BGA和CSP技术.ppt

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1、BGA Motorola用BT树脂取代陶瓷基板并与Citizen合作开发模塑的工艺 1989, Motorola成功实现模压树脂阵列载体封装OMPAC； 1992, Compaq在PC机中成功应用OMPAC封装,BGA (Ball Grid Array),BGA (Ball Grid Array),BGA示例 美国LSI Logic公司推出的FPBGA-4L。共有四层有机材料的 衬底，它的膨胀系数同印制电路板材料十分接近。硅芯片直 接接触到铜的散热板上，所以具有很好的散热性能。每边的 尺寸最大达40mm，引出端最多可达1157个。,BGA (Ball Grid Array),BGA封装的分类,

2、分类并不绝对：塑料球栅阵列，陶瓷球栅阵列，陶瓷圆柱栅格阵列 以及载带球栅阵列,BGA (Ball Grid Array),塑封BGA（PBGA）,BGA (Ball Grid Array),塑封BGA（PBGA） 225个引出端的PBGA示意图,BGA (Ball Grid Array),PBGA是目前最主要的BGA封装 PBGA的主要工艺流程,BGA (Ball Grid Array),PBGA的主要工艺流程,BGA (Ball Grid Array),加强版PBGA,BGA (Ball Grid Array),陶瓷BGA(CBGA）,BGA (Ball Grid Array),陶瓷BGA(

3、CBGA） IBM的CCGA倒装焊芯片,采用焊料柱代替BGA中的焊球，得到CGA （Column GridArray） CGA的目的在于增强可靠 性，缓解热应力,BGA (Ball Grid Array),载带BGA（TBGA）,BGA (Ball Grid Array),载带BGA（TBGA） IBM-TBGA结构示意,BGA (Ball Grid Array),BGA的芯片安装方式 （引线键合，芯片朝上）,BGA (Ball Grid Array),BGA的芯片安装方式 （引线键合，芯片朝下）,BGA (Ball Grid Array),BGA的芯片安装方式 （C4 Flip Chip）,

4、BGA (Ball Grid Array),IBM的SRAM芯片（FC-PBGA）,Motorola的PowerPC芯片(FC-PBGA),BGA (Ball Grid Array),自对准功能 焊球熔化，具有自对准功能，对准容差可为焊球直径的50%,BGA (Ball Grid Array),BGA封装的缺点 如果焊球数量多、节距小，PCB必须为多层板。 由于焊球同PCB之间的热失配大，必须要使用Underfill。 焊点都在封装体下，不易检测和返修。 焊球数150时，性能价格比不及QFP。 可靠性方面还需要进一步提高。,BGA (Ball Grid Array),真空植球,BGA (Bal

5、l Grid Array),焊球质量分析,BGA (Ball Grid Array),BGA的检测 由于BGA在焊接后焊点隐藏在封装体下，给传统的检测手 段尤其是目测带来了极大的挑战，为了在线检测产品，一 种新型的设备X射线检测仪被用于对BGA等焊接的检测。,BGA (Ball Grid Array),X射线检查仪结构示意图,BGA (Ball Grid Array),BGA (Ball Grid Array),不同封装材料对X-ray射线的不同不透明系数得到的焊点灰 度图像显示了材料在密度及厚度上的差异，可以检测出焊点 是否移位锡珠及桥接，但是由于焊球与焊盘具有垂直重叠的 特征，BGA元件的

6、焊缝被其引线的焊遮掩，所以不能检测BGA 焊点中的焊料不足、气孔、虚焊等缺陷。 断面X-ray检测 断面X-ray检测通过一个聚焦断面，使目标区域上下平面散 焦的方法对焊接区进行检测，解决了焊球与焊盘垂直重叠的 问题。根据不同部位的剖面，可以得到每个剖面的基本参 数，便于进行焊点的辨别。,BGA (Ball Grid Array),断面x-ray检测的优点 焊点的中心是否重合 判断焊点移位 焊点的直径 判断焊料不足、开路 每个剖面圆环的厚度 判断润湿不够及气孔 焊点相对于已知圆度的圆形的形状误差 判断元件移位及润湿情况,BGA (Ball Grid Array),失效实例,BGA (Ball

7、Grid Array),缺陷种类,少锡(Less Solder),焊锡变形,BGA (Ball Grid Array),错位(Mis-alignment),桥接(Bridge),CSP（Chip Size Package）,什么是芯片尺寸封装？,S基板/Sdie 1.2（或1.4，2） Chip Size/Scale Package,CSP（Chip Size Package）,CSP基本概念 Package Size 1.2 Chip Size Package Size Chip Size + 1 mm Package Thickness 1 mm,CSP（Chip Size Package

8、）,CSP（Chip Size Package）,CSP的分类,CSP（Chip Size Package）,几种典型的芯片尺寸封装,CSP（Chip Size Package）,几种芯片尺寸封装简介 LOC-CSP流程,CSP（Chip Size Package）,LOC-CSP流程,CSP（Chip Size Package）,Tessera的Micro BGA,used for Flash Memory and DRAM,CSP（Chip Size Package）,Mitsubishi CSP的再布线,CSP（Chip Size Package）,Fujitsu公司的MicroBGA,

9、CSP（Chip Size Package）,CSP（Chip Size Package）,CSP（Chip Size Package）,CSP（Chip Size Package）,Fujitsu公司的QFN（Quad Flat Nonleaded Package）CSP,CSP（Chip Size Package）,CSP（Chip Size Package）,Fujitsu的BCC （Bump Chip Carrier）封装,CSP（Chip Size Package）,1)没有基板，从而降低了贴装高度（PKG厚度0.8-0.6MM) 2)接触端子的站高仅75，因此更加容易安装到电路板上

10、 3)可适应无铅化要求(端子部分为Au/Pd，可适应电镀260高温回流) 4)center pad直接接触电路板，散热性能高(BCC+) 5)高电气特性(没有基板，缩短了电传播距离、center pad接地/BCC+) 6)设计灵活有弹性 7)组装测试(FR-MAP)，提高了生产效率,CSP（Chip Size Package）,BCC及BCC+ 的结构,提高了高频性能(接地键合) 高散热性 二次安装可靠性高,CSP（Chip Size Package）,Bump结构,CSP（Chip Size Package）,BCC与QFP比较,CSP（Chip Size Package）,BCC-CSP

11、流程示意图,CSP（Chip Size Package）,CSP（Chip Size Package）,CSP（Chip Size Package）,CSP的典型应用,Intel Flash Memories in CSP with 40 I/O,CSP（Chip Size Package）,CSP的其他应用,CSP（Chip Size Package）,国家半导体的MicroSMD,CSP（Chip Size Package）,CSP面临的问题 芯片尺寸封装依然面临较多的工艺和 可靠性问题，依然是研究开发的热点。 Known good die (KGD) 测试中的焊接 基板的热膨胀系数 下填料的热膨胀系数（如果使用的话） 高密度基板和成本 电路中的测试 返修问题 焊点的可靠性,