BGA芯片的應(yīng)用場(chǎng)景及封裝技術(shù)的類型有哪些

BGA的封裝類型很多，根據(jù)焊料球的排布方式可分為周邊型、交錯(cuò)型和全陣列型。根據(jù)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(chǎn)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(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)微電子產(chǎn)品的質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力都有極大的影響。按目前國(guó)際上流行的看法認(rèn)為，在微電子器件的總體成本中，設(shè)計(jì)占了三分之一，芯片生產(chǎn)占了三分之一，而封裝和測(cè)試也占了三分之一，真可謂三分天下有其一。

PBGA封裝

PBGA是較常用的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(shù)脂/玻璃層壓板），裸芯片經(jīng)過(guò)粘接和WB技術(shù)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(shí)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)主要表現(xiàn)在以下四方面：

1.制作成本低，性價(jià)比高。

2.焊球參與再流焊點(diǎn)形成，共面度要求寬松。

3.與環(huán)氧樹(shù)脂基板熱匹配性好，裝配至PCB時(shí)質(zhì)量高，性能好。

4.對(duì)潮氣敏感，PoPCorn effect 嚴(yán)重，可靠性存在隱患，且封裝高度之QFP高也是一技術(shù)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(hù)芯片、引線及焊盤(pán)，連接好的封裝體經(jīng)過(guò)氣密性處理，可提高其可靠性和物理保護(hù)性能。Pentium I、II、Pentium Pro處理器均采用過(guò)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(diǎn)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(diǎn)主要表現(xiàn)在以下六方面：

1.對(duì)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(shù)，互連密度更高。

5.封裝成本較高。

6.與環(huán)氧樹(shù)脂等基板CTE匹配性差。

FCBGA封裝

FCBGA是目前圖形加速芯片較主要的封裝格式，這種封裝技術(shù)始于1960年代，當(dāng)時(shí)IBM為了大型計(jì)算機(jī)的組裝，而開(kāi)發(fā)出了所謂的C4(Controlled Collapse Chip Connection)技術(shù)，隨后進(jìn)一步發(fā)展成可以利用熔融凸塊的表面張力來(lái)支撐芯片的重量及控制凸塊的高度，并成為倒裝技術(shù)的發(fā)展方向。

這種封裝使用小球代替原先采用的針來(lái)連接處理器。一共需要使用479個(gè)球，且直徑均為0.78毫米，能提供較短的對(duì)外連接距離。FCBGA通過(guò)FCB技術(shù)與基板實(shí)現(xiàn)互連，與PBGA的區(qū)別就在于裸芯片面朝下。

FCBGA封裝特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下三方面：

1.優(yōu)異的電性效能，同時(shí)可以減少組件互連間的損耗及電感，降低電磁干擾的問(wèn)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(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。

TBGA封裝

TBGA又稱陣列載帶自動(dòng)鍵合，是一種相對(duì)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(diǎn)焊料合金，焊接時(shí)采用低熔點(diǎn)焊料合金。

TBGA封裝特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下五方面：

1.與環(huán)氧樹(shù)脂PCB基板熱匹配性好。

2.較薄型BGA封裝形式，有利于芯片薄型化。

3.相比于CBGA，成本較低。

4.對(duì)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(zhǔn)偏差大。

紫宸自動(dòng)激光植球機(jī)的應(yīng)用

紫宸激光--電子錫焊工藝設(shè)備的專家，自主研發(fā)的CCD視覺(jué)自動(dòng)激光植球機(jī)用于BGA芯片封裝焊接效果顯著。它能高精度焊接，小至70微米的植球控制，避免虛焊。非接觸式降低靜電，減少報(bào)廢。自動(dòng)化程度高，提高效率。熱影響小，保護(hù)周邊元件。可適應(yīng)多種材料焊接，確保 BGA芯片封裝的質(zhì)量穩(wěn)定，助力芯片制造生產(chǎn)。

激光植球焊接具備顯著優(yōu)勢(shì)。

其一，精度超高，能精準(zhǔn)控制錫球位置與體積，滿足微小芯片及晶圓需求。

其二，焊接穩(wěn)定性強(qiáng)，有效減少虛焊、連焊等不良現(xiàn)象。

其三，速度較快，可大幅提升生產(chǎn)效率，縮短加工周期。

其四，熱影響區(qū)域小，對(duì)周邊敏感元件損害極小，保障產(chǎn)品整體性能。

其五，自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)便，降低人力成本與人為誤差，在芯片封裝等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。