一文讀懂BGA封裝技術(shù)的特點(diǎn)和工藝

Ameya360

隨著市場(chǎng)對(duì)芯片集成度要求的提高，I/O引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大，對(duì)集成電路封裝更加嚴(yán)格。為了滿足發(fā)展的需要，BGA封裝開始被應(yīng)用于生產(chǎn)。BGA也叫球狀引腳柵格陣列封裝技術(shù)，它是一種高密度表面裝配封裝技術(shù)。在封裝底部，引腳都成球狀并排列成一個(gè)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(shù)，材料多為陶瓷。采用BGA技術(shù)封裝的內(nèi)存，可以使內(nèi)存在體積不變的情況下，內(nèi)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(shù)的特點(diǎn)

BGA封裝內(nèi)存：BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面，BGA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是I/O引腳數(shù)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(shù)有所減少；寄生參數(shù)減小，信號(hào)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(nèi)存：采用TinyBGA封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量情況下體積只有TSOP封裝的1/3。TSOP封裝內(nèi)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(hào)的傳導(dǎo)距離，信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度僅是傳統(tǒng)的TSOP技術(shù)的1/4，因此信號(hào)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(zhuǎn)化溫度rS(約為175~230℃）、高的尺寸穩(wěn)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(zhì)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(jìn)行鉆孔和通孔金屬化。用常規(guī)的PCB加3232藝在基板的兩面制作出圖形，如導(dǎo)帶、電極、及安裝焊料球的焊區(qū)陣列。然后加上焊料掩膜并制作出圖形，露出電極和焊區(qū)。為提高生產(chǎn)效率，一條基片上通常含有多個(gè)PBG基板。

2、封裝工藝流程

圓片減薄→圓片切削→芯片粘結(jié)→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(biāo)→分離→最終檢查→測(cè)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(dāng)困難的。因?yàn)榛�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(jìn)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(chǎn)品失效的主要因素。要改善這一情況，除采用CCGA結(jié)構(gòu)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(diǎn)的制備->圓片切割->芯片倒裝及回流焊->底部填充導(dǎo)熱脂、密封焊料的分配->封蓋->裝配焊料球->回流焊->打標(biāo)->分離->最終檢查->測(cè)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(shí)，先在載帶的兩面進(jìn)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?yàn)樵谶@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(jié)劑將載帶粘結(jié)在熱沉上。

2、封裝工藝流程

圓片減薄→圓片切割→芯片粘結(jié)→清洗→引線鍵合→等離子清洗→液態(tài)密封劑灌封→裝配焊料球→回流焊→表面打標(biāo)→分離→最終檢查→測(cè)試→包裝。

BGA封裝流行的主要原因是由于它的優(yōu)勢(shì)明顯，封裝密度、電性能和成本上的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)讓其取代傳統(tǒng)封裝方式。隨著時(shí)間的推移，BGA封裝會(huì)有越來越多的改進(jìn)，性價(jià)比將得到進(jìn)一步的提高，BGA封裝有靈活性和優(yōu)異的性能，未來前景廣闊。

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