BGA封装技术介绍PPT专业课件.ppt
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1、ContentsBGA简介简介1BGA分类分类2BGA工艺流程工艺流程vBGA技术简介技术简介 BGABGA(Ball Grid ArrayBall Grid Array)封装,即)封装,即球栅阵球栅阵列(或焊球阵列)封装列(或焊球阵列)封装;其其外引线为焊球或焊凸点外引线为焊球或焊凸点,它们成阵列分,它们成阵列分布于封装基板的底部平面上布于封装基板的底部平面上 在基板上面装配大规模集成电路(在基板上面装配大规模集成电路(LSILSI)芯片,是芯片,是LSILSI芯片的一种芯片的一种表面组装封装类型表面组装封装类型。vBGABGA技术特点技术特点成品率高成品率高,可将窄间距可将窄间距QFPQF
2、P焊点失效率降低两个数量级焊点失效率降低两个数量级芯片引脚间距大芯片引脚间距大贴装工艺和精度贴装工艺和精度显著增加了引出端子数与本体尺寸比显著增加了引出端子数与本体尺寸比互连密度高互连密度高BGABGA引脚短引脚短-电性能好、牢固电性能好、牢固-不易变形不易变形焊球有效改善了共面性,有助于改善散热性焊球有效改善了共面性,有助于改善散热性适合适合MCMMCM封装需要,实现高密度和高性能封装封装需要,实现高密度和高性能封装vBGABGA的分类的分类 根据焊料球的排列方式分为:根据焊料球的排列方式分为:周边型周边型交错型交错型全阵列型全阵列型 根据基板不同主要有:根据基板不同主要有:PBGAPBGA
3、(塑封(塑封BGABGA)CBGACBGA(陶瓷(陶瓷BGABGA)TBGATBGA(载带(载带BGABGA)此外,还有此外,还有CCGACCGA(陶瓷焊柱阵列)、(陶瓷焊柱阵列)、MBGAMBGA(金属(金属BGABGA)FCBGAFCBGA(细间距(细间距BGABGA或倒装或倒装BGABGA)和)和EBGAEBGA(带散热器(带散热器BGABGA)等。)等。塑料封装塑料封装BGA BGA(PBGAPBGA)塑料封装塑料封装BGABGA采用采用塑料材料塑料材料和和塑封工艺塑封工艺制作,是最制作,是最常用的常用的BGABGA封装形式。封装形式。PBGA PBGA采用的基板类型为采用的基板类型为
4、PCBPCB基板材料(基板材料(BTBT树脂树脂/玻璃玻璃层压板),裸芯片经过粘结和层压板),裸芯片经过粘结和WBWB技术连接到基板顶部及技术连接到基板顶部及引脚框架后采用注塑成型(环氧模塑混合物)方法实现引脚框架后采用注塑成型(环氧模塑混合物)方法实现整体塑模。整体塑模。 焊球材料为低熔点共晶焊料合金焊球材料为低熔点共晶焊料合金63Sn37Pb63Sn37Pb,直径约,直径约1mm1mm,间距范围间距范围1.27-2.54mm1.27-2.54mm,焊球与封装体底部的连接不需要另外,焊球与封装体底部的连接不需要另外使用焊料。组装时焊球熔融,与使用焊料。组装时焊球熔融,与PCBPCB表面焊盘接
5、合在一起,呈表面焊盘接合在一起,呈现桶状。现桶状。PBGAPBGA特点特点 制作成本低,性价比高 焊球参与再流焊点形成,共面度要求宽松 与环氧树脂基板热匹配性好、装配至PCB时质量高、性能好 对潮气敏感,PoPCorn effect严重,可靠性存在隐患,且封装高度之QFP高也是一技术挑战。CBGACBGA 是将裸芯片安装在陶瓷多层基板载体顶部表面形是将裸芯片安装在陶瓷多层基板载体顶部表面形成的,金属盖板用密封焊料焊接在基板上,用以保成的,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,连接好的封装体经过气密性护芯片、引线及焊盘,连接好的封装体经过气密性处理可提高其可靠性和物理保护性能
6、。处理可提高其可靠性和物理保护性能。 CBGACBGA采用的是多层陶瓷布线基板,采用的是多层陶瓷布线基板,CBGACBGA焊球焊球材料高熔点材料高熔点90Pb10Sn90Pb10Sn共晶焊料,焊球和封装体共晶焊料,焊球和封装体的连接使用低温共晶焊料的连接使用低温共晶焊料63Sn37Pb63Sn37Pb,采用封盖,采用封盖+玻璃封接,属于气密封装范畴。玻璃封接,属于气密封装范畴。CBGACBGA技术特点技术特点 【对湿气不敏感,可靠性好、电、热性能优良对湿气不敏感,可靠性好、电、热性能优良】【与陶瓷基板与陶瓷基板CTECTE匹配性好匹配性好】【连接芯片和元件可返修性较好连接芯片和元件可返修性较好
