半導體封裝是指將通過測試的晶圓按照產品型號及功能需求加工得到獨立芯片的過程。封裝過程為:來自晶圓前道工藝的晶圓通過劃片工藝后被切割為小的晶片(Die),然后將切割好的晶片用膠水貼裝到相應的基板(引線框架)架的小島上,再利用超細的金屬(金錫銅鋁)導線或者導電性樹脂將晶片的接合焊盤(Bond Pad)連接到基板的相應引腳(Lead),并構成所要求的電路;然后再對獨立的晶片用塑料外殼加以封裝保護,塑封之后還要進行一系列操作,封裝完成后進行成品測試,通常經過入檢Incoming、測試Test和包裝Packing等工序,最后入庫出貨。
半導體生產流程由晶圓制造、晶圓測試、芯片封裝和封裝后測試組成。塑封之后,還要進行一系列操作,如后固化(Post Mold Cure)、切筋和成型(Trim&Form)、電鍍(Plating)以及打印等工藝。典型的封裝工藝流程為:劃片 裝片 鍵合 塑封 去飛邊 電鍍 打印 切筋和成型 外觀檢查 成品測試 包裝出貨。
PBGA封裝(Plastic Ball Grid Array Package),它采用BT樹脂/玻璃層壓板作為基板,以塑料環(huán)氧模塑混合物作為密封材料,焊球為共晶焊料63Sn37Pb或準共晶焊料62Sn36Pb2Ag,已有部分制造商使用無鉛焊料 ,焊球和封裝體的連接不需要另外使用焊料。
PBGA塑料焊球陣列封裝有一些PBGA封裝為腔體結構,分為腔體朝上和腔體朝下兩種。這種帶腔體的PBGA是為了增強其散熱性能,稱之為熱增強型BGA,簡稱EBGA,有的也稱之為CPBGA 腔體塑料焊球陣列.PBGA封裝的優(yōu)點如下:1 與PCB板印刷線路板-通常為FR-4板的熱匹配性好。PBGA結構中的BT樹脂/玻璃層壓板的熱膨脹系數CTE約為14ppm/℃,PCB板的約為17ppm/cC,兩種材料的CTE比較接近,因而熱匹配性好。2 在回流焊過程中可利用焊球的自對準作用,即熔融焊球的表面張力來達到焊球與焊盤的對準要求。3 成本低。4 電性能良好。PBGA封裝的缺點是:對濕氣敏感,不適用于有氣密性要求和可靠性要求高的器件的封裝。
在BGA封裝系列中,CBGA的歷史最長。它的基板是多層陶瓷,金屬蓋板用密封焊料焊接在基板上,用以保護芯片、引線及焊盤。焊球材料為高溫共晶焊料10Sn90Pb,焊球和封裝體的連接需使用低溫共晶焊料63Sn37Pb。
CBGA陶瓷焊球陣列封裝封裝體尺寸為10-35mm,標準的焊球節(jié)距為1.5mm、1.27mm、1.0mm。CBGA 陶瓷焊球陣列 封裝的優(yōu)點如下:1 氣密性好,抗?jié)駳庑阅芨?,因而封裝組件的長期可靠性高。2 與PBGA器件相比,電絕緣特性更好。3 與PBGA器件相比,封裝密度更高。4 散熱性能優(yōu)于PBGA結構。CBGA封裝的缺點是:1 由于陶瓷基板和PCB板的熱膨脹系數 CTE 相差較大 A1203陶瓷基板的CTE約為7ppm/cC,PCB板的CTE約為17ppm/筆 ,因此熱匹配性差,焊點疲勞是其主要的失效形式。2 與PBGA器件相比,封裝成本高。3 在封裝體邊緣的焊球對準難度增加。