，所述第二基板的键合层上包括阵列排布的下凸块，所述上凸块和所述下凸块一一对应；通过固晶工艺将第所述上凸块与对应的所述下凸块连接。5.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述轴对称图形包括第二对称轴；其中，多个所述衬垫关于所述第二对称轴整体对称，多个所述功能区关于所述第二对称轴整体对称，所述第一对称轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德华，韦援丰，智超，
申请(专利权)人：中科亿海微电子科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：