第5章-BGA和CSP的封装技术.ppt

《第5章-BGA和CSP的封装技术.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第5章BGA和CSP的封装技术5.1BGA的基本概念、特点和封装类型BGA(BallGridArray)即“焊球阵列”。它是在基板的下面按阵列方式引出球形引脚,在基板上面装配LSI芯片(有的BGA引脚端与芯片在基板同一面),是LSI芯片用的一种表面安装型封装。5.1.1BGA的基本概念和特点Motorola1.27mm引脚间距的CBGABGA具有以下特点：(1)失效率低。使用BGA，可将窄节距QFP的焊点失效率减小两个数量级，且无需对安装工艺作大的改动。(2)BGA焊点节距一般为1.27mm和0.8mm，可以利用现有的

2、SMT工艺设备。(3)提高了封装密度，改进了器件引脚和本体尺寸的比率。1.27mm间距的CBGA器件(4)由于引脚是焊球，可明显改善共面性，大大地减少了共面失效。(5)BGA引脚牢固，不像QFP那样存在引脚易变形问题。(6)BGA引脚很短，使信号路径短，减小了引脚电感和电容，改善了电性能。(7)焊球熔化时的表面张力具有明显的“自对准”效应，从而可大为减少安装、焊接的失效率。(8)BGA有利于散热。(9)BGA也适合MCM的封装,有利于实现MCM的高密度、高性能。BGA封装按基板的种类，分为：PGBA(塑封BGA)、CB

3、GA(陶瓷BGA)、CCGA(陶瓷焊柱阵列)、TBGA(载带BGA)、MBGA(金属BGA)、FCBGA(倒装芯片BGA)和EBGA(带散热器BGA)等。5.1.2BGA的封装类型和结构PBGA封装结构如图所示，焊球做在PWB基板上，在芯片粘接和WB后模塑。采用的焊球材料为共晶或准共晶Pb-Sn合金。焊球的封装体的连接不需要另外的焊料。PBGA封装的优点如下：(1)和环氧树脂电路板的热匹配性好。(2)对焊球的共面要求宽松,因为焊球参与再流焊时焊点的形成。(3)安放时，可以通过封装体边缘对准。(4)在BGA中成本最低。(

4、5)电性能良好。(6)与PWB连接时，焊球焊接可以自对准。(7)可用于MCM封装。PBGA封装的缺点主要是对湿气敏感。下图为CBGA封装结构,最早源于IBM公司的C4倒装芯片工艺。采用双焊料结构,用10%Sn-90%Pb高温焊料制作芯片上的焊球,用低熔点共晶焊料63%Sn-37%Pb制作封装体的焊球。此方法也称为焊球连接(SBC)工艺。CBGA封装的优点如下：(1)可靠性高，电性能优良。(2)共面性好，焊点成形容易。(3)对湿气不敏感。(4)封装密度高(焊球为全阵列分布)。(5)和MCM工艺相容。(6)连接芯片和元件的

5、返修性好。CBGA封装的缺点是：(1)由于基板和环氧树脂印制电路板的热膨胀系数不同，因此热匹配性差。CBGA-FR4基板组装时，热疲劳寿命短。(2)封装成本高。如图为CCGA封装结构，CCGA是CBGA的扩展。它采用10%Sn-90%Pb焊柱代替焊球。焊柱较之焊球可降低封装部件和PWB连接时的应力。这种封装具有清洗容易、耐热性能好和可靠性高的特点。P123图5-4为TBGA封装结构。TBGA封装是载带自动焊接技术的延伸，利用TAB实现芯片的连接。TBGA封装的优点如下：TBGA封装的优点如下：(1)尽管在芯片连接中局部

6、存在应力，但总体上和环氧树脂印刷电路板热匹配性较好。(2)是最薄型的BGA封装，可节省安装空间。(3)是经济型的BGA封装。TBGA封装的缺点是：(1)对湿气敏感。(2)对热敏感。下图为FCBGA封装结构。FCBGA通过FC实现芯片与BGA衬底的连接。FCBGA有望成为发展最快的一种BGGA封装。其优点如下：(1)电性能优良，如电感、延迟较小。(2)热性能优良，背面可安装散热器。(3)可靠性高。(4)与SMT技术相容，封装密度高。(5)可返修性强。(6)成本低。EBGA与PBGA相比较，PBGA一般是芯片正装，而EBG

7、A是芯片倒装，芯片背面连接散热器，因此耗散功率大。它的特点主要是性能优于PBGA，其他性能基本与PBGA相似。5.2BGA的封装技术PBGA中的焊球做在PWB基板上，在芯片粘接和WB后模塑。下面以OMPAC为例，简要介绍BGA的制作过程。如图为Motorola公司生产的OMPAC(模塑BGA)的结构示意图。其制作过程如下：5.2.1BGA的封装技术OMPAC基板的PWB，材料是BT树脂或玻璃。BT树脂或玻璃芯板被层层压在两层18um厚的铜箔之间。然后钻通孔和镀通孔，通孔一般位于基板的四周。用常规的PWB工艺在基板的两面

8、制作图形(导带、电极以及安装焊球的焊区阵列)。然后形成介质阻焊膜并制作图形，露出电极和焊区。基板制备完之后，首先用含银环氧树脂（导电胶）将硅芯片粘到镀有Ni—Au的薄层上，粘接固化后用标准的金丝球焊机将IC芯片上的铝焊区与基板上的镀Ni—Au的焊区用WB相连。然后用填有石英粉的环氧树脂模塑料进行模塑包封。固化之后，使用一个焊球自动