BGA的封裝工藝流程基本知識簡介
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技術的出現便成為CPU、主板南、北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。但BGA封裝占用基板的面積比較大。雖然該技術的I/O引腳數增多,但引腳之間的距離遠大于QFP,從而提高了組裝成品率。而且該技術采用了可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善它的電熱性能。另外該技術的組裝可用共面焊接,從而能大大提高封裝的可靠性;并且由該技術實現的封裝CPU信號傳輸延遲小,適應頻率可以提高很大。為了滿足高速度、高性能、高引線數、高可靠、低功耗、小尺寸、低成本和更薄、更小、更輕的電子封裝產品的發展要求,下一代BGA封裝技術便應運而生,諸如略大于IC的載體(SLICC)、倒裝焊BGA(FCBGA)、基于TAB技術的BGA(金屬TCP、S-FPAC、高密度QFP)等,它們越來越多地應用于消費類電子產品中,諸如閃速存儲器、全球定位系統、蜂窩電話、手掌游戲機和小型硬盤驅動器等。
采用BGA技術封裝的內存(見圖7),可以使內存在體積不變的情況下內存容量提高兩到三倍,BGA與TSOP相比,具有更小的體積,更好的散熱性能和電性能。BGA封裝技術使每平方英寸的存儲量有了很大提升,采用BGA封裝技術的內存產品在相同容量下,體積只有TSOP封裝的三分之一;另外,與傳統TSOP封裝方式相比,BGA封裝方式有更加快速和有效的散熱途徑。
圖7 BGA封裝內存
BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點按陣列形式分布在封裝下面,BGA技術的優點是I/O引腳數雖然增加了,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有所減少;寄生參數減小,信號傳輸延遲小,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,TinyBGA英文全稱為Tiny Ball Grid Array(小型球柵陣列封裝),屬于是BGA封裝技術的一個分支。是Kingmax公司于1998年8月開發成功的,其芯片面積與封裝面積之比不小于1:1.14,可以使內存在體積不變的情況下內存容量提高2~3倍,與TSOP封裝產品相比,其具有更小的體積、更好的散熱性能和電性能。采用TinyBGA封裝技術的內存如圖8所示。
圖8 TinyBGA封裝內存
采用TinyBGA封裝技術的內存產品在相同容量情況下體積只有TSOP封裝的1/3。TSOP封裝內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的傳導距離,信號傳輸線的長度僅是傳統的TSOP技術的1/4,因此信號的衰減也隨之減少。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300MHz的外頻,而采用傳統TSOP封裝技術最高只可抗150MHz的外頻。
TinyBGA封裝的內存其厚度也更薄(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內存擁有更高的熱傳導效率,非常適用于長時間運行的系統,穩定性極佳。
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