20050413_BGA制程介绍

BGA的优点与结构及制造流程BGA（Ball Grid Array）是一种集成电路封装技术，具有以下几个优点：1.高集成度：BGA封装技术可以实现高集成度的电路封装，可以集成更多的功能单元和器件，提高电路板的性能和功能。

2.优良的散热性能：BGA封装的芯片与电路板之间采用多个导热球连接，导热性能优于传统的封装技术，能够更好地散热，提高设备的工作稳定性，延长使用寿命。

3.高密度连接：BGA封装的芯片与电路板之间的连接是通过多个焊点球来实现的，焊点球较小且较密集，可以实现更高的连接密度，更好地满足高速传输和高性能需求。

4.优良的电气性能：BGA封装技术可以提供更短的电连接长度和更低的电阻值，提高电路的电气性能，减少信号传输的干扰和损耗。

BGA封装的结构一般包括芯片、基板和焊点球三个主要部分：1.芯片：芯片是BGA封装的核心部分，芯片通常以裸片的形式放置在基板上，裸片上会有多个引脚用于与基板进行电连接。

2.基板：基板是BGA封装的主要支撑物，其上有多个金属层和层间绝缘层。

基板上不仅布满了与芯片引脚对应的通孔和线路，还有用于与其他器件连接的引脚。

3.焊点球：焊点球是BGA封装的重要组成部分，通常由锡合金制成，焊点球承担起芯片和基板之间的连接和传输电信号的作用。

焊点球分布在基板上与芯片引脚相对应的位置。

BGA封装的制造流程主要包括以下几个步骤：1.基板制备：选择适当的基板，进行表面处理并制造多层金属层和层间绝缘层。

2.焊点球制备：通过真空吸锡等方法，在基板上预先布置焊点球，焊点球的形状和尺寸要与芯片引脚相对应。

3.芯片粘贴：将芯片以封装前的形式粘贴在基板上，保持良好的定位和连接。

4.焊接：将基板与芯片加热至合适温度，使焊点球熔化并与芯片引脚和基板相连接，焊接完成后冷却固化。

5.检测：进行BGA焊接良好性、焊点位置和按压试验等测试，保证焊接质量和稳定性。

6.完成封装：将已焊接和测试完成的芯片和基板封装成整体，以保护芯片和电路结构。

BGA 技术简介1 BGA 技术简介BGA技术的研究始于60年代，最早被美国IBM公司采用，但一直到90年代初，BGA 才真正进入实用化的阶段。

在80年代，人们对电子电路小型化和I/O引线数提出了更高的要求。

虽然SMT使电路组装具有轻、薄、短、小的特点，对于具有高引线数的精细间距器件的引线间距以及引线共平面度也提出了更为严格的要求，但是由于受到加工精度、可生产性、成本和组装工艺的制约，一般认为QFP(Quad Flat Pack 方型扁平封装)器件间距的极限为0.3mm，这就大大限制了高密度组装的发展。

另外，由于精细间距QFP器件对组装工艺要求严格，使其应用受到了限制，为此美国一些公司就把注意力放在开发和应用比QFP器件更优越的BGA器件上。

精细间距器件的局限性在于细引线易弯曲、质脆而易断，对于引线间的共平面度和贴装精度的要求很高。

BGA技术采用的是一种全新的设计思维方式，它采用将圆型或者柱状点隐藏在封装下面的结构，引线间距大、引线长度短。

这样，BGA就消除了精细间距器件中由于引线问题而引起的共平面度和翘曲的问题。

JEDEC(电子器件工程联合会)(JC-11)的工业部门制定了BGA封装的物理标准，BGA与QFD相比的最大优点是I/O引线间距大，已注册的引线间距有1.0、1.27和1.5mm，而且目前正在推荐由1.27mm和1. 5mm间距的BGA取代0.4mm-0.5mm的精细间距器件。

BGA器件的结构可按焊点形状分为两类：球形焊点和校状焊点。

球形焊点包括陶瓷球栅阵列CBGA(C eramic Ball Grid Array)、载带自动键合球栅阵列TBGA(Tape Automatec Ball Grid Array)塑料球栅阵列P BGA(Plastic Ball Array)。

