BGA封裝

90年代隨著集成技術的進步、設備的改進和深亞微米技術的使用，LSI、VLSI、ULSI相繼出現，矽單晶片集成度不斷提高，對積體電路封裝要求更加嚴格，I/O引腳數急劇增加，功耗也隨之增大。為滿足發展的需要，在原有封裝品種基礎上，又增添了新的品種——球柵陣列封裝，簡稱BGA(Ball Grid Array Package)。

基本介紹

• 中文名：BGA封裝
• 外文名：Ball Grid Array Package
• 特點：厚度比QFP減少1/2以上等
• 分類：PBGA基板、CBGA基板

簡介

採用BGA技術封裝的記憶體，可以使記憶體在體積不變的情況下記憶體容量提高兩到三倍，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，採用BGA封裝技術的記憶體產品在相同容量下，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。

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，但引腳間距並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能用可控塌陷晶片法焊接，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(電流大幅度變化時，引起輸出電壓擾動)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。

特點

BGA一出現便成為CPU、南北橋等VLSI晶片的高密度、高性能、多功能及高I/O引腳封裝的最佳選擇。其特點有:

1.I/O引腳數雖然增多，但引腳間距遠大於QFP，從而提高了組裝成品率;

2.雖然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷晶片法焊接，簡稱C4焊接，從而可以改善它的電熱性能;

3.厚度比QFP減少1/2以上，重量減輕3/4以上;

4.寄生參數減小，信號傳輸延遲小，使用頻率大大提高;

5.組裝可用共面焊接，可靠性高;

6.BGA封裝仍與QFP、PGA一樣，占用基板面積過大;

Intel公司對這種集成度很高(單晶片里達300萬隻以上電晶體)，功耗很大的CPU晶片，如Pentium、Pentium Pro、Pentium Ⅱ採用陶瓷針柵陣列封裝CPGA和陶瓷球柵陣列封裝CBGA，並在外殼上安裝微型排風扇散熱，從而達到電路的穩定可靠工作。

BGA球柵陣列封裝

隨著積體電路技術的發展，對積體電路的封裝要求更加嚴格。這是因為封裝技術關係到產品的功能性，當IC的頻率超過100MHz時，傳統封裝方式可能會產生所謂的“CrossTalk”現象，而且當IC的管腳數大於208 Pin時，傳統的封裝方式有其困難度。因此，除使用QFP封裝方式外，現今大多數的高腳數晶片（如圖形晶片與晶片組等）皆轉而使用BGA(Ball Grid Array Package)封裝技術。BGA一出現便成為CPU、主機板上南/北橋晶片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。

BGA封裝記憶體

分類

1.PBGA（Plastic BGA）基板：一般為2-4層有機材料構成的多層板。Intel系列CPU中，Pentium II、III、IV處理器均採用這種封裝形式。近二年又出現了另一種形式:即把IC直接綁定在板子上，它的價格要比正規的價格便宜很多，一般用於對質量要求不嚴格的遊戲等領域。

在製作時，先在載帶的兩面進行覆銅，然後鍍鎳和鍍金，接著沖通孔和通孔金屬化及製作出圖形。因為在這種引線鍵合TBGA中，封裝熱沉又是封裝的加固體，也是管殼的芯腔基底，因此在封裝前先要使用壓敏粘結劑將載帶粘結在熱沉上。

②封裝工藝流程

圓片減薄→圓片切割→晶片粘結→清洗→引線鍵合→等離子清洗→液態密封劑灌封→裝配焊料球→回流焊→表面打標→分離→最終檢查→測試→包裝

示例

TinyBGA封裝記憶體

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），屬於是BGA封裝技術的一個分支。是Kingmax公司於1998年8月開發成功的，其晶片面積與封裝面積之比不小於1:1.14，可以使記憶體在體積不變的情況下記憶體容量提高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。採用TinyBGA封裝技術的記憶體產品在相同容量情況下體積只有TSOP封裝的1/3。TSOP封裝記憶體的引腳是由晶片四周引出的，而TinyBGA則是由晶片中心方向引出。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晶片的抗干擾、抗噪性能，而且提高了電性能。

TinyBGA封裝記憶體

TinyBGA封裝的記憶體其厚度也更薄（封裝高度小於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記憶體擁有更高的熱傳導效率，非常適用於長時間運行的系統，穩定性極佳。

BGA封裝與TSOP封裝區別

採用BGA技術封裝的記憶體，可以使記憶體在體積不變的情況下，記憶體容量提高兩到三倍，BGA與TSOP相比，具有更小體積，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，採用BGA封裝技術的記憶體產品在相同容量下，體積只有TSOP封裝的三分之一；與傳統TSOP封裝方式相比，BGA封裝方式有更加快速有效的散熱途徑。