一文讀懂BGA封裝技術的特點和工藝

Ameya360

隨著市場對芯片集成度要求的提高，I/O引腳數急劇增加，功耗也隨之增大，對集成電路封裝更加嚴格。為了滿足發展的需要，BGA封裝開始被應用于生產。BGA也叫球狀引腳柵格陣列封裝技術，它是一種高密度表面裝配封裝技術。在封裝底部，引腳都成球狀并排列成一個類似于格子的圖案，由此命名為BGA。

目前主板控制芯片組多采用此類封裝技術，材料多為陶瓷。采用BGA技術封裝的內存，可以使內存在體積不變的情況下，內存容量提高兩到三倍，BGA與TSOP相比，具有更小體積，更好的散熱性能和電性能。

兩種BGA封裝技術的特點

BGA封裝內存：BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點按陣列形式分布在封裝下面，BGA技術的優點是I/O引腳數雖然增加了，但引腳間距并沒有減小反而增加了，從而提高了組裝成品率；雖然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善它的電熱性能；厚度和重量都較以前的封裝技術有所減少；寄生參數減小，信號傳輸延遲小，使用頻率大大提高；組裝可用共面焊接，可靠性高。

TinyBGA封裝內存：采用TinyBGA封裝技術的內存產品在相同容量情況下體積只有TSOP封裝的1/3。TSOP封裝內存的引腳是由芯片四周引出的，而TinyBGA則是由芯片中心方向引出。這種方式有效地縮短了信號的傳導距離，信號傳輸線的長度僅是傳統的TSOP技術的1/4，因此信號的衰減也隨之減少。這樣不僅大幅提升了芯片的抗干擾、抗噪性能，而且提高了電性能。

基板或中間層是BGA封裝中非常重要的部分，除了用于互連布線以外，還可用于阻抗控制及用于電感/電阻/電容的集成。因此要求基板材料具有高的玻璃轉化溫度rS(約為175~230℃）、高的尺寸穩定性和低的吸潮性，具有較好的電氣性能和高可靠性。金屬薄膜、絕緣層和基板介質間還要具有較高的粘附性能。

三大BGA封裝工藝及流程

一、引線鍵合PBGA的封裝工藝流程

1、PBGA基板的制備

在BT樹脂/玻璃芯板的兩面層壓極薄（12~18μm厚）的銅箔，然后進行鉆孔和通孔金屬化。用常規的PCB加3232藝在基板的兩面制作出圖形，如導帶、電極、及安裝焊料球的焊區陣列。然后加上焊料掩膜并制作出圖形，露出電極和焊區。為提高生產效率，一條基片上通常含有多個PBG基板。

2、封裝工藝流程

圓片減薄→圓片切削→芯片粘結→等離子清洗→引線鍵合→等離子清洗→模塑封裝→裝配焊料球→回流焊→表面打標→分離→最終檢查→測試斗包裝。

二、FC-CBGA的封裝工藝流程

1、陶瓷基板

FC-CBGA的基板是多層陶瓷基板，它的制作是相當困難的。因為基板的布線密度高、間距窄、通孔也多，以及基板的共面性要求較高等。它的主要過程是：先將多層陶瓷片高溫共燒成多層陶瓷金屬化基片，再在基片上制作多層金屬布線，然后進行電鍍等。在CBGA的組裝中，基板與芯片、PCB板的CTE失配是造成CBGA產品失效的主要因素。要改善這一情況，除采用CCGA結構外，還可使用另外一種陶瓷基板--HITCE陶瓷基板。

2、封裝工藝流程

圓片凸點的制備->圓片切割->芯片倒裝及回流焊->底部填充導熱脂、密封焊料的分配->封蓋->裝配焊料球->回流焊->打標->分離->最終檢查->測試->包裝。

三、引線鍵合TBGA的封裝工藝流程

1、TBGA載帶

TBGA的載帶通常是由聚酰亞胺材料制成的。在制作時，先在載帶的兩面進行覆銅，然后鍍鎳和鍍金，接著沖通孔和通孔金屬化及制作出圖形。因為在這種引線鍵合TBGA中，封裝熱沉又是封裝的加固體，也是管殼的芯腔基底，因此在封裝前先要使用壓敏粘結劑將載帶粘結在熱沉上。

2、封裝工藝流程

圓片減薄→圓片切割→芯片粘結→清洗→引線鍵合→等離子清洗→液態密封劑灌封→裝配焊料球→回流焊→表面打標→分離→最終檢查→測試→包裝。

BGA封裝流行的主要原因是由于它的優勢明顯，封裝密度、電性能和成本上的獨特優點讓其取代傳統封裝方式。隨著時間的推移，BGA封裝會有越來越多的改進，性價比將得到進一步的提高，BGA封裝有靈活性和優異的性能，未來前景廣闊。

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