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第二章 BGA 封装技术 Contents BGA技术简介 BGA（Ball Grid Array）封装，即球栅阵列（或焊球阵列）封装； 其外引线为焊球或焊凸点，它们成阵列分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（LSI）芯片，是LSI芯片的一种表面组装封装类型。 BGA技术特点 成品率高,可将窄间距QFP焊点失效率降低两个数量级 芯片引脚间距大——贴装工艺和精度 显著增加了引出端子数与本体尺寸比——互连密度高 BGA引脚短-电性能好、牢固-不易变形 焊球有效改善了共面性，有助于改善散热性 适合MCM封装需要，实现高密度和高性能封装 BGA的分类 根据焊料球的排列方式分为： 周边型 交错型 全阵列型 根据基板不同主要有： PBGA（塑封BGA） CBGA（陶瓷BGA） TBGA（载带BGA） 此外，还有CCGA（陶瓷焊柱阵列）、MBGA（金属BGA） FCBGA（细间距BGA或倒装BGA）和EBGA（带散热器BGA）等。 塑料封装BGA （PBGA） 塑料封装BGA采用塑料材料和塑封工艺制作，是最常用的BGA封装形式。 PBGA采用的基板类型为PCB基板材料（BT树脂/玻璃层压板），裸芯片经过粘结和WB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）方法实现整体塑模。 CBGA 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。 CBGA采用的是多层陶瓷布线基板，CBGA焊球材料高熔点90Pb10Sn共晶焊料，焊球和封装体的连接使用低温共晶焊料63Sn37Pb，采用封盖+玻璃封接，属于气密封装范畴。 金属基板BGA（MBGA） 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。 BGA封装工艺流程 引线键合PBGA封装工艺流程 ① PBGA基板的制备 在BT树脂／玻璃芯板的两面层压极薄(12~18μm厚)的铜箔； 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； 用常规的PWB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阵列）； 然后形成介质阻焊膜并制作图形，露出电极和焊区。 BGA封装工艺流程 ②封装工艺流程 圆片减薄→圆片切削→芯片粘结→清洗→引线键合→清洗→模塑封装→装配焊料球→回流焊→打标→分离→检查及测试→包装 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Ni-Au薄层的基板上； 引线键合：粘接固化后用金丝球焊机将IC芯片上的焊区与基板上的镀Ni-Au的焊区以金线相连； 模塑封装：用填有石英粉的环氧树脂模塑料进行模塑包封，以保护芯片、焊接线和焊盘； BGA封装工艺流程 装配焊料球/回流焊：固化之后，使用特殊设计的吸拾工具（焊球自动拾放机）将浸有焊剂的熔点为183℃、直径为30mil（0.75mm）的焊料球Sn62Pb36Ag2或Sn63Pb37放置在焊盘上，在传统的回流焊炉内在N2气氛下进行回流焊接（最高加工温度不能够超过230℃），焊球与镀Ni-Au的基板焊区焊接。 “球在下”：过程与“球在上”相反，先将一个带有以所需中心距排列的孔（直径小于焊球）的特殊夹具放在一个振动/摇动装置上，放入焊球，通过振动使球定位于各个孔，在焊球位置上印焊膏，再将基板对准放在印好的焊膏上，送去再流，之后进行清洗。 焊球的直径是0.76mm(30mil)或0.89mm(35mil)，PBGA焊球的成分为低熔点的63Sn37Pb(62Sn36Pb2Ag)。 引线键合TBGA的封装工艺流程 ① TBGA载带  载带制作：TBGA的载带是由聚酰亚胺PI材料制成的。 在制作时，先在载带的两面进行覆铜， 接着冲通孔和通孔金属化及制作出图形。 然后镀镍和镀金 将带有金属化通孔和再分布图形的载带分割成单体。 封装热沉又是封装的加固体，也是管壳的芯腔基底，因此在 封装前先要使用压敏粘结剂将载带粘结在热沉上。 ② 封装工艺流程  圆片减薄→圆片切割→芯片粘结→清洗→引线键合→等离子清洗→液态密封剂灌封→装配焊料球→回流焊→打标→分离→最终检查→测试→包装 装配焊料球：用微焊技术把焊球（10Sn90Pb）焊接到载带上，焊球的顶部熔进电镀通孔内。 芯片互连：面阵型芯片，用C4工艺；周边型金凸点芯片，热压键合。 焊接后用环氧树