PBGA与CBGA对比
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半导体封装是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。封装过程为:来自晶圆前道工艺的晶圆通过划片工艺后被切割为小的晶片(Die),然后将切割好的晶片用胶水贴装到相应的基板(引线框架)架的小岛上,再利用超细的金属(金锡铜铝)导线或者导电性树脂将晶片的接合焊盘(Bond Pad)连接到基板的相应引脚(Lead),并构成所要求的电路;然后再对独立的晶片用塑料外壳加以封装保护,塑封之后还要进行一系列操作,封装完成后进行成品测试,通常经过入检Incoming、测试Test和包装Packing等工序,最后入库出货。
半导体生产流程由晶圆制造、晶圆测试、芯片封装和封装后测试组成。塑封之后,还要进行一系列操作,如后固化(Post Mold Cure)、切筋和成型(Trim&Form)、电镀(Plating)以及打印等工艺。典型的封装工艺流程为:划片 装片 键合 塑封 去飞边 电镀 打印 切筋和成型 外观检查 成品测试 包装出货。
PBGA封装(Plastic Ball Grid Array Package),它采用BT树脂/玻璃层压板作为基板,以塑料环氧模塑混合物作为密封材料,焊球为共晶焊料63Sn37Pb或准共晶焊料62Sn36Pb2Ag,已有部分制造商使用无铅焊料 ,焊球和封装体的连接不需要另外使用焊料。
PBGA塑料焊球阵列封装有一些PBGA封装为腔体结构,分为腔体朝上和腔体朝下两种。这种带腔体的PBGA是为了增强其散热性能,称之为热增强型BGA,简称EBGA,有的也称之为CPBGA 腔体塑料焊球阵列.PBGA封装的优点如下:1 与PCB板印刷线路板-通常为FR-4板的热匹配性好。PBGA结构中的BT树脂/玻璃层压板的热膨胀系数CTE约为14ppm/℃,PCB板的约为17ppm/cC,两种材料的CTE比较接近,因而热匹配性好。2 在回流焊过程中可利用焊球的自对准作用,即熔融焊球的表面张力来达到焊球与焊盘的对准要求。3 成本低。4 电性能良好。PBGA封装的缺点是:对湿气敏感,不适用于有气密性要求和可靠性要求高的器件的封装。
在BGA封装系列中,CBGA的历史最长。它的基板是多层陶瓷,金属盖板用密封焊料焊接在基板上,用以保护芯片、引线及焊盘。焊球材料为高温共晶焊料10Sn90Pb,焊球和封装体的连接需使用低温共晶焊料63Sn37Pb。
CBGA陶瓷焊球阵列封装封装体尺寸为10-35mm,标准的焊球节距为1.5mm、1.27mm、1.0mm。CBGA 陶瓷焊球阵列 封装的优点如下:1 气密性好,抗湿气性能高,因而封装组件的长期可靠性高。2 与PBGA器件相比,电绝缘特性更好。3 与PBGA器件相比,封装密度更高。4 散热性能优于PBGA结构。CBGA封装的缺点是:1 由于陶瓷基板和PCB板的热膨胀系数 CTE 相差较大 A1203陶瓷基板的CTE约为7ppm/cC,PCB板的CTE约为17ppm/笔 ,因此热匹配性差,焊点疲劳是其主要的失效形式。2 与PBGA器件相比,封装成本高。3 在封装体边缘的焊球对准难度增加。