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SMT贴片加工,BGA植球是什么?

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SMT贴片加工,BGA植球是什么?

在当今信息时代,随着电子工业的迅猛发展,计算机、移动电话等产品日益普及。人们对电子产品的功能要求越来越多、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。这就促使电子产品向多功能、高性能和小型化、轻型化方向发展。为实现这一目标,IC芯片的特征尺寸就要越来越小,复杂程度不断增加,于是,电路的I/O数就会越来越多,封装的I/O密度就会不断增加。为了适应这一发展要求,一些先进的高密度封装技术应运而生,BGA封装技术就是其中之一。

BGA封装出现于90年代初期,现已发展成为一项成熟的高密度封装技术。在半导体IC的所有封装类型中,1996~2001年这5年期间,BGA封装的增长速度最快。在1999年,BGA的产量约为10亿只。但是,到目前为止,该技术仅限于高密度、高性能器件的封装,而且该技术仍朝着细节距、高I/O端数方向发展。BGA封装技术主要适用于PC芯片组、微处理器/控制器、ASIC、门阵、存储器、DSP、PDA、PLD等器件的封装。


按封装材料的不同,BGA元器件主要有以下几种:

PBGA(plastic BGA,塑料封装的BGA);CBGA(ceramic BGA,陶瓷封装的BGA);CCBGA(ceramic column BGA,陶瓷柱状封装的BGA);TBGA(tape BGA,载带状封装的BGA);CSP(chip scale package或μBGA)PBGA(塑胶焊球阵列)封装PBGA(Plastic Ball Grid Array),它采用BT 树脂/玻璃层压板作为基板,以塑胶(环氧模塑混合物)作为密封材料,焊球可分为有铅焊料(63Sn37Pb、62Sn36Pb2Ag)和无铅焊料(Sn96.5Ag3Cu0.5),焊球和封装体的连接不需要另外使用焊料。

有一些PBGA 封装为腔体结构,分为腔体朝上和腔体朝下两种。这种带腔体的PBGA是为了增强其散热性能,称之为热增强型BGA,简称EBGA,有的也称之为CPBGA(腔体塑料焊球数组).

PBGA 封装的优点:

1、与 PCB 板的热匹配性好。PBGA 结构中的BT 树脂/玻璃层压板的热膨胀系数(CTE)约为14ppm/℃,PCB 板的约为17ppm/cC,两种材料的CTE 比较接近,因而热匹配性好;

2、在回流焊过程中可利用焊球的自对准作用,即熔融焊球的表面张力来达到焊球与焊盘的对准要求;

3、成本低;

4、电性能良好。

PBGA 封装的缺点:

对湿气敏感,不适用于有气密性要求和可靠性要求高的器件的封装。

CBGA(陶瓷焊球阵列)封装

CBGA(Ceramic Ball Grid Array)在BGA 封装系列中的历史最长。它的基板是多层陶瓷,金属盖板用密封焊料焊接在基板上,用以保护芯片、引线及焊盘。焊球材料为高温共晶焊料10Sn90Pb,焊球和封装体的连接需使用低温共晶焊料63Sn37Pb。

CBGA 封装的优点如下:

1、气密性好,抗湿气性能高,因而封装组件的长期可靠性高;

2、与 PBGA 器件相比,电绝缘特性更好;

3、与 PBGA 器件相比,封装密度更高;

4、散热性能优于 PBGA 结构。

CBGA 封装的缺点如下:

1、由于陶瓷基板和 PCB 板的热膨胀系数(CTE)相差较大,因此热匹配性差,焊点疲劳是其主要的失效形式;

2、与 PBGA 器件相比,封装成本高;

3、在封装体边缘的焊球对准难度增加。

TBGA(载带型焊球数组)封装

TBGA(Tape Ball Grid Array) 是一种有腔体结构,TBGA 封装的芯片与基板互连方式有两种:倒装焊键合和引线键合。芯片倒装键合在多层布线柔性载带上;用作电路I/O 端的周边数组焊料球安装在柔性载带下面;它的厚密封盖板又是散热器(热沉),同时还起到加固封装体的作用,使柔性基片下面的焊料球具有较好的共面性。芯片粘结在芯腔的铜热沉上;芯片焊盘与多层布线柔性载带基片焊盘用键合引线实现互连;用密封剂将电路芯片、引线、柔性载带焊盘包封(灌封或涂敷)起来。

TBGA 的优点如下:

1、 封装体的柔性载带和 PCB 板的热匹配性能较好;

2、在回流焊过程中可利用焊球的自对准作用,印焊球的表面张力来达到焊球与焊盘的对准要求;

3、是最经济的 BGA 封装;

4、 散热性能优于 PBGA 结构。

TBGA 的缺点如下:

1、对湿气敏感;

2、不同材料的多级组合对可靠性产生不利的影响。

其他的BGA封装类型

MCM-PBGA(Multiple chip module-PBGA),多芯片模块PBGA;

μBGA,微BGA,是一种芯片尺寸封装;

SBGA(Stacked ball grid array),叠层BGA;

etBGA,最薄的BGA结构,封装体高度为0.5mm,接近于芯片尺寸;

CTBGA、CVBGA(Thin and Very Thin Chip Array BGA),薄型、超薄型BGA;


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