隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,對(duì)集成電路的封裝要求更加嚴(yán)格。這是因?yàn)榉庋b技術(shù)關(guān)系到產(chǎn)品的功能性,當(dāng)IC的頻率超過(guò)100MHz時(shí),傳統(tǒng)封裝方式可能會(huì)產(chǎn)生所謂的“CrossTalk”現(xiàn)象,而且當(dāng)IC的管腳數(shù)大于208 Pin時(shí),傳統(tǒng)的封裝方式有其困難度。因此,除使用QFP封裝方式外,現(xiàn)今大多數(shù)的高腳數(shù)芯片(如圖形芯片與芯片組等)皆轉(zhuǎn)而使用BGA(Ball Grid Array P ackage)封裝技術(shù)。
用途:BGA一出現(xiàn)便成為CPU、主板上南/北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。
BGA 球柵陣列封裝圖解
BGA封裝技術(shù)又可詳分為五大類:
1.PBGA(Plasric BGA)基板:
PBGA是最普遍的BGA封裝類型,其載體為普通的印制板基材,如FR—4等。硅片通過(guò)金屬絲壓焊方式連到載體的上表面,然后塑料模壓成型。有些PBGA封裝結(jié)構(gòu)中帶有空腔,稱熱增強(qiáng)型BGA,簡(jiǎn)稱EBGA。下表面為呈部分或完全分布的共晶組份(37Pb/63Sn)的焊球陣列,焊球間距通常為1.0mm、1.27mm、1.5mm。
PBGA有以下特點(diǎn):
其載體與PCB材料相同,故組裝過(guò)程二者的熱膨脹系數(shù)TCE(Thermal Coefficient Of Expansion)幾乎相同,即熱匹配性良好。
組裝成本低。
共面性較好。
易批量組裝。
電性能良好。
Intel系列CPU中,Pentium II、I II、IV處理器均采用這種封裝形式。
2.CBGA(Ceramic BGA)基板:
即陶瓷基板,芯片與基板間的電氣連接通常采用倒裝芯片(FlipChip,簡(jiǎn)稱FC)的安裝方式。
硅片采用金屬絲壓焊方式或采用硅片線路面朝下,以倒裝片方式實(shí)現(xiàn)與載體的互聯(lián),然后用填充物包封,起到保護(hù)作用。陶瓷載體下表面是90Pb/10Sn的共晶焊球陣列,焊球間距常為1.0mm和1.27mm。
CBGA具有如下特點(diǎn):
優(yōu)良的電性能和熱特性。
密封性較好。
封裝可靠性高。
共面性好。
封裝密度高。
因以陶瓷作載體,對(duì)濕氣不敏感。
封裝成本較高。
組裝過(guò)程熱匹配性能差,組裝工藝要求較高。
Intel系列CPU中,Pentium I、II、Pentium Pro處理器均采用過(guò)這種封裝形式。
3. FCBGA(FilpChipBGA)基板:硬質(zhì)多層基板。
4.TBGA(Tape BGA)基板:基板為帶狀軟質(zhì)的1-2層PCB電路板。
載帶球柵陣列TBGA是載帶自動(dòng)鍵合TAB(Tape Automated Bonding)技術(shù)的延伸。TBGA的載體為銅/聚酰亞胺/銅的雙金屬層帶(載帶)。載體上表面分布的銅導(dǎo)線起傳輸作用,下表面的銅層作地線。硅片與載體實(shí)現(xiàn)互連后,將硅片包封起到保護(hù)作用。載體上的過(guò)孔實(shí)現(xiàn)上下表面的導(dǎo)通,利用類似金屬絲壓焊技術(shù)在過(guò)孔焊盤(pán)上形成焊球陣列。焊球間距有1.0mm、1.27mm、1.5mm幾種。
TBGA有以下特點(diǎn):
封裝輕、小。
電性能良。
組裝過(guò)程中熱匹配性好。
潮氣對(duì)其性能有影響。
5.CDPBGA(Carity Do wn PBGA)基板:指封裝中央有方型低陷的芯片區(qū)(又稱空腔區(qū))。
綜上,BGA封裝具有以下特點(diǎn):
1.I/O引腳數(shù)雖然增多,但引腳之間的距離遠(yuǎn)大于QFP封裝方式,提高了成品率。
2.雖然BGA的功耗增加,但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接(C4),從而可以改善電熱性能。
3.厚度比QFP減少l/2以上,重量減輕3/4以上。
4.寄生參數(shù)減小,信號(hào)傳輸延遲小,適應(yīng)頻率大大提高。
5.組裝可用共面焊接,可靠性大大提高。
6.BGA封裝仍與QFP、PGA一樣,占用基板面積過(guò)大。