集成电路测试技术 集成电路测试技术 18球栅阵列技术.ppt

前课回顾 2、封装缺陷-金线偏移产生原因及解决办法 １、封装失效和封装缺陷的概念 3、判断组装过程缺陷形式及原因 BGA技术简介 BGA（Ball Grid Array）即球栅阵列（或焊球阵列）封装，是在基板下面按阵列方式引出球形引脚，在基板上面装配大规模集成电路（LSI）芯片，是LSI芯片的一种表面组装封装类型。 BGA焊球分布形式 BGA封装发展历史 BGA封装从20世纪90年代初期由Motorola和Citizen公司共同开发。BGA的出现源于QFP封装的性能、成本要求：引脚数不断增加、引脚间距越来越小，性价比越来越低。目前BGA已经作为重要的封装形式应用于半导体行业。 BGA技术特点 2芯片引脚间距大-贴装工艺和精度 3显著增加了引出端子数与本体尺寸比-互连密度高 5焊球有效改善了共面性，有助于改善散热性 1成品率高、可将窄间距QFP焊点失效率降低两个数量级 4BGA引脚短-电性能好、牢固-不易变形 6适合MCM封装需要，实现高密度和高性能封装 BGA的分类 目前，市面常用的BGA封装芯片主要包括四种类型：PBGA（塑封BGA）、CBGA（陶瓷BGA）、CCGA（陶瓷焊柱阵列）、TBGA（载带BGA）。 此外，还有MBGA（金属BGA）、FCBGA（细间距BGA或倒装BGA）和EBGA（带散热器BGA）等。 根据焊料球的排列方式分为： 周边型 交错型 全阵列型 BGA的分类 PBGA 塑料封装BGA（PBGA）采用塑料材料和塑封工艺制作，是最常用的BGA封装形式。PBGA采用的基板类型为PCB基板材料，裸芯片经过粘结和WB技术连接到基板顶部引脚后采用注塑成型（环氧模塑混合物）方法实现整体塑模。 PBGA结构 焊球材料为低熔点共晶焊料合金，直径约1mm，间距范围1.27-2.54mm，焊球采用低熔点焊料合金连接在基板底部，组装时焊球熔融，与PCB表面焊盘接合在一起，呈现桶状。 BGA技术通孔技术 PBGA特点 制作成本低，性价比高 焊球参与再流焊点形成，共面度要求宽松 与环氧树脂基板热匹配性好、装配至PCB时质量高、性能好 对潮气敏感，PoPCorn effect严重，可靠性存在隐患，且封装高度之QFP高也是一技术挑战。 CBGA封装 CBGA最早起源于IBM公司，是将裸芯片安装在陶瓷多层基板载体顶部表面形成的，连接好的封装体经过气密性处理可提高其可靠性和物理保护性能。 CBGA采用的是多层陶瓷布线基板，PBGA采用的是BT树脂-玻璃芯多层布线基板。CBGA焊球材料高熔点90Pb10Sn共晶焊料，采用封盖+玻璃封接，属于气密封装范畴。 CBGA封装结构 CBGA技术特点 【对湿气不敏感，可靠性好、电、热性能优良】 【与陶瓷基板CTE匹配性好】 【连接芯片和元件可返修性较好】 【裸芯片采用FCB技术，互连密度更高】 【封装成本高】 【与环氧树脂等基板CTE匹配性差】 CBGA的焊接特性 CBGA焊接过程不同于PBGA，采用的是高温合金焊球，在一般标准再流焊温度（220℃）下，CBGA焊料球不熔化，起到刚性支座作用。PCB上需要印刷的焊膏量需多于PBGA，形成的焊点形状也不同于PBGA。 CCGA技术 CCGA封装又称圆柱焊料载体,是CBGA技术的扩展，不同之处在于采用焊球柱代替焊球作为互连基材，是当器件面积大于32平方毫米时CBGA的替代产品. CCGA承受封装体和PCB基板材料之间热失配应力的能力较好,因此其可靠性要优于CBGA器件,特别是大器件尺寸应用领域，此外清洗也较容易。 CCGA焊料柱直径约0.508mm，高度约1.8mm，间距约1.27mm，由于焊柱高度太大，目前应用的较少。 CCGA技术特点 TBGA技术 载带球栅阵列（TBGA）又称阵列载带自动键合，是一种相对较新颖的BGA封装形式，采用的基板类型为PI多层布线基板，焊料球材料为高熔点焊料合金，焊接时采用低熔点焊料合金。 PI: 聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达 400℃以上 ，长期使用温度范围-200～300℃，无明显熔点，高绝缘性能，103 赫下介电常数4.0，介电损耗仅0.004～0.007，属绝缘材料。 TBGA技术特点 与环氧树脂PCB基板热匹配性好 最薄型BGA封装形式，有利于芯片薄型化 成本较之CBGA低 对热和湿较为敏感 芯片轻、小，自校准偏差较之其他BGA类型大 TBGA适用于高性能、多I/O引脚数场合。