BGA封裝技術(shù)概況及特點(diǎn)

BGA (Ball Grid Array)-球狀引腳柵格陣列封裝技術(shù)，高密度表面裝配封裝技術(shù)。在封裝底部，引腳都成球狀并排列成一個(gè)類似于格子的圖案，由此命名為BGA。主板控制芯片組多采用此類封裝技術(shù)，材料多為陶瓷。采用BGA技術(shù)封裝的內(nèi)存，可以使內(nèi)存在體積不變的情況下，內(nèi)存容量提高兩到三倍，BGA與TSOP相比，具有更小體積，更好的散熱性能和電性能。BGA封裝技術(shù)使每平方英寸的存儲(chǔ)量有了很大提升，采用BGA封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量下，體積只有TSOP封裝的三分之一;與傳統(tǒng)TSOP封裝方式相比，BGA封裝方式有更加快速有效的散熱途徑。

20世紀(jì)90年代隨著技術(shù)的進(jìn)步，芯片集成度不斷提高，I/O引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大，對(duì)集成電路封裝的要求也更加嚴(yán)格。為了滿足發(fā)展的需要，BGA封裝開始被應(yīng)用于生產(chǎn)。BGA是英文Ball Grid Array Package的縮寫，即球柵陣列封裝。BGA封裝內(nèi)存BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面，BGA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是I/O引腳數(shù)雖然增加了，但引腳間距并沒有減小反而增加了，從而提高了組裝成品率;雖然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善它的電熱性能;厚度和重量都較以前的封裝技術(shù)有所減少;寄生參數(shù)減小，信號(hào)傳輸延遲小，使用頻率大大提高;組裝可用共面焊接，可靠性高。說到BGA封裝就不能不提Kingmax公司的專利TinyBGA技術(shù)，TinyBGA英文全稱為Tiny Ball Grid Array(小型球柵陣列封裝)，屬于是BGA封裝技術(shù)的一個(gè)分支。是Kingmax公司于1998年8月開發(fā)成功的，其芯片面積與封裝面積之比不小于1:1.14，可以使內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高2～3倍，與TSOP封裝產(chǎn)品相比，其具有更小的體積、更好的散熱性能和電性能。

采用TinyBGA封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量情況下體積只有TSOP封裝的1/3。TSOP封裝內(nèi)存的引腳是由芯片四周引出的，而TinyBGA則是由芯片中心方向引出。這種方式有效地縮短了信號(hào)的傳導(dǎo)距離，信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度僅是傳統(tǒng)的TSOP技術(shù)的1/4，因此信號(hào)的衰減也隨之減少。這樣不僅大幅提升了芯片的抗干擾、抗噪性能，而且提高了電性能。采用TinyBGA封裝芯片可抗高達(dá)300MHz的外頻，而采用傳統(tǒng)TSOP封裝技術(shù)最高只可抗150MHz的外頻。TinyBGA封裝的內(nèi)存其厚度也更薄(封裝高度小于0.8mm)，從金屬基板到散熱體的有效散熱路徑僅有0.36mm。因此，TinyBGA內(nèi)存擁有更高的熱傳導(dǎo)效率，非常適用于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的系統(tǒng)，穩(wěn)定性極佳。

BGA(Ball Grid Array)封裝，即球柵陣列封裝，它是在封裝體基板的底部制作陣列焊球作為電路的I/O端與印刷線路板(PCB)互接。采用該項(xiàng)技術(shù)封裝的器件是一種表面貼裝型器件。與傳統(tǒng)的腳形貼裝器件(LeadedDe~ce如QFP、PLCC等)相比，BGA封裝器件具有如下特點(diǎn)。1)I/O數(shù)較多。BGA封裝器件的I/O數(shù)主要由封裝體的尺寸和焊球節(jié)距決定。由于BGA封裝的焊料球是以陣列形式排布在封裝基片下面，因而可極大地提高器件的I/O數(shù)，縮小封裝體尺寸，節(jié)省組裝的占位空間。通常，在引線數(shù)相同的情況下，封裝體尺寸可減小30%以上。例如：CBGA-49、BGA-320(節(jié)距1.27mm)分別與PLCC-44(節(jié)距為1.27mm)和MOFP-304(節(jié)距為0.8mm)相比，封裝體尺寸分別縮小了84%和47%。2)提高了貼裝成品率，潛在地降低了成本。傳統(tǒng)的QFP、PLCC器件的引線腳均勻地分布在封裝體的四周，其引線腳的節(jié)距為1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm。當(dāng)I/O數(shù)越來越多時(shí)，其節(jié)距就必須越來越小。而當(dāng)節(jié)距<0.4mm時(shí)，SMT設(shè)備的精度就難以滿足要求。加之引線腳極易變形，從而導(dǎo)致貼裝失效率增加。其BGA器件的焊料球是以陣列形式分布在基板的底部的，可排布較多的I/O數(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)的焊球節(jié)距為1.5mm、1.27mm、1.0mm，細(xì)節(jié)距BGA(印BGA，也稱為CSP-BGA，當(dāng)焊料球的節(jié)距<1.0mm時(shí)，可將其歸為CSP封裝)的節(jié)距為0.8mm、0.65mm、0.5mm，與現(xiàn)有的SMT工藝設(shè)備兼容，其貼裝失效率<10ppm。3)BGA的陣列焊球與基板的接觸面大、短，有利于散熱。4)BGA陣列焊球的引腳很短，縮短了信號(hào)的傳輸路徑，減小了引線電感、電阻，因而可改善電路的性能。5)明顯地改善了I/O端的共面性，極大地減小了組裝過程中因共面性差而引起的損耗。6)BGA適用于MCM封裝，能夠?qū)崿F(xiàn)MCM的高密度、高性能。7)BGA和～BGA都比細(xì)節(jié)距的腳形封裝的IC牢固可靠。