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BGA封装技术的特点和工艺

来源: 更新日期:2018-09-14 10:42:56

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随着市场对芯片集成度要求的提高,I/O引脚数急剧增加,功耗也随之增大,对集成电路封装更加严格。为了满足发展的需要,BGA封装开始被应用于生产。BGA也叫球状引脚栅格阵列封装技术,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,BGA与TSOP相比,具有更小体积,更好的散热性能和电性能。

两种BGA封装技术的特点

BGA封装内存:BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面,BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了,但引脚间距并没有减小反而增加了,从而提高了组装成品率;虽然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,从而可以改善它的电热性能;厚度和重量都较以前的封装技术有所减少;寄生参数减小,信号传输延迟小,使用频率大大提高;组装可用共面焊接,可靠性高。

TinyBGA封装内存:采用TinyBGA封装技术的内存产品在相同容量情况下体积只有TSOP封装的1/3。TSOP封装内存的引脚是由芯片四周引出的,而TinyBGA则是由芯片中心方向引出。这种方式有效地缩短了信号的传导距离,信号传输线的长度仅是传统的TSOP技术的1/4,因此信号的衰减也随之减少。这样不仅大幅提升了芯片的抗干扰、抗噪性能,而且提高了电性能。

基板或中间层是BGA封装中非常重要的部分,除了用于互连布线以外,还可用于阻抗控制及用于电感/电阻/电容的集成。因此要求基板材料具有高的玻璃转化温度rS(约为175~230℃)、高的尺寸稳定性和低的吸潮性,具有较好的电气性能和高可靠性。金属薄膜、绝缘层和基板介质间还要具有较高的粘附性能。

三大BGA封装工艺及流程

一、引线键合PBGA的封装工艺流程

1、PBGA基板的制备

在BT树脂/玻璃芯板的两面层压极薄(12~18μm厚)的铜箔,然后进行钻孔和通孔金属化。用常规的PCB加3232艺在基板的两面制作出图形,如导带、电极、及安装焊料球的焊区阵列。然后加上焊料掩膜并制作出图形,露出电极和焊区。为提高生产效率,一条基片上通常含有多个PBG基板。

2、封装工艺流程

圆片减薄→圆片切削→芯片粘结→等离子清洗→引线键合→等离子清洗→模塑封装→装配焊料球→回流焊→表面打标→分离→最终检查→测试斗包装。

二、FC-CBGA的封装工艺流程

1、陶瓷基板

FC-CBGA的基板是多层陶瓷基板,它的制作是相当困难的。因为基板的布线密度高、间距窄、通孔也多,以及基板的共面性要求较高等。它的主要过程是:先将多层陶瓷片高温共烧成多层陶瓷金属化基片,再在基片上制作多层金属布线,然后进行电镀等。在CBGA的组装中,基板与芯片、PCB板的CTE失配是造成CBGA产品失效的主要因素。要改善这一情况,除采用CCGA结构外,还可使用另外一种陶瓷基板--HITCE陶瓷基板。

2、封装工艺流程

圆片凸点的制备->圆片切割->芯片倒装及回流焊->底部填充导热脂、密封焊料的分配->封盖->装配焊料球->回流焊->打标->分离->最终检查->测试->包装。

三、引线键合TBGA的封装工艺流程

1、TBGA载带

TBGA的载带通常是由聚酰亚胺材料制成的。在制作时,先在载带的两面进行覆铜,然后镀镍和镀金,接着冲通孔和通孔金属化及制作出图形。因为在这种引线键合TBGA中,封装热沉又是封装的加固体,也是管壳的芯腔基底,因此在封装前先要使用压敏粘结剂将载带粘结在热沉上。

2、封装工艺流程

圆片减薄→圆片切割→芯片粘结→清洗→引线键合→等离子清洗→液态密封剂灌封→装配焊料球→回流焊→表面打标→分离→最终检查→测试→包装。

BGA封装流行的主要原因是由于它的优势明显,封装密度、电性能和成本上的独特优点让其取代传统封装方式。随着时间的推移,BGA封装会有越来越多的改进,性价比将得到进一步的提高,BGA封装有灵活性和优异的性能,未来前景广阔。