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樹脂/玻璃層壓板），裸芯片經(jīng)過粘接和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，連接好的封裝體經(jīng)過氣密性處理，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。