2021年BGA、CSP封装技术资料样本.doc

BGA封装技术
摘要: 本文简述了BGA封装产品特点、 结构和部分BGA产品封装工艺步骤, 对BGA封装中芯片和基板两种互连方法--引线键合／倒装焊键合进行了比较和对多个常规BGA封装成本／性能比较, 并介绍了BGA产品可靠性。 另外, 还对开发中国BGA封装技术提出了提议。
关键词: BGA; 结构; 基板; 引线键合; 倒装焊键合
中图分类号: TN305．94 文件标识码
1引言
在当今信息时代, 伴随电子工业迅猛发展, 计算机、 移动电话等产品日益普及。 大家对电子产品功效要求越来越多、 对性能要求越来越强, 而体积要求却越来越小、 重量要求越来越轻。 这就促进电子产品向多功效、 高性能和小型化、 轻型化方向发展。 为实现这一目标, IC芯片特征尺寸就要越来越小, 复杂程度不停增加, 于是, 电路I／O数就会越来越多, 封装I／O密度就会不停增加。 为了适应这一发展要求, 部分优异高密度封装技术就应运而生, BGA封装技术就是其中之一。 集成电路封装发展趋势图1所表示。 从图中能够看出, 现在BGA封装技术在小、 轻、 高性能封装中占据关键地位。
BGA封装出现于90年代早期, 现已发展成为一项成熟高密度封装技术。 在半导体IC全部封装类型中, 1996-这5年期间, BGA封装增加速度最快。 在1999年, BGA产量约为10亿只, 在估计可达36亿只。 不过, 到现在为止该技术仅限于高密度、 高性能器件封装, 而且该技术仍朝着细节距、 高I／O端数方向发展。 BGA封装技术关键适适用于PC芯片组、 微处理器／控制器、 ASIC、 门阵、 存放器、 DSP、 PDA、 PLD等器件封装。
2 BGA封装特点
BGA(Bdll Grid Array)封装, 即焊球阵列封装, 它是在封装体基板底部制作阵列焊球作为电路I／O端和印刷线路板(PCB)互接。 采取该项技术封装器件是一个表面贴装型器件。 和传统脚形贴装器件(LeadedDe~ce如QFP、 PLCC等)相比, BGA封装器件含有以下特点。
1)I／O数较多。 BGA封装器件I／O数关键由封装体尺寸和焊球节距决定。 因为BGA封装焊料球是以阵列形式排布在封装基片下面, 所以可极大地提升器件I／O数, 缩小封装体尺寸, 节省组装占位空间。 通常, 在引线数相同情况下, 封装体尺寸可减小30％以上。 比如: CBGA-49、 BGA-320(节距1．27mm)分别和PLCC-44(节距为1．27mm)和MOFP-304(节距为0．8mm)相比, 封装体尺寸分别缩小了84％和47％, 图2所表示。
2)提升了贴装成品率, 潜在地降低了成本。 传统QFP、 PLCC器件引线脚均匀地分布在封装体四面, 其引线脚节距为1．27mm、 1．0mm、 0．8mm、 0．65mm、 0．5mm。 当I／O数越来越多时, 其节距就必需越来越小。 而当节距<0．4mm时, SMT设备精度就难以满足要求。 加之引线脚极易变形, 从而造成贴装失效率增加。 其BGA器件焊料球是以阵列形式分布在基板底部, 可排布较多I／O数, 其标准焊球节距为1．5mm、 1．27mm、 1．0mm, 细节距BGA(印BGA, 也称为CSP-BGA, 当焊料球节距
<1．0mm时, 可将其归为CSP封装)节距为0．8mm、 0．65mm、 0．5mm, 和现有SMT工艺设备兼容, 其贴装失效率<10ppm。
3)BGA阵列焊球和基板接触面大、 短, 有利于散热。
4)BGA阵列焊球引脚很短, 缩短了信号传输路径, 减小了引线电感、 电阻, 所以可改善电路性能。
5)显著地改善了I／O端共面性, 极大地减小了组装过程中因共面性差而引发损耗。
6)BGA适适用于MCM封装, 能够实现MCM高密度、 高性能。
7)BGA和～BGA全部比细节距脚形封装IC牢靠可靠。
3 BGA封装类型、 结构
BGA封装类型多个多样, 其外形结构为方形或矩形。 依据其焊料球排布方法可分为周围型、 交错型和全阵列型BGA, 图3所表示: 依据其基板不一样, 关键分为三类: PBGA(PlasticballZddarray塑料焊球阵列)、 CBGA(ceramicballSddarray陶瓷焊球阵列)、 TBGA (tape ball grid array载带型焊球阵列)。
PBGA(塑料焊球阵列)封装
PBGA封装, 它采取BT树脂／玻璃层压板作为基板, 以塑料(环氧模塑混合物)作为密封材料, 焊球为共晶焊料63Sn37Pb或准共晶焊料62