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BGA封裝工藝流程
1.PBGA基板的製備
在BT樹脂/玻璃芯板的兩面壓極薄(12-18um厚)的銅箔,然後進行鑽孔和通孔金屬化,通孔一般位於基板的四周;再用常規的PWB工藝(壓膜、曝光、顯影、蝕刻等)在基板的兩面製作圖形(導帶、電極以及安裝焊球的焊區陣列);最後形成介質阻焊膜並製作圖形,露出電極及焊區。
線路形成:
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2.封裝工藝流程
圓片減薄→圓片切削→晶片粘結→清洗→引線鍵合→清洗→模塑封裝→裝配焊料球→迴流焊→打標→分離→檢查及測試→包裝
晶片粘結:採用充銀環氧樹脂粘結劑(導電膠)將IC晶片粘結在鍍有Ni-Au薄層的基板上
引線鍵合:粘結固化後用金絲球焊機將IC晶片上的焊區與基板上的鍍Ni-Au的焊區以金線相連
模塑封裝:用石英粉的環氧樹脂模塑進行模塑包封,以保護晶片、焊接線及焊盤。
迴流焊:固化之後,使用特設設計的吸拾工具(焊球自動拾放機)將浸有焊劑熔點為183℃、直徑為30mil(0。75mm)的焊料球Sn62Pb36Ag2,或者Sn63Pb37放置在焊盤上,在傳統的迴流焊爐內在N2氣氛下進行迴流焊接(最高加工溫度不超過230℃),焊球與鍍Ni-Au的基板焊區焊接。
裝配焊球有兩種方法:“球在上”和“球在下”
球在上:
在基板上絲網印製焊膏,將印有焊膏的基板裝在一個夾具上,用定位銷將一個帶篩孔的頂板與基板對準,把球放在頂板上,篩孔的中心距與陣列焊點的中心距相同,焊球透過孔對應落到基板焊區的焊膏上,多餘的球則落入一個容器中。取下頂板後將部件送去再流,再流後進行清洗。
“球在下”:
過程與“球在上”相反,先將一個帶有以所需中心距排列的孔(直徑小於焊球)的特殊夾具放在一個振動/搖動裝置上,放入焊球,透過振動使球定位於各個孔,在焊球位置上印焊膏,再將基板對準放在印好的焊膏上,送去再流,之後進行清洗。
焊球的直徑是0。76mm(30mil)或0。89mm(35mil),PBGA焊球的成分為低熔點的63Sn37Pb(62Sn36Pb2Ag)。
TBGA封裝工藝流程
1.TBGA載帶製作
TBGA載帶是由聚醯亞胺PI材料製成的,在製作時,先在載帶的兩面覆銅,接著衝通孔和通孔金屬化及製作出圖形;然後鍍鎳、金,將帶有金屬化通孔和再分佈圖形的載帶分割成單體。
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。
TBGA適合於高I/O數應用的一種封裝形式,I/O數可為200-1000,晶片的連線可以用倒裝晶片再流,也可以用熱壓鍵合。
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→迴流焊→打標→最終檢查→測試→包裝
晶片粘結:全陣列型晶片,用C4工藝;周邊型金凸點晶片,熱壓鍵合。
裝配焊料球:用微焊技術把焊球(10Sn90Pb)焊接到載帶上,焊球的頂部熔進電鍍通孔內,焊接後用環氧樹脂將晶片包封。
FCBGA封裝工藝流程
1.FCGBA基板製作
FCGBA基板製作是將多層陶瓷片高溫共燒成多層陶瓷金屬化基片,再在基片上製作多層金屬佈線,然後進行電鍍等。
2.封裝工藝流程
圓片凸點的製備→圓片切割→晶片倒裝及迴流焊→底部填充→導熱脂、密封焊料的分配→封蓋→裝配焊料球→迴流焊→打標→分離最終檢查→測試→包封
倒裝焊接:
特點:
倒裝焊技術克服了引線鍵合焊盤中心距極限的問題;
在晶片的電源/地線分佈設計上提供了更多的便利;
為高頻率、大功率器件提供更完善的訊號。
優點:
焊點牢固、訊號傳輸路徑短、電源/地分佈、I/O;密度高、封裝體尺寸小、可靠性高等。
缺點:
由於凸點的製備是在前工序完成的,因而成本較高。
倒裝焊的凸點是在圓片上形成的。在整個加工過程中,工藝處理的是以圓片、晶片和基片方式進行的,它不是單點操作,因而處理效率較高。
基板選擇:
基板選擇的關鍵因素在於材料的熱膨脹係數(CTE)、介電常數、介質損耗、電阻率和導熱率等。
基板與晶片(一級互連)之間或基板與PCB板(二級互連)之間的CTE失配是造成產品失效的主要原因。CTE失配產生的剪下應力將引起焊接點失效。
封裝體的訊號的完整性與基片的絕緣電阻、介電常數、介質損耗有直接的關係。介電常數、介質損耗與工作頻率關係極大,特別是在頻率>1GHz時。
有機物基板是以高密度多層佈線和微通孔基板技術為基礎製造的。
特點:
低的互連電阻和低的介電常數。
侷限性:
①在晶片與基板之間高的CTE差會產生大的熱失配;
②可靠性較差,其主要原因是水汽的吸附。
現有的CBGA、CCGA封裝採用的基板為氧化鋁陶瓷基板。
侷限性:
①熱膨脹係數與PCB板的熱膨脹係數相差較大,而熱失配容易引起焊點疲勞。
②它的高介電常數、電阻率也不適用於高速、高頻器件。
HITCE陶瓷基板
特點:
CTE是12。2ppm/℃;
低的介電常數5。4;
低阻的銅互連繫統。
綜合了氧化鋁陶瓷基板和有機物基板的最佳特性,其封裝產品的可靠性和電效能得以提高。
凸點技術:
常用的凸點材料為金凸點,95Pb5Sn、90Pb10Sn焊料球(迴流焊溫度約為350℃)。技術的關鍵在於當節距縮小時,必須保持凸點尺寸的穩定性。焊料凸點尺寸的一致性及其共面性對倒裝焊的合格率有極大的影響。
CBGA封裝工藝流程
相比於PBGA和TBGA,CBGA有些許不同,主要表現在以下幾個方面:
1。CBGA的基板是多層陶瓷佈線基板,PBGA的基板是BT多層佈線基板,TBGA基板是加強環的聚醯亞胺(PI)多層Cu佈線基板。
2。CBGA基板下面的焊球為90%Pb-10Sn%或95%Pb-5Sn%的高溫焊球,而與基板和PWB焊接的焊料則為37%Pb-63Sn%的共晶低溫焊球。
3。CBGA的封蓋為陶瓷,使之成為氣密性封裝;而PBGA和TBGA則為塑膠封裝,非氣密性封裝。
BGA 封裝中IC 晶片與基片連線方式的比較
BGA 封裝結構中晶片與基板的互連方式主要有兩種:引線鍵合、倒裝焊。
目前BGA的I/O數主要集中在100~1000:
採用引線鍵合的BGA的I/O數常為50~540;
採用倒裝焊方式的I/O 數常>540。
目前PBGA的互連常用引線鍵合方式:
CBGA 常用倒裝焊方式;
TBGA 兩種互連方式都有使用。
當I/O數
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