BGA、CSP的封装形式

FoxconnTechnologyGroupSMTTechnologyDevelopmentCommitteeSMTTechnologyCenterSMT技術中心•半導體芯片封裝發展過程•為什么BGA封裝•BGA封裝•CSP封裝目錄半导体芯片封装发展过程集成电路的发展趋势是随着芯片集成的提高而改变芯片封装形式的。从DIP双列直插到目前CSPMicroBGA使电路板组装工艺和设备发生了变化发展趋势•2001年DRAM存储器1GBit•2001年I/O端子数达到1500•2007年DRAM存储器16GBit•2007年I/O端子数达到3600•2007年芯片开关速度达1000MHz•存储器件－SOJ－TSOP－TSSOP－μBGA(CSP)•逻辑器件－QFP－PGA－PBGA－UBGA－TBGA从超密脚间距QFP到μBGA封装，最大的特点是μBGA的脚间距加大了，其电路板组装的成品率大大提高了，但是需采用特殊的光学对中设备来实现贴片和返工半导体芯片封装发展过程199619971998199920002001百万美元Source:ElectronicTrendPublication•QFP的封装面积是随I/O端子数的平方增加•BGA为高I/O端子的器件提供了可制造性(一般I/O端子数为250～1089)•BGA的I/O端子呈二维阵列，端子呈硬球状•BGA的大容量封装使PCB板面减少，组装密度增大，组装返工率降低，降低了生产成本•BGA沿用了标准SMT工艺，与标准的SMT工艺兼容，贴片简单为什么BGA封装？QFP封装的瓶颈！•376I/O的0.4mm脚间距主流QFP商品化已5年，0.4mmQFP的缺陷率为50～100ppm/引线焊料颗粒控制，引线平面性，间距公差严格组装工艺，设备复杂，难度高•研制504I/O的0.3mm的QFP使用化极为困难•现有组装设备达到极限•返工率高，导致废品率高•结论：最终产品成本上升•与0.020”脚间距的SMD元件相比，BGA焊点更牢固•允许50％贴片精度误差，熔锡过程芯片会自对中•容易进行丝网漏印焊锡膏。•组装电路板成品功高•操作过程中不会损坏管脚•容易控制焊点与焊盘的水平度（Coplanarity)AdvantagesofBGAvs.QFP•BGA焊点与焊盘的水平度要求小于0.006”焊锡膏球会给予补偿•高I/O输出口•焊接时散热性好•分布电抗低，频率特性好•仍可使用现有的SMT组装设备AdvantagesofBGAvs.QFPBGA/QFP比较结果（优点〕同样为304-管脚的器件的比较:BGAQFP封装尺寸(平方毫米)5251,600脚间距/球栏栅间距(毫米)1.270.5组装损坏率(PPM/管脚)0.6100器件廢品率*0%7%器件管脚间信号干扰1.0X2.25X*由于管脚变形;对2,100QFPs和20,000BGA的测试结果.BGA芯片的缺点•需采用X-ray检查•由于球状栏栅管脚排列需多层电路板布线从而增加了电路板制造成本•传统的局部返工方法“TouchUp”不适用。必须将整个芯片取下来进行返工•清洁芯片底部焊盘有难度BGA封装－2000年的贴片技术BGAPackageOverviewBGA封装种类:。PBGA-塑封BGA。CBGA-陶瓷封装BGA。CCBGA-陶瓷封装柱形焊球BGA。TBGA-TapeBallGridArray。SBGA-SuperBallGridArray。MBGA-MetalBallGridArray。μBGA-FinePitchBGA(20milpitch)atrademarkofTesseraGroup。FPBGA-NECFinePitchBGA(20milpitch)NEC'sdesigntocompetewithTesseraInformationObtainedFromSMTAAssociationJournal1996BGAPackageOverviewBGA焊锡球排列矩阵种类:。全矩阵BGA-布满焊锡球.。周边排列BGA-焊锡球沿周边排列，中间部位空着。线性排列焊锡球的矩阵BGA.。交错排列焊锡球的BGA.。长方形BGA.InformationObtainedFromSMTAAssociationJournal1996PBGA焊锡球分布结构分布电抗低，无焊脚损伤4种类型的PBGA排列矩阵交错式排列特殊周边式排列线性式排列周边式排列塑料封装－PBGA高I/O芯片可允许50％对中误差较大的管脚间距(1.0;1.27毫米)降低贴片废品率BT（BismaleinideTriazine)PCB片基63/37Sn/Pb焊锡球H－PBGA较好的抗热损坏特性HL－PBGA金属顶盖散热型BGA的应用领域•汽车的发动机，变速箱，监控系统，安全，防盗系统•娱乐类产品•消费类产品•电子游戏类产品•计算机和外设•电动工具类产品•摄像机视频产品•家电产品•通讯产品•手机，无线电接收机，BP机•信息系统，个人用通讯产品，GPSμBGATessera封装技术封装技术已转让给世界著名半导体芯片制造公司因此μBGA封装芯片会是今后的芯片封装趋势Anam/Amkor,Flexera,Hitachi,Intel,MitsuiHigh-tec,Read-Rite,3MShinko,TexasInstruments柔性板与SMT贴片技术的结合μBGA封装是结合了FlexCircuit技术和SMT贴片技术WhatisaChipScalePackage?“ChipScalePackage”(CSP)封装定义为芯片的封装尺寸不超过半导体硅片尺寸的１.2倍。哪家的封装结构是世界领先技术？μBGA/CSP封装更小型的封装结构CSP的优点•更直接的导电通路-更容易做到频率为500MHz-600MHz-所有导电通路具有较低的电抗性•由于CSP芯片自重轻，因此在再流焊接过程中有更好的自对中特性。热传导更均匀•只需对现有BGA设备稍加修改即可完成CSP焊接CSP/μBGA工艺技术考虑•电路板设计考虑•焊接技术•焊锡球合金•自动化贴装工艺•定义PCB板表面技术参数•电路板引线镀模技术•丝网技术•电路板组装工艺CSP封装μBGA结构比较CSP封装与μBGA芯的外﹑内观比较。主要区别是各厂家生产的CSP结构不同CSP应用范围•手机,传呼机,调制解调器•便携式电脑/掌上型电脑/台式电脑(驱动器,存储器,CDROM,等.)•超小型录象机,超小型摄录机•数字式照相机•手表結束