BGA封装技术摘要：本文简述了BGA封装产品的特点、结构以及一些BGA产品的封装工艺流程，对BGA封装中芯片和基板两种互连方法--引线键合／倒装焊键合进行了比较以及对几种常规BGA封装的成本／性能的比较，并介绍了BGA产品的可靠性。另外，还对开发我国BGA封装技术提出了建议。关键词：BGA；结构；基板；引线键合；倒装焊键合中图分类号：TN305．94文献标识码1引言在当今信息时代，随着电子工业的迅猛发展，计算机、移动电话等产品日益普及。人们对电子产品的功能要求越来越多、对性能要求越来越强，而体积要求却越来越小、重量要求越来越轻。这就促使电子产品向多功能、高性能和小型化、轻型化方向发展。为实现这一目标，IC芯片的特征尺寸就要越来越小，复杂程度不断增加，于是，电路的I／O数就会越来越多，封装的I／O密度就会不断增加。为了适应这一发展要求，一些先进的高密度封装技术就应运而生，BGA封装技术就是其中之一。集成电路的封装发展趋势如图1所示。从图中可以看出，目前BGA封装技术在小、轻、高性能封装中占据主要地位。BGA封装出现于90年代初期，现已发展成为一项成熟的高密度封装技术。在半导体IC的所有封装类型中，1996-2001年这5年期间，BGA封装的增长速度最快。在1999年，BGA的产量约为10亿只，在2004年预计可达36亿只。但是，到目前为止该技术仅限于高密度、高性能器件的封装，而且该技术仍朝着细节距、高I／O端数方向发展。BGA封装技术主要适用于PC芯片组、微处理器／控制器、ASIC、门阵、存储器、DSP、PDA、PLD等器件的封装。2BGA封装的特点BGA(BdllGridArray)封装，即焊球阵列封装，它是在封装体基板的底部制作阵列焊球作为电路的I／O端与印刷线路板(PCB)互接。采用该项技术封装的器件是一种表面贴装型器件。与传统的脚形贴装器件(LeadedDe~ce如QFP、PLCC等)相比，BGA封装器件具有如下特点。1)I／O数较多。BGA封装器件的I／O数主要由封装体的尺寸和焊球节距决定。由于BGA封装的焊料球是以阵列形式排布在封装基片下面，因而可极大地提高器件的I／O数，缩小封装体尺寸，节省组装的占位空间。通常，在引线数相同的情况下，封装体尺寸可减小30％以上。例如：CBGA-49、BGA-320(节距1．27mm)分别与PLCC-44(节距为1．27mm)和MOFP-304(节距为0．8mm)相比，封装体尺寸分别缩小了84％和47％，如图2所示。2)提高了贴装成品率，潜在地降低了成本。传统的QFP、PLCC器件的引线脚均匀地分布在封装体的四周，其引线脚的节距为1．27mm、1．0mm、0．8mm、0．65mm、0．5mm。当I／O数越来越多时，其节距就必须越来越小。而当节距<0．4mm时，SMT设备的精度就难以满足要求。加之引线脚极易变形，从而导致贴装失效率增加。其BGA器件的焊料球是以阵列形式分布在基板的底部的，可排布较多的I／O数，其标准的焊球节距为1．5mm、1．27mm、1．0mm，细节距BGA(印BGA，也称为CSP-BGA，当焊料球的节距<1．0mm时，可将其归为CSP封装)的节距为0．8mm、0．65mm、0．5mm，与现有的SMT工艺设备兼容，其贴装失效率<10ppm。3)BGA的阵列焊球与基板的接触面大、短，有利于散热。4)BGA阵列焊球的引脚很短，缩短了信号的传输路径，减小了引线电感、电阻，因而可改善电路的性能。5)明显地改善了I／O端的共面性，极大地减小了组装过程中因共面性差而引起的损耗。6)BGA适用于MCM封装，能够实现MCM的高密度、高性能。7)BGA和～BGA都比细节距的脚形封装的IC牢固可靠。3BGA封装的类型、结构BGA的封装类型多种多样，其外形结构为方形或矩形。根据其焊料球的排布方式可分为周边型、交错型和全阵列型BGA，如图3所示：根据其基板的不同，主要分为三类：PBGA(PlasticballZddarray塑料焊球阵列)、CBGA(ceramicballSddarray陶瓷焊球阵列)、TBGA(tapeballgridarray载带型焊球阵列)。3.1PBGA(塑料焊球阵列)封装PBGA封装，它采用BT树脂／玻璃层压板作为基板，以塑料(环氧模塑混合物)作为密封材料，焊球为共晶焊料63Sn37Pb或准共晶焊料62Sn36Pb2Ag(目前已有部分制造商使用无铅焊料)，焊球和封装体的连接不需要另外使用焊料。PBGA封装的结构示意图如图4。有一些PBGA封装为腔体结构，分为腔体朝上和腔体朝下两种。这种带腔体的...