現(xiàn)代信息時代電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，計(jì)算機(jī)和手機(jī)等領(lǐng)先的電子產(chǎn)品日益普及。人們開始在電子產(chǎn)品的功能和性能方面不斷增加需求，同時不斷降低體積和重量方面的需求。到目前為止，多功能，輕量化和小型化已成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的主導(dǎo)發(fā)展趨勢。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，IC（集成電路）芯片的特征尺寸必須縮小，其復(fù)雜程度不斷提高。結(jié)果，I/O數(shù)量開始上升，包裝的I/O密度也開始上升。為了與開發(fā)要求兼容，一些先進(jìn)的高密度封裝技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中BGA（球柵陣列）是主要類型，因?yàn)樗谥亓枯p，小型化和高性能方面表現(xiàn)出比其他封裝形式更有競爭力的優(yōu)勢。

早在20世紀(jì)90年代初，BGA封裝就出現(xiàn)了，它已經(jīng)發(fā)展成為一種成熟的高密度封裝技術(shù)。 BGA封裝技術(shù)已廣泛應(yīng)用于PC芯片，微處理器，ASIC，陣列，存儲器，DSP，PDA，PLD等封裝。

BGA封裝的特性

BGA封裝根據(jù)封裝底座下的焊球陣列實(shí)現(xiàn)電路I/O端與PCB（印刷電路板）之間的電氣連接。采用BGA封裝技術(shù)的元件是一種SMD（表面貼裝器件）。與傳統(tǒng)的引線器件（如QFP，PLCC等）相比，BGA封裝元件具有以下特性：

?I/O數(shù)量高

I/O的數(shù)量取決于器件尺寸和焊球間距。由于采用BGA封裝的焊球在基座底部作為陣列分布，因此BGA封裝可顯著增加元件的I/O數(shù)量，縮小封裝尺寸并節(jié)省裝配空間。一般來說，在等效引線的情況下，采用BGA封裝技術(shù)，封裝體體積可以節(jié)省至少30％的空間。

?降低成本的高通過率

傳統(tǒng)QFP和PLCC元件的引線均勻分布在封裝周圍，引腳間距為1.27mm，1.0mm，0.8mm，0.65mm或0.5mm。隨著I/O數(shù)量的增加，引腳間距必須變得越來越小。當(dāng)間距小于0.4mm時，SMT設(shè)備的精度不能滿足相應(yīng)的要求。此外，引線容易變形，因此組裝失敗率會上升。

然而，BGA封裝元件將焊球排列在基座底部的陣列中，可以保持更高的數(shù)量I/O。焊球的標(biāo)準(zhǔn)間距為1.5mm，1.27mm和1.0mm。細(xì)間距BGA的間距為0.8mm，0.65mm和0.5mm，與SMT設(shè)備兼容。

BGA封裝的其他特性包括：
?BGA焊球與BGA焊球之間的接觸面積基極大而短，有利于散熱。
?BGA具有更短的引線，縮短信號傳輸路徑，降低引線的電感和電阻以及優(yōu)化電路性能。?BGA可明顯改善I/的共面性結(jié)束時，由于組裝過程中的共面性差，顯著降低了損耗。
?BGA適用于MCM封裝，可實(shí)現(xiàn)MCM的高密度和高性能。
?BGA和細(xì)間距BGA均為比細(xì)間距引線IC更可靠。

BGA封裝的分類和結(jié)構(gòu)

BGA有多種類型的封裝，結(jié)構(gòu)大多為正方形和矩形。根據(jù)焊球的分布類型，BGA可分為外圍，矩陣和完整陣列。根據(jù)不同的基底材料，BGA可分為PBGA（塑料球柵陣列），CBGA（陶瓷球柵陣列）和TBGA（帶球柵陣列）。

?PBGA封裝

PBGA依靠BT樹脂或玻璃層壓板作為基礎(chǔ)，塑料作為密封材料，采用共晶焊料63Sn37Pb作為焊球材料。焊球和封裝之間的連接不需要額外的焊料。一些PBGA封裝采用腔體結(jié)構(gòu)，分為向上腔和向下腔。具有腔結(jié)構(gòu)的PBGA加強(qiáng)了它們的散熱，因此它們也被稱為EBGA。

PBGA具有以下優(yōu)點(diǎn)：
a。與PCB板更好的熱兼容性
b。焊球和焊盤之間的對準(zhǔn)更高 - c。降低成本
d。出色的電氣性能

?CBGA包裝

CBGA在所有類型的BGA中歷史最悠久。 CBGA采用多層陶瓷為基礎(chǔ)，利用金屬蓋板將BGA元件焊接到基座上，以保護(hù)芯片，引線和焊盤。焊球材料是高溫共晶焊料10Sn90Pb，焊球與封裝之間的連接取決于低溫共晶焊料63Sn37Pb。

CBGA封裝的優(yōu)點(diǎn)包括：
a。更好的氣密性和更高的抗?jié)穸?，可?shí)現(xiàn)長期和高可靠性
b。比PBGA更好的電氣絕緣
c。比PBGA更高的包裝密度
d。比PBGA具有更高的散熱性能

CBGA封裝的缺點(diǎn)包括：
a。由于陶瓷基板和PCB板在CTE（熱膨脹系數(shù)）方面的差異很大，因此CBGA具有低熱兼容性，由于焊點(diǎn)疲勞而易于失效。
b。成本高于PBGA
c。封裝邊緣焊球的對準(zhǔn)難度較高。

?CCGA封裝

CCGA，一種短型陶瓷柱grid array，是CBGA的改進(jìn)版本。 CCGA與CBGA的區(qū)別在于CCGA利用直徑為0.5mm，高度為1.25mm至2.2mm的焊料柱來代替直徑為0.87mm的焊球，使CCGA的焊點(diǎn)更能夠擊敗焊點(diǎn)。疲勞。

?TBGA封裝

TBGA是一種腔體結(jié)構(gòu)，芯片與底座之間有兩種互連類型：倒置焊接和引導(dǎo)鍵合。

TBGA的優(yōu)點(diǎn)包括：
a。磁帶和PCB板之間更好的熱兼容性
b。 TBGA可以使用焊球的自對準(zhǔn)，即焊球的表面張力，以滿足焊球和焊盤之間的對準(zhǔn)要求。所有BGA封裝中的最低成本
d。比PBGA更好的散熱

TBGA的缺點(diǎn)包括：
a。對濕度敏感
b。不同材料的多級組合不利于可靠性維護(hù)。