CBGA、TBGA和PBGA是按封装方式的不同而划分的。

柱形焊点称为CCGA(Ce ramic Column Grid Array)。

BGA器件及其焊点的质量控制随着科学技术的不断发展，现代社会与电子技术息息相关，超小型移动电话、超小型步话机、便携式计算机、存储器、硬盘驱动器、光盘驱动器、高清晰度电视机等都对产品的小型化、轻型化提出了苛刻的要求。

要达到达一目标，就必须在生产工艺、元器件方面着手进行深入研究。

SMT(Surface Mount Technology 表面安装)技术顺应了这一潮流，为实现电子产品的轻、薄、短、小打下了基础。

SMT技术进入90年代以来，走向了成熟的阶段，但随着电子产品向便据式／小型化、网络化和多媒体化方向的迅速发展，对电子组装技术提出了更高的要求，新的高密度组装技术不断涌现，其中BGA(Ball Grid Array 球栅阵列封装)就是一项已经进入实用化阶段的高密度组装技术。

本文试图就BGA器件的组装特点以及焊点的质量控制作一介绍。

1 BGA 技术简介BGA技术的研究始于60年代，最早被美国IBM公司采用，但一直到90年代初，BGA 才真正进入实用化的阶段。

在80年代，人们对电子电路小型化和I/O引线数提出了更高的要求。

虽然SMT使电路组装具有轻、薄、短、小的特点，对于具有高引线数的精细间距器件的引线间距以及引线共平面度也提出了更为严格的要求，但是由于受到加工精度、可生产性、成本和组装工艺的制约，一般认为QFP(Quad Flat Pack 方型扁平封装)器件间距的极限为0.3mm，这就大大限制了高密度组装的发展。

另外，由于精细间距QFP器件对组装工艺要求严格，使其应用受到了限制，为此美国一些公司就把注意力放在开发和应用比QFP器件更优越的BGA器件上。

精细间距器件的局限性在于细引线易弯曲、质脆而易断，对于引线间的共平面度和贴装精度的要求很高。

BGA技术采用的是一种全新的设计思维方式，它采用将圆型或者柱状点隐藏在封装下面的结构，引线间距大、引线长度短。

这样，BGA就消除了精细间距器件中由于引线问题而引起的共平面度和翘曲的问题。

bga锡球生产工艺
BGA锡球生产工艺是一种用于半导体封装的重要技术，下面将介绍BGA锡球的生产工艺过程。

BGA锡球生产工艺的第一步是制备合金材料，通常使用的是由锡和其他金属元素（如铅、银）组成的合金。

此合金具有良好的焊接性能和可靠的电气连接性能。

接下来是材料的制备，将锡和其他金属元素按一定比例混合，并经过熔化、混合和冷却等步骤，制成合金块。

在合金块制备完成后，就需要将合金块进行加工成为规定尺寸的小颗粒，这些小颗粒就是BGA锡球的前体材料。

通常会采用机械球磨的方式将合金块加工成小颗粒，磨砂机将合金块放入磨砂罐内，在高速旋转的磨石的作用下，将合金块磨破成小颗粒。

接下来是BGA锡球的成型过程，将前体材料放入球形成型机中进行成型。

球形成型机会通过高温和高压的控制，将前体材料压制成球状，并使其达到规定的直径。

在成型过程中，还会进行一些其他的辅助工艺，如冷却、压力释放等，以保证球的外观和性能的一致性。

成型完成后，还需要对BGA锡球进行表面处理，在表面处理过程中，通常会使用一种称为"化学沉积"的方法，将一层金属氧化物沉积在锡球表面，以提高其耐热性和抗氧化性能。

最后，经过一系列的质量检验，合格的BGA锡球可以进行包装和出货。

总结一下，BGA锡球的生产工艺包括合金材料制备、前体材料制备、球成型、表面处理等一系列步骤，通过这些工艺的控制和调整，可以获得具有良好焊接性能和可靠连接性能的BGA锡球产品。

