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

紫宸激光 ? 2023-12-15 14:01 ? 次閱讀
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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)。

bga封裝的類型

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是最常用的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(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。

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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。

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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(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。

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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最主要的封裝格式,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(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,能提供最短的對(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。

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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。

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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.最薄型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。

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