7、】【裸芯片采用裸芯片采用FCBFCB技术,互连密度更高技术,互连密度更高】【封装成本高封装成本高】【与环氧树脂等基板与环氧树脂等基板CTECTE匹配性差匹配性差】CBGACBGA的焊接特性的焊接特性 CBGACBGA焊接过程不同于焊接过程不同于PBGAPBGA,采用的是高温合金焊球,采用的是高温合金焊球,在一般标准再流焊温度(在一般标准再流焊温度(220220)下,)下,CBGACBGA焊料球不熔化,焊料球不熔化,起到刚性支座作用。起到刚性支座作用。PCBPCB上需要印刷的焊膏量需多于上需要印刷的焊膏量需多于PBGAPBGA,形成的焊点形状也不同于,形成的焊点形状也不同于PBGAPBGA。CC
8、GACCGA技术技术 CCGA CCGA封装又称圆柱焊料载体封装又称圆柱焊料载体,是是CBGACBGA技术的扩展,技术的扩展,不同之处在于采用焊球柱代替焊球作为互连基材,是当不同之处在于采用焊球柱代替焊球作为互连基材,是当器件面积大于器件面积大于3232平方毫米时平方毫米时CBGACBGA的替代产品的替代产品 CCGA CCGA承受封装体和承受封装体和PCBPCB基板材料之间热失配应基板材料之间热失配应力的能力较好力的能力较好,因此其可靠性要优于因此其可靠性要优于CBGACBGA器件器件,特别特别是大器件尺寸应用领域,此外清洗也较容易。是大器件尺寸应用领域,此外清洗也较容易。CCGA CCGA
9、焊料柱直径约焊料柱直径约0.508mm0.508mm,高度约,高度约1.8mm1.8mm,间,间距约距约1.27mm1.27mm,由于焊柱高度太大,目前应用的较少。,由于焊柱高度太大,目前应用的较少。CCGACCGA技术特点技术特点TBGATBGA技术技术 载带球栅阵列(TBGA)又称阵列载带自动键合,是一种相对较新颖的BGA封装形式,采用的基板类型为PI多层布线基板,焊料球材料为高熔点焊料合金,焊接时采用低熔点焊料合金。TBGATBGA技术特点技术特点n与环氧树脂PCB基板热匹配性好n最薄型BGA封装形式,有利于芯片薄型化n成本较之CBGA低n对热和湿较为敏感n芯片轻、小,自校准偏差较之其他
10、BGA类型大TBGA适用于高性能、多I/O引脚数场合。带散热器的带散热器的FCBGA-EBGAFCBGA-EBGA FCBGA通过FCB技术与基板实现互连,与PBGA区别在于裸芯片面朝下,发展最快的BGA类型芯片。v金属基板金属基板BGABGA(MBGAMBGA)采用表面阳极氧化铝基板,单层或双层薄膜金采用表面阳极氧化铝基板,单层或双层薄膜金属实现封装内互连。属实现封装内互连。BGA封装工艺流程封装工艺流程v引线键合引线键合PBGA封装工艺流程封装工艺流程 PBGA基板的制备基板的制备在在BT树脂玻璃芯板的两面层压极薄树脂玻璃芯板的两面层压极薄(1218m厚厚)的铜箔;的铜箔;进行钻通孔和通孔
11、金属化(镀通孔),通孔一般位于基进行钻通孔和通孔金属化(镀通孔),通孔一般位于基板的四周;板的四周;用常规的用常规的PWB工艺(压膜、曝光、显影、蚀刻等)在工艺(压膜、曝光、显影、蚀刻等)在基板的两面制作图形(导带、电极以及安装焊球的焊区基板的两面制作图形(导带、电极以及安装焊球的焊区阵列);阵列);然后形成介质阻焊膜并制作图形,露出电极和焊区。然后形成介质阻焊膜并制作图形,露出电极和焊区。功能:功能:1.1.去除表面氧化物;去除表面氧化物;2.2.减小铜面厚度以利于减小铜面厚度以利于细线电路形成细线电路形成。銅箔銅箔BT钻孔:钻孔:1.1.作为上下层导通的通路作为上下层导通的通路 2.2.定
12、位孔定位孔、ToolingTooling孔孔在孔壁上镀铜,导通上下层通路在孔壁上镀铜,导通上下层通路前处理前处理压掩膜压掩膜水洗水洗蚀蚀刻刻水洗水洗酸洗酸洗剥剥膜膜水洗水洗曝光曝光显影显影黃光區上底片上底片线路形成:线路形成:Mylar压掩膜压掩膜、上底片、曝光、上底片、曝光显影显影CopperBT掩膜掩膜底片底片UVCopperBT掩膜掩膜蚀刻蚀刻剥膜剥膜CopperBTCopperBT掩膜掩膜前处理前处理网印网印Pre-cure网印网印Pre-cure曝光曝光UV显影显影Post-cureUV cure阻焊膜阻焊膜(Solder Mask)油墨油墨+硬化剂硬化剂黄光室黄光室底底片片蚀刻蚀刻
13、金金镍镍鍍鎳、金鍍鎳、金绿漆绿漆CopperBT功能:功能:保护铜层,防止铜层氧化保护铜层,防止铜层氧化。镍作为金和铜结合的介质,防止金与镍作为金和铜结合的介质,防止金与铜彼此扩散铜彼此扩散。3.3.利于打金线利于打金线。BGA封装工艺流程封装工艺流程封装工艺流程封装工艺流程 圆片减薄圆片减薄圆片切削圆片切削芯片粘结芯片粘结清洗清洗引线键合引线键合清洗清洗模塑封装模塑封装装配焊料球装配焊料球回流焊回流焊打标打标分离分离检查及测试检查及测试包装包装芯片粘结:采用充银环氧树脂粘结剂(导电胶)将芯片粘结:采用充银环氧树脂粘结剂(导电胶)将IC芯片粘结在镀有芯片粘结在镀有Ni-Au薄层的基板上;薄层的
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