BGA封裝技術(shù)分類(lèi)
BGA的封裝類(lèi)型多種多樣,其外形結(jié)構(gòu)為方形或矩形。根據(jù)其焊料球的排布方式可分為周邊型、交錯(cuò)型和全陣列型BGA,根據(jù)其基板的不同,主要分為三類(lèi):PBGA(PlasticballZddarray塑料焊球陣列)、CBGA(ceramicballSddarray陶瓷焊球陣列)、TBGA (tape ball grid array載帶型焊球陣列)。
1、PBGA(塑料焊球陣列)封裝PBGA封裝,它采用BT樹(shù)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?yàn)楣簿Ш噶?3Sn37Pb或準(zhǔn)共晶焊料62Sn36Pb2Ag(已有部分制造商使用無(wú)鉛焊料),焊球和封裝體的連接不需要另外使用焊料。有一些PBGA封裝為腔體結(jié)構(gòu),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(qiáng)其散熱性能,稱(chēng)之為熱增強(qiáng)型BGA,簡(jiǎn)稱(chēng)EBGA,有的也稱(chēng)之為CPBGA(腔體塑料焊球陣列)。PBGA封裝的優(yōu)點(diǎn)如下:1)與PCB板(印刷線(xiàn)路板-通常為FR-4板)的熱匹配性好。PBGA結(jié)構(gòu)中的BT樹(shù)脂/玻璃層壓板的熱膨脹系數(shù)(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(guò)程中可利用焊球的自對(duì)準(zhǔn)作用,即熔融焊球的表面張力來(lái)達(dá)到焊球與焊盤(pán)的對(duì)準(zhǔn)要求。3)成本低。4)電性能良好。PBGA封裝的缺點(diǎn)是:對(duì)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。
2、CBGA(陶瓷焊球陣列)封裝在BGA封裝系列中,CBGA的歷史最長(zhǎng)。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(hù)芯片、引線(xiàn)及焊盤(pán)。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。標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)如下:1)氣密性好,抗?jié)駳庑阅芨?,因而封裝組件的長(zhǎng)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(jié)構(gòu)。CBGA封裝的缺點(diǎn)是:1)由于陶瓷基板和PCB板的熱膨脹系數(shù)(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(diǎn)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?qū)?zhǔn)難度增加。
3、CCGA(ceramiccolumnSddarray)陶瓷柱柵陣列CCGA是CBGA的改進(jìn)型。二者的區(qū)別在于:CCGA采用直徑為0.5mm、高度為1.25mm~2.2mm的焊料柱替代CBGA中的0.87mm直徑的焊料球,以提高其焊點(diǎn)的抗疲勞能力。因此柱狀結(jié)構(gòu)更能緩解由熱失配引起的陶瓷載體和PCB板之間的剪切應(yīng)力。
4、TBGA(載帶型焊球陣列)TBGA是一種有腔體結(jié)構(gòu),TBGA封裝的芯片與基板互連方式有兩種:倒裝焊鍵合和引線(xiàn)鍵合。倒裝焊鍵合結(jié)構(gòu);芯片倒裝鍵合在多層布線(xiàn)柔性載帶上;用作電路I/O端的周邊陣列焊料球安裝在柔性載帶下面;它的厚密封蓋板又是散熱器(熱沉),同時(shí)還起到加固封裝體的作用,使柔性基片下面的焊料球具有較好的共面性。TBGA的優(yōu)點(diǎn)如下:1)封裝體的柔性載帶和PCB板的熱匹配性能較2)在回流焊過(guò)程中可利用焊球的自對(duì)準(zhǔn)作用,印焊球的表面張力來(lái)達(dá)到焊球與焊盤(pán)的對(duì)準(zhǔn)要求。3)是最經(jīng)濟(jì)的BGA封裝。4)散熱性能優(yōu)于PBGA結(jié)構(gòu)。TBGA的缺點(diǎn)如下:1)對(duì)濕氣敏感。2)不同材料的多級(jí)組合對(duì)可靠性產(chǎn)生不利的影響。5、其它的BGA封裝類(lèi)型