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BGA芯片封裝技術與製造工藝技術

來源: 瀏覽: 發布日期:2020-11-12 15:20:23
信息摘要:
  BGA工藝一出現,便成為IC封裝的*佳選擇之一。發展至今,BGA封裝工藝種類越來越多,不同的種類具有不同的特點,工藝流程也不盡相同。同時,伴隨著BGA工藝和IC產業的發展,國產封測廠商逐漸登上曆史

  BGA工藝一出現,便成為IC封裝的*佳選擇之一。發展至今,BGA封裝工藝種類越來越多,不同的種類具有不同的特點,工藝流程也不盡相同。同時,伴隨著BGA工藝和IC產業的發展,國產封測廠商逐漸登上曆史舞台。

  上世紀90年代,BGA(Ball grid array,球柵陣列或焊球陣列)封裝技術發展迅速並成為主流的封裝工藝之一。它是一種高密度表麵裝配封裝技術,在封裝底部,引腳都成球狀並排列成一個類似於格子的圖案,由此命名為BGA。

  目前主板控製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。

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  本文主要內容為BGA封裝的主要分類及其特點,BGA封裝工藝流程,以及國產封測廠商三方麵。

  BGA封裝技術分類及特點

  BGA的封裝類型很多,根據焊料球的排布方式可分為周邊型、交錯型和全陣列型。

  根據基板的不同主要分為PBGA(Plastic BGA,塑封BGA)、CBGA(Ceramic BGA,,陶瓷BGA)、FCBGA(Filpchip BGA,倒裝BGA)、TBGA(Tape BGA,載帶BGA)。

  PBGA封裝

  PBGA是常用的BGA封裝形式,采用塑料材料和塑料工藝製作。其采用的基板類型為PCB基板材料(BT樹脂/玻璃層壓板),裸芯片經過粘接和WB技術連接到基板頂部及引腳框架後,采用注塑成型(環氧膜塑混合物)方法實現整體塑模。Intel係列CPU中,Pentium II、III、IV處理器均采用這種封裝形式。

  焊球材料為低熔點共晶焊料合金63Sn37Pb,直徑約為1mm,間距範圍1.27-2.54mm,焊球與封裝體底部的連接不需要另外使用焊料。組裝時焊球熔融,與PCB表麵焊板接合在一起,呈現桶狀。

  PBGA封裝特點主要表現在以下四方麵:

  1.製作成本低,性價比高。

  2.焊球參與再流焊點形成,共麵度要求寬鬆。

  3.與環氧樹脂基板熱匹配性好,裝配至PCB時質量高,性能好。

  4.對潮氣敏感,PoPCorn effect 嚴重,可靠性存在隱患,且封裝高度之QFP高也是一技術挑戰。

  CBGA封裝

  CBGA是將裸芯片安裝在陶瓷多層基板載體頂部表麵形成的,金屬蓋板用密封焊料焊接在基板上,用以保護芯片、引線及焊盤,連接好的封裝體經過氣密性處理,可提高其可靠性和物理保護性能。Pentium I、II、Pentium Pro處理器均采用過這種封裝形式。

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  CBGA采用的是多層陶瓷布線基板,焊球材料為高熔點90Pb10Sn共晶焊料,焊球和封裝體的連接使用低溫共晶焊料63Sn37Pb,采用封蓋+玻璃氣封,屬於氣密封裝範疇。

  CBGA封裝特點主要表現在以下六方麵:

  1.對濕氣不敏感,可靠性好,電、熱性能優良。

  2.與陶瓷基板CTE匹配性好。

  3.連接芯片和元件可返修性較好。

  4.裸芯片采用FCB技術,互連密度更高。

  5.封裝成本較高。

  6.與環氧樹脂等基板CTE匹配性差。

  CBGA的焊接特性

  CBGA焊接過程不同於PBGA,采用的是高溫合金焊球,在一般標準再流焊溫度(220℃)下,CBGA焊料球不熔化,起到剛性支座作用。PCB上需要印刷的焊膏量需多於PBGA,形成的焊點形狀也不同於PBGA。

  CCGA技術

  CCGA封裝又稱圓柱焊料載體,是CBGA技術的擴展,不同之處在於采用焊球柱代替焊球作為互連基材,是當器件麵積大於32平方毫米時CBGA的替代產品。

  CCGA技術特點

  1.CCGA承受封裝體和PCB基板材料之間熱失配應力的能力較好,因此其可靠性要優於CBGA器件,特別是大器件尺寸應用領域,此外清洗也較容易。

  2.CCGA焊料柱直徑約0.508mm,高度約1.8mm,間距約1.27mm,由於焊柱高度太大,目前應用的較少。

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