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BGA封裝類型特點

  隨著BGA芯片使用越來越廣,那么BGA封裝類型也是越來越多,越來越完善,接下來就由崴泰科技BGA返修臺廠家小編給大家介紹一下BGA封裝的類型特點都有哪些。

  

首先我們了解一下BGA 封裝的類型、結構

  BGA的封裝類型多種多樣,其外形結構為方形或矩形。根據其焊料球的排布方式可分為周邊型、交錯型和全陣列型BGA,根據其基板的不同,主要分為三類: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)。
BGA的封裝類型多種多樣性
  1. PBGA(塑料焊球陣列)封裝

  PBGA 封裝,它采用BT 樹脂/玻璃層壓板作為基板,以塑料(環氧模塑混合物)作為密封材料,焊球為共晶焊料63Sn37Pb 或準共晶焊料62Sn36Pb2Ag(目前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 封裝的結構示意圖如圖4。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),其結構示意圖如圖5。PBGA 封裝的優點如下: 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。

  5.CBGA(陶瓷焊球陣列)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。其結構示意圖如圖6,封裝體尺寸為10-35mm,標準的焊球節距為1.5mm、1.27mm、1.0mm。
CBGA(陶瓷焊球陣列)封裝
  

CBGA(陶瓷焊球陣列)封裝的優點如下:

  1.氣密性好,抗濕氣性能高,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。

  2.CCGA(ceramic column Sddarray)陶瓷柱柵陣列

  CCGA 是CBGA 的改進型。如圖7 所示。二者的區別在于: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,以提高其焊點的抗疲勞能力。因此柱狀結構更能緩解由熱失配引起的陶瓷載體和PCB 板之間的剪切應力。

  3. TBGA(載帶型焊球陣列)

  TBGA是一種有腔體結構,TBGA 封裝的芯片與基板互連方式有兩種:倒裝焊鍵合和引線鍵合。倒裝焊鍵合結構示意圖如圖8(a);芯片倒裝鍵合在多層布線柔性載帶上;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。腔體朝下的引線鍵合TBGA 結構示意圖如圖8(b);芯片粘結在芯腔的銅熱沉上;芯片焊盤與多層布線柔性載帶基片焊盤用鍵合引線實現互連;用密封劑將電路芯片、引線、柔性載帶焊盤包封(灌封或涂敷)起來。 TBGA 的優點如下: 1)封裝體的柔性載帶和PCB 板的熱匹配性能較 2)在回流焊過程中可利用焊球的自對準作用, 印焊球的表面張力來達到焊球與焊盤的對準要求。
TBGA封裝類型(載帶型焊球陣列)
  3)是最經濟的BGA 封裝。

  4)散熱性能優于PBGA 結構。

  TBGA 的缺點如下:

  1.對濕氣敏感。

  2.不同材料的多級組合對可靠性產生不利的影響。

  3.其它的BGA 封裝類型

  MCM-PBGA(Multiplechipmodule-PBGA),多芯片模塊PBGA。LBGA,微BGA,它是一種芯片尺寸封裝。芯片面朝下,采用TAB 鍵合實現芯片與封裝基片焊盤互連的,LBGA 的結構示意圖如圖10。它的封裝體尺寸僅略大于芯片(芯片+0.5mm)。

  gBGA 有3 種焊球節距:0.65mm、0.75mm 和0.8mm。TAB 引線鍵合和彈性的芯片粘接是txBGA 的特征。與其它的芯片尺寸封裝相比, 它具有更高的可靠性。SBGA(Stackedballgridarray),疊層BGA,它的結構示意圖如圖11 所示。 etBGA,最薄的BGA 結構,封裝體高度為0.5mm,接近于芯片尺寸。芯片面朝下,芯片-基板互連采用引線鍵合方式的et-BGA 的結構示意圖如圖12 。 CTBGA 、CVBGA(ThinandVeryThinChipArrayBGA),薄型、超薄型BGA。該種BGA 使用的基板是薄的核心層壓板,包封采用模塑結構,封裝體高度為1.2mm。 幾種常規BGA 封裝類型的比較如表1 所示。 4BGA 的封裝工藝流程 基板或中間層是BGA 封裝中非常重要的部分,除了用于互連布線以外,還可用于阻抗控制及用于電感/電阻/電容的集成。因此要求基板材料具有高的玻璃轉化溫度rS(約為175~230℃)、高的尺寸穩定性和低的吸潮性,具有較好的電氣性能和高可靠性。金屬薄膜、絕緣層和基板介質間還要具有較高的粘附性能
BGA封裝類型特點
  

在了解了BGA封裝類型后,接下來我們了解一下BGA封裝的特點都有哪些:

  BGA(Ball Grid Array)封裝,即焊球陣列封裝,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。采用該項技術封裝的器件是一種表面貼裝型器件。與傳統的腳形貼裝器件(LeadedDe~ce 如QFP、PLCC 等)相比,BGA 封裝器件具有如下特點。 1)I/O 數較多。

  BGA 封裝器件的I/O 數主要由封裝體的尺寸和焊球節距決定。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,縮小封裝體尺寸,節省組裝的占位空間。通常,在引線數相同的情況下,封裝體尺寸可減小30%以上。例如:CBGA-49、BGA-320(節距1.27mm)分別與PLCC-44(節距為1.27mm)和MOFP-304(節距為0.8mm)相比,封裝體尺寸分別縮小了84%和47%。提高了貼裝成品率,潛在地降低了成本。

  傳統的QFP、PLCC 器件的引線腳均勻地分布在封裝體的四周,其引線腳的節距為1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm。當I/O 數越來越多時,其節距就必須越來越小。而當節距<0.4mm 時,SMT 設備的精度就難以滿足要求。加之引線腳極易變形,從而導致貼裝失效率增加。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,其標準的焊球節距為1.5mm、1.27mm、1.0mm,細節距BGA(印BGA,也稱為CSP-BGA,當焊料球的節距<1.0mm時,可將其歸為CSP 封裝)的節距為0.8mm、0.65mm、0.5mm,與現有的SMT 工藝設備兼容,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。   

BGA陣列焊球的引腳很短,縮短了信號的傳輸路徑,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,能夠實現MCM 的高密度、高性能。 7)BGA 和~BGA 都比細節距的腳形封裝的IC 牢固可靠。

  本文《BGA封裝類型特點》由崴泰科技BGA返修臺廠家小編撰寫如需轉載,請注明出處,謝謝!

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