激光植球技術(shù)在BGA芯片封裝工藝中的優(yōu)勢(shì)

芯片是一種電子元器件，由微電子技術(shù)制造，將電路和系統(tǒng)集成在一個(gè)微小的硅片上。它是現(xiàn)代科技的重要組成部分，無處不在，影響著人們的生產(chǎn)生活。芯片的種類、制造工藝和應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展和創(chuàng)新，對(duì)于現(xiàn)代信息社會(huì)的發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步具有重要的意義。

什么是bga？

BGA的全稱是Ball Grid Array(球柵陣列結(jié)構(gòu)的PCB)，它是集成電路采用有機(jī)載板的一種封裝法。用于永久安裝微處理器等設(shè)備。BGA可以提供比雙列直棰或扁平封裝更多的互連引。可以使用設(shè)備的整個(gè)底面，而不僅僅是周邊。將封裝的引線連接到管芯，封裝的導(dǎo)線或焊球的走線平均也比周邊類型的走線短，從而在高速下具有更好的性能。它的特點(diǎn)有：

01

①封裝面積減少；

02

②功能加大，引腳數(shù)目增多；

03

③PCB板溶焊時(shí)能自我居中，易上錫；

04

④可靠性高；

05

⑤電性能好，整體成本低。

有BGA的PCB板一般小孔較多，大多數(shù)客戶BGA下過孔設(shè)計(jì)為成品孔直徑8~12mil，BGA處表面貼到孔的距離以規(guī)格為31.5mil為例，一般不小于10.5mil。BGA下過孔需塞孔，BGA焊盤不允許上油墨，BGA焊盤上不鉆孔。

目前，許多芯片封裝都為BGA型，這類封裝的最大優(yōu)點(diǎn)就是能節(jié)約板上空間。最常見的是芯片向上結(jié)構(gòu)，對(duì)熱處理要求較高的通常是使用向下的結(jié)構(gòu)。多數(shù)封裝都采用芯片鍵合技術(shù)將芯片與基板連接起來，并實(shí)現(xiàn)芯片與基板之間的電連接。BGA也如此，但更多是采用倒裝芯片互連技術(shù)。采用倒裝芯片設(shè)計(jì)可將散熱片直接與芯片連接起來，達(dá)到更好散熱的目的。

封裝工藝流程

圓片凸點(diǎn)的制備→圓片切割→芯片倒裝及回流焊→底部填充→導(dǎo)熱脂、密封焊料的分配→封蓋→裝配焊料球→回流焊→打標(biāo)→分離最終檢查→測(cè)試→包封。

倒裝焊接克服了引線鍵合焊盤中心距極限的問題，在芯片的電源/地線分布設(shè)計(jì)上提供了更多便利，為高頻率、大功率器件提供更完善的信號(hào)。而BGA器件的焊接需要精確控制，通常通過自動(dòng)化工藝完成，例如計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)激光植球+回流焊爐。

在高密度芯片晶圓封裝技術(shù)領(lǐng)域，在進(jìn)行晶圓芯片上的凸點(diǎn)制作時(shí)，晶圓上后續(xù)封裝微焊點(diǎn)主要使用超細(xì)間距和高密度凸點(diǎn)陣列實(shí)現(xiàn)，這是高密度芯片晶圓封裝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)工藝效果、操作及成本等要求都比較高。

目前，得到凸點(diǎn)主要有三種方式：電鍍、印刷錫膏固化和植球。但是，電鍍方式存在工藝復(fù)雜且成本較高、制造周期長(zhǎng)、環(huán)境污染等缺點(diǎn)，而印刷錫膏方式不容易控制凸點(diǎn)高度，難以制作小于 200 μm 的凸點(diǎn)。激光植球方式的優(yōu)勢(shì)便更加凸顯：由于錫球內(nèi)不含助焊劑，激光加熱熔融后不會(huì)造成飛濺，凝固后飽滿圓滑，對(duì)焊盤不存在后續(xù)清洗或表面處理等附加工序。同時(shí)，因錫量恒定，分球焊接具有速度快、精度高，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用在BGA芯片植球領(lǐng)域。

激光植球工藝優(yōu)勢(shì)

0****1

系統(tǒng)選用光纖激光器作植球熱源，電光轉(zhuǎn)換效率高、能量穩(wěn)定；

0****2

可兼容0.07mm~0.2mm規(guī)格Sn-Ag-Cu、Sn-Bi-Ag等常用材質(zhì)錫料錫球，以應(yīng)對(duì)不同領(lǐng)域工藝需求，同時(shí)配備CCD相機(jī)定位保證植球精度；

0****3

非接觸式噴錫植錫方式，植球速度3~5點(diǎn)/s，凸點(diǎn)錫量穩(wěn)定、一致性好，工藝簡(jiǎn)便，易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，

0****4

工藝無需整體加熱，植球過程中熱影響小，對(duì)預(yù)植凸點(diǎn)周邊晶圓材質(zhì)無影響；

0****5

錫料無助焊劑成分，省去焊后清洗工序，激光植球中激光熔錫噴錫過程可做到零污染生產(chǎn)，更符合綠色制造理念。

審核編輯：劉清