BGA封装
- 90年代随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用，LSI、VLSI、ULSI相继出现，硅单芯片集成度不断提高，对集成电路封装要求更加严格，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大。为满足发展的需要，在原有封装品种基础上，又增添了新的品种——球栅阵列封装，简称BGA(Ball Grid Array Package)。
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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）。
TinyBGA封装内存
说到BGA封装就不能不提Kingmax公司的专利TinyBGA技术，TinyBGA英文全称为Tiny Ball Grid Array（小型球栅阵列封装），属于是BGA封装技术的一个分支。是Kingmax公司于1998年8月开发成功的，其芯片面积与封装面积之比不小于1:1.14，可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高2～3倍，与TSOP封装产品相比，其具有更小的体积、更好的散热性能和电性能。采用TinyBGA封装技术的内存产品在相同容量情况下体积只有TSOP封装的1/3。TSOP封装内存的引脚是由芯片四周引出的，而TinyBGA则是由芯片中心方向引出。这种方式有效地缩短了信号的传导距离，信号传输线的长度仅是传统的TSOP技术的1/4，因此信号的衰减也随之减少。这样不仅大幅提升了芯片的抗干扰、抗噪性能，而且提高了电性能。
TinyBGA封装的内存其厚度也更薄（封装高度小于0.8mm），从金属基板到散热体的有效散热路径仅有0.36mm。因此，TinyBGA内存拥有更高的热传导效率，非常适用于长时间运行的系统，稳定性极佳。
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，具有更小的体积，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；另外，与传统TSOP封装方式相比，BGA封装方式有更加快速和有效的散热途径。
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。
有些软件比如AD有器件扇出功能
芯片一个一个贴，先用热风枪融锡
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 封装工艺流程
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。上述是引线键合型PBGA的封装工艺过程。
2、FC-CBGA的封装工艺流程
① 陶瓷基板
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封装工艺流程
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、引线键合TBGA的封装工艺流程
① TBGA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封装工艺流程
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
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。
BGA封装老炼测试插座的结构设计
BGA封装老炼测试插座的结构设计
为满足装备发展的需要,20世纪90年代以来,在原有封装方式的基础上又增添了新的方式--球栅阵列封装,简称BGA。BGA老炼测试插座是BGA系列封装老化测试必备的试验装置。本文主要介绍了BGA插座设计原则及结构形式。
BGA芯片的拆卸和焊接
BGA芯片的拆卸和焊接
手机BGA封装的芯片均采用精密的光学贴片仪器进行安装，可大大缩小手机的体积，增强功能，减小功耗，降低生产成本。但BGA封装Ic很容易因剧烈震动而引起虚焊，给维修工作带来了很大的困难。本文介绍了BGA芯片的拆卸和焊接的一定的技巧和正确的拆焊方法，在维修过程中有一定的参考价值。
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。BGA是英文Ball Grid Array Package的缩写，即球栅阵列封装。
BGA封装内存
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。
说到BGA封装就不能不提Kingmax公司的专利TinyBGA技术，TinyBGA英文全称为Tiny Ball Grid Array(小型球栅阵列封装)，属于是BGA封装技术的一个分支。是Kingmax公司于1998年8月开发成功的，其芯片面积与封装面积之比不小于1:1.14，可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高2~3倍，与TSOP封装产品相比，其具有更小的体积、更好的散热性能和电性能。
