BGA芯片的應用場景及封裝技術-紫宸激光

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）。

電子封裝是集成電路芯片生產完成后不可缺少的一道工序，是器件到系統(tǒng)的橋梁。封裝這一生產環(huán)節(jié)對微電子產品的質量和競爭力都有極大的影響。按目前國際上流行的看法認為，在微電子器件的總體成本中，設計占了三分之一，芯片生產占了三分之一，而封裝和測試也占了三分之一，真可謂三分天下有其一。

PBGA封裝

PBGA是最常用的BGA封裝形式，采用塑料材料和塑料工藝制作。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后，采用注塑成型（環(huán)氧膜塑混合物）方法實現(xiàn)整體塑模。Intel系列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，間距范圍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表面焊板接合在一起，呈現(xiàn)桶狀。

PBGA封裝特點主要表現(xiàn)在以下四方面：

1.制作成本低，性價比高。

2.焊球參與再流焊點形成，共面度要求寬松。

3.與環(huán)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(zhàn)。

CBGA封裝

CBGA是將裸芯片安裝在陶瓷多層基板載體頂部表面形成的，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。

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，屬于氣密封裝范疇。

CBGA封裝特點主要表現(xiàn)在以下六方面：

1.對濕氣不敏感，可靠性好，電、熱性能優(yōu)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(huán)氧樹脂等基板CTE匹配性差。

FCBGA封裝

FCBGA是目前圖形加速芯片最主要的封裝格式，這種封裝技術始于1960年代，當時IBM為了大型計算機的組裝，而開發(fā)出了所謂的C4(Controlled Collapse Chip Connection)技術，隨后進一步發(fā)展成可以利用熔融凸塊的表面張力來支撐芯片的重量及控制凸塊的高度，并成為倒裝技術的發(fā)展方向。

這種封裝使用小球代替原先采用的針來連接處理器。一共需要使用479個球，且直徑均為0.78毫米，能提供最短的對外連接距離。FCBGA通過FCB技術與基板實現(xiàn)互連，與PBGA的區(qū)別就在于裸芯片面朝下。

FCBGA封裝特點主要表現(xiàn)在以下三方面：

1.優(yōu)異的電性效能，同時可以減少組件互連間的損耗及電感，降低電磁干擾的問題，并承受較高的頻率。

2.提高I/O的密度，提高使用效率，有效縮小基板面積縮小30%至60%。

3.散熱性好，可提高芯片在高速運行時的穩(wěn)定性。

TBGA封裝

TBGA又稱陣列載帶自動鍵合，是一種相對較新穎的BGA封裝形式。其采用的基板類型是PI多層布線基板，焊料球材料為高熔點焊料合金，焊接時采用低熔點焊料合金。

TBGA封裝特點主要表現(xiàn)在以下五方面：

1.與環(huán)氧樹脂PCB基板熱匹配性好。

2.最薄型BGA封裝形式，有利于芯片薄型化。

3.相比于CBGA，成本較低。

4.對熱度和濕度，較為敏感。

5.芯片輕且小，相比其他BGA類型，自校準偏差大。