文档介绍：工学第5章BGA和CSP的封装技术
工学第5章BGA和CSP的封装技术
BGA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焊点节距一般为和，可以利用现有的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。
间距的CBGA器件
工学第5章BGA和CSP的封装技术
(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)、CBGA(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。
BGA的封装类型和结构
工学第5章BGA和CSP的封装技术
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。
(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。
工学第5章BGA和CSP的封装技术
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)连接芯片和元件的返修性好。
工学第5章BGA和CSP的封装技术
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。
工学第5章BGA和CSP的封装技术
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。
工学第5章BGA和CSP的封装技术
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EBGA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。
工学第5章BGA和CSP的封装技术
BGA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：
BGA的封装技术
工学第5章BGA和CSP的封装技术