BGA SMT制程技术数据REFLOW焊接温度设定：( 1 )BGA焊接时芯片表面温度峰值应稳定保持在210 – 235度间且不得超过235度。

( 2 )BGA焊接时芯片融锡温度在183度以上应在60 – 90秒的范围内较佳，但不得少于45秒。

BGA焊接时芯片融锡温度在200度以上应在20 –60秒的范围内较佳。

BGA焊接时芯片融锡温度在210度以上应在10秒的范围内较佳。

( 3 )BGA焊接时芯片融锡温度在235度以上的高温范围不得超过10秒，否则……………..。

( 4 )一般焊接时预热不要加热过急，一般预热时间约定在90—120秒，热完成时温度在150--170度。

预热不足易发生较大的焊珠或组件立碑等现像，预热过热会产生较细或较大焊珠密集分布在组件四周。

预热温度过低会产生锡不融的现像。

( 5 ) 一般焊接时温度峰值应稳定保持在210 – 240度间且温度在200度以上的时间为20--60秒。

BGA及PQFP库存温湿度管理：CHIPSET本身为一对湿度相当敏感的零件，吸湿信性相当强；当它曝露在湿度过高的环境下，会吸收空气中的水份；如此时进行SMT作业REFLOW的高温会使零件内部所吸收的水份瞬间急速气化，导致CHIPSET内部结构受损及影响焊接熔锡状况。

(1) 密封时储存条件及使用期限：BGA 低于40度，90%RH，12个月PQFP 低于40度，90%RH，12个月(2) 开封后使用要求及使用期限：BGA LEVEL 4，低于30度，60%RH，72小时上线BGA LEVEL3，低于30度，60%RH，168小时上线(3) 需作烘烤状况：开封后湿度显示适配器大于20%RH，违反开封后使用要求及使用期限(4) 烘烤方式及条件：24小时，125度BGA SMT制程注意事项：锡膏印刷务必要求对以下项目作100%检验------PCB变形；BGA焊垫，防焊，线路；印刷锡量不良时的处理------PAD单点补锡膏；PCB清除锡膏重印BGA材料务必要求对以下项目作100%检核------开封后使用要求及使用期限；型号；上料方向不良时的处理-------重新烘烤；更正错误BGA置装务必要求对以下项目作100%检验------置装在PCB上的型号，方向；位置偏移大于0.6m/m不良时的处理-------移除BGA后PCB过REFLOW，千万不可以移位方式调整偏移BGA 焊接务必每日要求对以下项目作检核-------PROFILE检核；REFLOW温度数参不良时的处理-------立即停止生产调整或检修REFLOWBGA检验务必要求对以下项目作100%检验------置装在PCB上的型号，方向；位置偏移；电气特性不良时的处理-------于24小时内使用BGA拔焊设备拔去使用新品置换焊接，千万不可以使用植球的旧品BGA不良处理后的PCB应作标示区分并作全制程追踪，计录良品率。

BGA——一种封装技术1、背景在信息时代，电子产品的更新换代速度加快，计算机、移动电话等产品的普及，使得人们对电子产品的要求越来越高。

这就使得产品的性能必须有所提高，IC芯片的特征尺寸就要越来越小，复杂程度需要增加，于是，电路的I/O数就需要更多，且I/O的密度也会不断增加。

对电路封装的要求也更加严格。

再采用QFP封装技术,通过增加I/O数,减小引线间距, 已经不能满足电子产品发展的要求。

为了解决这一问题,国外加速了对新型微电子封装技术的研究与开发,诸如球形触点阵列封装(Ball grid array,简称BGA ) 技术,芯片尺寸封装(Chipscalepackage,简称CSP) 技术,直接芯片键合(Direct chipattach,简称DCA) 技术,面阵列倒装芯片( Area array flipchip) 技术。

其中,BGA封装技术就是近年来国外迅速发展的一种微电子封装技术。

图片:QQ截图20151021164404.jpg2、BGA简介BGA（英文全称Ball Grid Array），即球形触点阵列，也有人翻译为“球栅阵列封装”、“网格焊球阵列”和“球面阵”等等。

球栅阵列封装BGA是20世纪90年代开始应用，现主要应用于高端器件的封装，发展空间还相当大。

BGA封装技术是在模块底部或上表面焊有按阵列形式分布的许多球状凸点，通过焊料凸点实现封装体与基板之间互连的一种封装技术。

在半导体IC的所有封装类型中，1996～2001年这5年期间，BGA封装的增长速度最快。

在1999年时，BGA 的产量已经为10亿只，但是该技术仍然限于高密度、高性能器件的封装，而且该技术仍朝着细节距、高I/O端数方向发展。

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。

图片:QQ截图20151021164433.jpg3、BGA的分类BGA的封装类型有很多种，一般外形结构为方形或矩形。