BGA封装

　　20世纪90年代随着技术的进步，芯片集成度不断提高，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大，对集成电路封装的要求也更加严格。为了满足发展的需要，BGA封装开始被应用于生产。该技术的出现成为CPU、主板南、北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。

　　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(电流大幅度变化时，引起输出电压扰动)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。

　　1.PBGA(Plastic BGA)基板：一般为2-4层有机材料构成的多层板。Intel系列CPU中，Pentium II、III、IV处理器均采用这种封装形式。近二年又出现了另一种形式:即把IC直接绑定在板子上，它的价格要比正规的价格便宜很多，一般用于对质量要求不严格的游戏等领域。

　　2.CBGA(CeramicBGA)基板：即陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片(FlipChip，简称FC)的安装方式。Intel系列CPU中，Pentium I、II、Pentium Pro处理器均采用过这种封装形式。

　　3.FCBGA(FilpChipBGA)基板：硬质多层基板。

　　4.TBGA(TapeBGA)基板：基板为带状软质的1-2层PCB电路板。

　　5.CDPBGA(Carity Down PBGA)基板：指封装中央有方型低陷的芯片区(又称空腔区)。

　　BGA一出现便成为CPU、南北桥等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O引脚封装的最佳选择。其特点有:

　　1.I/O引脚数虽然增多，但引脚间距远大于QFP，从而提高了组装成品率;

　　2.虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，简称C4焊接，从而可以改善它的电热性能;

　　3.厚度比QFP减少1/2以上，重量减轻3/4以上;

　　4.寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高;

　　5.组装可用共面焊接，可靠性高;

　　6.BGA封装仍与QFP、PGA一样，占用基板面积过大;

　　Intel公司对这种集成度很高(单芯片里达300万只以上晶体管)，功耗很大的CPU芯片，如Pentium、Pentium Pro、Pentium Ⅱ采用陶瓷针栅阵列封装CPGA和陶瓷球栅阵列封装CBGA，并在外壳上安装微型排风扇散热，从而达到电路的稳定可靠工作。

　　BGA球栅阵列封装

　　随着集成电路技术的发展，对集成电路的封装要求更加严格。这是因为封装技术关系到产品的功能性，当IC的频率超过100MHz时，传统封装方式可能会产生所谓的“CrossTalk”现象，而且当IC的管脚数大于208 Pin时，传统的封装方式有其困难度。因此，除使用QFP封装方式外，现今大多数的高脚数芯片(如图形芯片与芯片组等)皆转而使用BGA(Ball Grid Array Package)封装技术。BGA一出现便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。

　　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。

　　1.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)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

　　芯片粘结采用充银环氧粘结剂将IC芯片粘结在基板上，然后采用金线键合实现芯片与基板的连接，接着模塑包封或液态胶灌封，以保护芯片、焊接线和焊盘。使用特殊设计的吸拾工具将熔点为183℃、直径为30mil(0.75mm)的焊料球62/36/2Sn/Pb/Ag或63/37/Sn/Pb放置在焊盘上，在传统的回流焊炉内进行回流焊接，最高加工温度不能够超过230℃。接着使用CFC无机清洗剂对基片实行离心清洗，以去除残留在封装体上的焊料和纤维颗粒，其后是打标、分离、最终检查、测试和包装入库。

　　2.FC-CBGA的封装工艺流程

　　(1)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)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

　　3.线键合TBGA的封装工艺流程

　　(1)BGA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)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。

　　1.由于BGA的管脚较密，一般无法直接从顶层引出，需要错位打过孔引出到底层，除了最外层的管脚。但是如果要用热风枪焊接，就应该全部打过孔到底层，并且注意排列整齐。

　　2.焊料溶液涂在顶层焊盘上和焊盘的引出过孔上，然后载涂在底层的焊盘引出过孔上。配置溶液的松香一定要干净，洗板水也一定要干净。

　　3.BGA芯片对正管脚，这点最难，不过大体对正即可，管脚不要碰到相邻管脚焊盘的引出过孔就可以。

　　4.用热风枪吹，但不是吹顶层(顶层芯片盖住了没法吹)，而是吹底层的焊盘引出过孔，当然，你可能需要两个东西将电路板架高架空，你的热风枪要从下面吹这些焊盘的引出过孔，注意热风枪不要加吹头，以免加热不均匀，最好直接用粗口吹，一般就能均匀加热，因为BGA封装的芯片面积不大。由于每个焊盘都有引出过孔，可以迅速的将热量传到顶层焊盘上，而顶层焊盘上又涂了焊料溶剂，BGA芯片上的管脚很容易熔化。10秒钟左右，等松香的烟没了就可以了。

　　5.干净的洗板水洗掉松香的黒迹即可。

　　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。BGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升，采用BGA封装技术的内存产品在相同容量下，体积只有TSOP封装的三分之一;与传统TSOP封装方式相比，BGA封装方式有更加快速有效的散热途径。