芯片是由微电子制造的电子元件,用于将电路和系统集成在微小的硅晶圆上。 它是现代科学技术的重要组成部分,无处不在,影响着人们的生产生活。 芯片类型、制造工艺和应用领域的不断拓展和创新,对现代信息社会的发展和人类社会的进步具有重要意义。
什么是BGA?
BGA的全称是Ball Grid Array,它是一种使用有机基板的集成电路的封装方法。 它用于微处理器等设备的永久安装。 BGA 可以提供比双列直插式或扁平封装更多的互连引线。 您可以使用毫无准备的整个底面,而不仅仅是周边。 通过将封装引线连接到芯片上,封装导线或焊球的平均走线也比仅外围类型更短,从而在高速下具有更好的性能。 它具有以下特点:
减少封装面积;
功能增加,引脚数增加
PCB板在焊接时可以自定心,并且易于镀锡
可靠性高;电气性能好,总成本低。
BGA的PCB板一般都有较多的小孔, 大多数客户的BGA下通孔设计为成品孔径为8 12mil, BGA表面到孔的距离为31以5mil为例,一般不低于105mil。BGA下通孔需要堵孔,BGA焊盘不允许上墨,BGA焊盘不钻孔。
目前,许多芯片封装都是BGA型的,而这种封装的最大优点是节省了电路板上的空间。 最常见的是芯片的向上结构,而需要较高热处理的通畅性是采用腔体向下结构。 大多数封装采用芯片键合技术将芯片连接到基板,并在芯片和基板之间进行电气连接。 BGA也是如此,但更常见的是倒装芯片互连技术。 倒装芯片设计可以直接将散热片连接到芯片上,实现更好的散热效果。
封装工艺
晶圆凸块的制备 圆盘切割 芯片翻转和回流焊 底部填充胶 导热硅脂和密封焊料的点胶 封盖 组装锡球 回流焊 标记分离 最终检查 测试封装。
倒装焊接克服了引线键合焊盘中心距限制的问题,在芯片电源接地分布的设计上提供了更多的便利,为高频大功率器件提供了更完美的信号。 BGA器件的焊接需要精确控制,通常通过自动化过程完成,例如计算机控制的自动激光球种植+回流焊炉。
在高密度片式晶圆封装技术领域,在晶圆芯片上做凸块时,晶圆上后续的封装微焊点主要通过超细间距和高密度凸块阵列来实现,是高密度片式晶圆封装中的重要环节,对工艺效果、操作和成本都有较高的要求。
目前获得凸块的方法主要有三种:电镀、印刷锡膏固化和植球。 但电镀法存在工艺复杂、成本高、制造周期长、环境污染大等缺点,而印刷锡膏法不易控制凸点高度,难以使凸点小于200μm。 激光植球法的优点更加突出:由于锡球不含助焊剂,激光加热熔化后不会造成飞溅,凝固后会饱满光滑,无需对焊盘进行后续清洗或表面处理等额外工序。 同时,由于锡量恒定,球焊速度快,精度高,在BGA贴片球化领域得到了越来越多的应用。
激光球种植工艺的优点
1、系统选用光纤激光器作为植球热源,电光转换效率高,能量稳定
2.兼容007mm~0.02mm规格SN-AG-CU、SN-BI-AG等常用材料锡,满足不同领域的工艺需求,并配备CCD摄像头定位,保证种球精度;
3.非接触式喷锡种锡法,种球速度3 5点s,凸锡量稳定,一致性好,工艺简单,易于实现生产自动化, 4.该过程不需要整体加热,在植球过程中热影响小,对预植凸块周围的晶圆材料没有影响
5、锡料无助焊剂成分,省去了焊后清洗工序,激光植球中的激光熔锡、喷锡工艺可实现零污染生产,更符合绿色制造理念。