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BGA芯片封装技术与制造工艺技术

来源: 浏览: 发布日期:2020-11-12 15:20:23
信息摘要:
  BGA工艺一出现,便成为IC封装的*佳选择之一。发展至今,BGA封装工艺种类越来越多,不同的种类具有不同的特点,工艺流程也不尽相同。同时,伴随着BGA工艺和IC产业的发展,国产封测厂商逐渐登上历史

  BGA工艺一出现,便成为IC封装的*佳选择之一。发展至今,BGA封装工艺种类越来越多,不同的种类具有不同的特点,工艺流程也不尽相同。同时,伴随着BGA工艺和IC产业的发展,国产封测厂商逐渐登上历史舞台。

  上世纪90年代,BGA(Ball grid array,球栅阵列或焊球阵列)封装技术发展迅速并成为主流的封装工艺之一。它是一种高密度表面装配封装技术,在封装底部,引脚都成球状并排列成一个类似于格子的图案,由此命名为BGA。

  目前主板控制芯片组多采用此类封装技术,材料多为陶瓷。采用BGA技术封装的内存,可以使内存在体积不变的情况下,内存容量提高两到三倍。

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  本文主要内容为BGA封装的主要分类及其特点,BGA封装工艺流程,以及国产封测厂商三方面。

  BGA封装技术分类及特点

  BGA的封装类型很多,根据焊料球的排布方式可分为周边型、交错型和全阵列型。

  根据基板的不同主要分为PBGA(Plastic BGA,塑封BGA)、CBGA(Ceramic BGA,,陶瓷BGA)、FCBGA(Filpchip BGA,倒装BGA)、TBGA(Tape BGA,载带BGA)。

  PBGA封装

  PBGA是常用的BGA封装形式,采用塑料材料和塑料工艺制作。其采用的基板类型为PCB基板材料(BT树脂/玻璃层压板),裸芯片经过粘接和WB技术连接到基板顶部及引脚框架后,采用注塑成型(环氧膜塑混合物)方法实现整体塑模。Intel系列CPU中,Pentium II、III、IV处理器均采用这种封装形式。

  焊球材料为低熔点共晶焊料合金63Sn37Pb,直径约为1mm,间距范围1.27-2.54mm,焊球与封装体底部的连接不需要另外使用焊料。组装时焊球熔融,与PCB表面焊板接合在一起,呈现桶状。

  PBGA封装特点主要表现在以下四方面:

  1.制作成本低,性价比高。

  2.焊球参与再流焊点形成,共面度要求宽松。

  3.与环氧树脂基板热匹配性好,装配至PCB时质量高,性能好。

  4.对潮气敏感,PoPCorn effect 严重,可靠性存在隐患,且封装高度之QFP高也是一技术挑战。

  CBGA封装

  CBGA是将裸芯片安装在陶瓷多层基板载体顶部表面形成的,金属盖板用密封焊料焊接在基板上,用以保护芯片、引线及焊盘,连接好的封装体经过气密性处理,可提高其可靠性和物理保护性能。Pentium I、II、Pentium Pro处理器均采用过这种封装形式。

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  CBGA采用的是多层陶瓷布线基板,焊球材料为高熔点90Pb10Sn共晶焊料,焊球和封装体的连接使用低温共晶焊料63Sn37Pb,采用封盖+玻璃气封,属于气密封装范畴。

  CBGA封装特点主要表现在以下六方面:

  1.对湿气不敏感,可靠性好,电、热性能优良。

  2.与陶瓷基板CTE匹配性好。

  3.连接芯片和元件可返修性较好。

  4.裸芯片采用FCB技术,互连密度更高。

  5.封装成本较高。

  6.与环氧树脂等基板CTE匹配性差。

  CBGA的焊接特性

  CBGA焊接过程不同于PBGA,采用的是高温合金焊球,在一般标准再流焊温度(220℃)下,CBGA焊料球不熔化,起到刚性支座作用。PCB上需要印刷的焊膏量需多于PBGA,形成的焊点形状也不同于PBGA。

  CCGA技术

  CCGA封装又称圆柱焊料载体,是CBGA技术的扩展,不同之处在于采用焊球柱代替焊球作为互连基材,是当器件面积大于32平方毫米时CBGA的替代产品。

  CCGA技术特点

  1.CCGA承受封装体和PCB基板材料之间热失配应力的能力较好,因此其可靠性要优于CBGA器件,特别是大器件尺寸应用领域,此外清洗也较容易。

  2.CCGA焊料柱直径约0.508mm,高度约1.8mm,间距约1.27mm,由于焊柱高度太大,目前应用的较少。

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