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球形触点陈列
阅读:7069时间:2011-03-13 15:30:29

  球形触点陈列(BGA),表面贴装型封装之一。在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚,在印刷基板的正面装配LSI芯片,然后用模压树脂或灌封方法进行密封。也称为凸点陈列载体(PAC)。BGA封装出现于90年代初期,现已发展成为一项成熟的高密度封装技术。

封装形式

  BGA封装的引脚可超过200,是多引脚LSI用的一种封装。封装本体也可做得比QFP(四侧引脚扁平封装)小。例如,引脚中心距为1.5mm的360引脚BGA仅为31mm见方;而引脚中心距为0.5mm的304引脚QFP为40mm见方。而且BGA不用担心QFP那样的引脚变形问题。

  BGA封装的引出端为球或柱状合金,并矩阵状分布于封装体的底面,改变了引出端分布于封装体两侧或四周的形式。

特点

  (1)I/O数较多。BGA封装器件的I/O数主要由封装体的尺寸和焊球节距决定。由于BGA封装的焊料球是以阵列形式排布在封装基片下面,因而可极大地提高器件的I/O数,缩小封装体尺寸,节省组装的占位空间。通常,在引线数相同的情况下,封装体尺寸可减小30%以上。例如:CBGA-49、BGA-320(节距1.27mm)分别与PLCC-44(节距为1.27mm)和MOFP-304(节距为0.8mm)相比,封装体尺寸分别缩小了84%和47%。

  (2)提高了贴装成品率,潜在地降低了成本。传统的QFP、PLCC器件的引线脚均匀地分布在封装体的四周,其引线脚的节距为1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm。当I/O数越来越多时,其节距就必须越来越小。而当节距<0.4mm时,SMT设备的精度就难以满足要求。加之引线脚极易变形,从而导致贴装失效率增加。其BGA器件的焊料球是以阵列形式分布在基板的底部的,可排布较多的I/O数,其标准的焊球节距为1.5mm、1.27mm、1.0mm,细节距BGA(印BGA,也称为CSP-BGA,当焊料球的节距<1.0mm时,可将其归为CSP封装)的节距为0.8mm、0.65mm、0.5mm,与现有的SMT工艺设备兼容,其贴装失效率<10ppm。

  (3)BGA的阵列焊球与基板的接触面大、短,有利于散热。

  (4)BGA阵列焊球的引脚很短,缩短了信号的传输路径,减小了引线电感、电阻,因而可改善电路的性能。

  (5)明显地改善了I/O端的共面性,极大地减小了组装过程中因共面性差而引起的损耗。

  (6)BGA适用于MCM封装,能够实现MCM的高密度、高性能。

  (7)BGA和~BGA都比细节距的脚形封装的IC牢固可靠。

类型

  BGA的封装类型多种多样,其外形结构为方形或矩形。根据其焊料球的排布方式可分为周边型、交错型和全阵列型BGA。根据其基板的不同,主要分为三类:PBGA(PlasticballZddarray塑料焊球阵列)、CBGA(ceramicballSddarray陶瓷焊球阵列)、TBGA (tape ball grid array载带型焊球阵列)。

  (1)PBGA(塑料焊球阵列)封装

  PBGA封装,它采用BT树脂/玻璃层压板作为基板,以塑料(环氧模塑混合物)作为密封材料,焊球为共晶焊料63Sn37Pb或准共晶焊料62Sn36Pb2Ag(目前已有部分制造商使用无铅焊料),焊球和封装体的连接不需要另外使用焊料。有一些PBGA封装为腔体结构,分为腔体朝上和腔体朝下两种。这种带腔体的PBGA是为了增强其散热性能,称之为热增强型BGA,简称EBGA,有的也称之为CPBGA(腔体塑料焊球阵列)。

  (2)CBGA(陶瓷焊球阵列)封装

  在BGA封装系列中,CBGA的历史最长。它的基板是多层陶瓷,金属盖板用密封焊料焊接在基板上,用以保护芯片、引线及焊盘。焊球材料为高温共晶焊料10Sn90Pb,焊球和封装体的连接需使用低温共晶焊料63Sn37Pb。封装体尺寸为10-35mm,标准的焊球节距为1.5mm、1.27mm、1.0mm。

  (3)CCGA(ceramiccolumnSddarray)陶瓷柱栅阵列

  CCGA是CBGA的改进型。二者的区别在于:CCGA采用直径为0.5mm、高度为1.25mm~2.2mm的焊料柱替代CBGA中的0.87mm直径的焊料球,以提高其焊点的抗疲劳能力。因此柱状结构更能缓解由热失配引起的陶瓷载体和PCB板之间的剪切应力。

  (4)TBGA(载带型焊球阵列)

  TBGA是一种有腔体结构,TBGA封装的芯片与基板互连方式有两种:倒装焊键合和引线键合。倒装焊键合的芯片倒装键合在多层布线柔性载带上;用作电路I/O端的周边阵列焊料球安装在柔性载带下面;它的厚密封盖板又是散热器(热沉),同时还起到加固封装体的作用,使柔性基片下面的焊料球具有较好的共面性。腔体朝下的引线键合TBGA的芯片粘结在芯腔的铜热沉上;芯片焊盘与多层布线柔性载带基片焊盘用键合引线实现互连;用密封剂将电路芯片、引线、柔性载带焊盘包封(灌封或涂敷)起来。

  (5)其它的BGA封装类型

  MCM-PBGA(Multiplechipmodule-PBGA)是多芯片模块PBGA。

  LBGA,微BGA,它是一种芯片尺寸封装。芯片面朝下,采用TAB键合实现芯片与封装基片焊盘互连的。它的封装体尺寸仅略大于芯片(芯片+0.5mm)。gBGA有3种焊球节距:0.65mm、0.75mm和0.8mm。TAB引线键合和弹性的芯片粘接是txBGA的特征。与其它的芯片尺寸封装相比,它具有更高的可靠性。

应用

  球形触点陈列(BGA)封装技术主要适用于PC芯片组、微处理器/控制器、ASIC、门阵、存储器、DSP、PDA、PLD等器件的封装。

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