TinyBGA封装内存
采用TinyBGA封装技术的内存产品在相同容量情况下体积只有TSOP封装的1/3。TSOP封装内存的引脚是由芯片四周引出的，而TinyBGA则是由芯片中心方向引出。这种方式有效地缩短了信号的传导距离，信号传输线的长度仅是传统的TSOP技术的1/4，因此信号的衰减也随之减少。这样不仅大幅提 升了芯片的抗干扰、抗噪性能，而且提高了电性能。采用TinyBGA封装芯片可抗高达300MHz的外频，而采用传统TSOP封装技术最高只可抗150MHz的外频。
TinyBGA封装的内存其厚度也更薄(封装高度小于0.8mm)，从金属基板到散热体的有效散热路径仅有0.36mm。因此，TinyBGA内存拥有更高的热传导效率，非常适用于长时间运行的系统，稳定性极佳。
BGA(Bdll Grid Array)封装，即球栅阵列封装，它是在封装体基板的底部制作阵列焊球作为电路的I/O端与印刷线路板(PCB)互接。采用该项技术封装的器件是一种表面贴装型器件。与传统的脚形贴装器件(LeadedDe~ce如QFP、PLCC等)相比，BGA封装器件具有如下特点。
1)I/O数较多。BGA封装器件的I/O数主要由封装体的尺寸和焊球节距决定。由于BGA封装的焊料球是以阵列形式排布在封装基片下面，因而可极大地提高器件的I/O数，缩小封装体尺寸，节省组装的占位空间。通常，在引线数相同的情况下，封装体尺寸可减小30%以上。例如:CBGA-49、BGA-320(节距1.27mm)分别与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%。
2)提高了贴装成品率，潜在地降低了成本。传统的QFP、PLCC器件的引线脚均匀地分布在封装体的四周，其引线脚的节距为1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm。当I/O数越来越多时，其节距就必须越来越小。而当节距<0.4mm时，SMT设备的精度就难以满足要求。加之引线脚极易变形，从而导致贴装失效率增加。其BGA器件的焊料球是以阵列形式分布在基板的底部的，可排布较多的I/O数，其标准的焊球节距为1.5mm、1.27mm、1.0mm，细节距BGA(印BGA，也称为CSP-BGA，当焊料球的节距<1.0mm时，可将其归为CSP封装)的节距为0.8mm、0.65mm、0.5mm，与现有的SMT工艺设备兼容，其贴装失效率<10ppm。
3)BGA的阵列焊球与基板的接触面大、短，有利于散热。
4)BGA阵列焊球的引脚很短，缩短了信号的传输路径，减小了引线电感、电阻，因而可改善电路的性能。
5)明显地改善了I/O端的共面性，极大地减小了组装过程中因共面性差而引起的损耗。
6)BGA适用于MCM封装，能够实现MCM的高密度、高性能。
7)BGA和~BGA都比细节距的脚形封装的IC牢固可靠。
FC-BGA（Flip Chip Ball Grid Array）这种被称为倒装芯片球栅格阵列的封装格式，也是图形加速芯片最主要的封装格式。这种封装技术始于1960年代，当时IBM为了大型计算机的组装，而开发出了所谓的C4(Controlled Collapse Chip Connection)技术，随后进一步发展成可以利用熔融凸块的表面张力来支撑芯片的重量及控制凸块的高度，并成为倒装技术的发展方向。
FC-BGA的优势在什么地方呢？首先，它解决了电磁兼容(EMC)与电磁干扰(EMI)问题。一般而言，采用WireBond封装技术的芯片，其信号传递是透过具有一定长度的金属线来进行，这种方法在高频的情况下，会产生所谓的阻抗效应，形成信号行进路线上的一个障碍；但FC-BGA用小球代替原先采用的针脚来连接处理器，这种封装共使用了479个球，但直径均为0.78毫米，能提供最短的对外连接距离。采用这一封装不仅提供优异的电性效能，同时可以减少组件互连间的损耗及电感，降低电磁干扰的问题，并承受较高的频率，突破超频极限就变成了可能。
其次，当显示芯片的设计人员在相同的硅晶区域中嵌入越来越密集的电路时，输入输出端子与针脚的数量就会迅速增加，而FC-BGA的另一项优势是可提高I/O的密度。一般而言，采用WireBond技术的I/O引线都是排列在芯片的四周，但采用FC-BGA封装以后，I/O引线可以以阵列的方式排列在芯片的表面，提供更高密度的I/O布局，产生最佳的使用效率，也因为这项优势，倒装技术相较于传统封装形式面积缩小30%至60%。
最后，在新一代的高速、高整合度的显示芯片中，散热问题将是一大挑战。基于FC-BGA 独特的倒装封装形式，芯片的背面可接触到空气，能直接散热。同时基板亦可透过金属层来提高散热效率，或在芯片背部加装金属散热片，更进一步强化芯片散热的能力，大幅提高芯片在高速运行时的稳定性。
由于FC-BGA封装的种种优点，几乎所有图形加速卡芯片都是用了FC-BGA封装方式。2100433B
BGA封装技术概况