集成電路基板 - 什麼是BGA？

BGA的全稱是“球栅陣列”，意思是具有球栅陣列結構的PCB。 這是一種使用有機載體的集成電路封裝方法。 帶有BGA的PCB板通常有更多的小孔，BGA下通孔通常設計為直徑8-12mil的成品孔。 BGA下部通孔需要堵塞，焊盤不允許著墨，焊盤未鑽孔。

BGA是一種使用焊球陣列封裝方法的組件。 它在封裝基板的底部產生焊球，作為電路板的介面，電路板與電路板相連。 BGA組件適用於表面安裝組件，電路中有大量引脚，封裝密度更高，功能更强，可靠性更高。 BGA的CPU主要用於筆記型電腦。

BGA焊盤設計通則

1）焊盤的直徑通常小於焊球的直徑。 為了獲得可靠的附著力，通常將其降低20%-25%。 焊盤越大，兩個焊盤之間的佈線空間就越小。

2）BGA基板上的焊盤具有與PCB上的焊墊相同的直徑。

3）BGA的焊盤設計應確保範本開口導致0.08mm3的焊膏洩漏，這是確保焊點可靠性的最低要求。

BGA包裝工藝原理

BGA封裝的主要工藝流程包括焊球生產、基板生產、晶片接合、封裝固化和分切封裝。

1）焊球生產：使用高純度錫鉛合金或無鉛資料生產焊球，形成規則的球形引脚陣列。

2）基板生產：採用多層印刷電路板作為基板，實現高密度、高性能的電力互連。

3）晶片接合：將晶片連接到基板上，並使用無鉛或鉛基焊料將其連接到基板。

4）封裝和固化：晶片用環氧樹脂封裝，以保護其免受環境影響。

5）折開封裝：將封裝好的晶片切割成單獨的BGA封裝。

BGA封裝技術

1.焊盤設計：為了確保焊接質量和可靠性，焊盤設計必須遵循一定的準則。 首先，必須確保焊盤的尺寸與焊球的尺寸相匹配。 其次，需要考慮襯墊形狀和佈局對熱膨脹和熱收縮的影響。 最後，還應注意焊盤的表面處理，以提高焊接的可靠性。

2.焊接工藝：BGA焊接通常採用回流焊科技。 為了保證焊接質量，有必要控制焊接溫度、時間和爐溫曲線。 此外，還應注意焊接時的熱應力，避免出現焊接缺陷。

3.質量檢查：BGA封裝焊接後，需要進行質量檢查，以確保連接的可靠性。 常用的檢測方法包括X射線檢測、聲發射檢測等。X射線檢測可以直觀地觀察焊點的內部結構，檢測焊接缺陷。 聲發射測試通過分析聲訊號來確定焊接質量。

4.維修和保養：對於焊接不良的BGA包裝，可使用專用維修設備進行重新焊接。 通常，修復過程包括焊盤清潔、焊球補充和晶片重新連接等步驟。 在修復過程中，有必要控制加熱溫度和時間，以避免損壞晶片。

5.設計和佈局：在電路設計中，BGA封裝的佈局和佈線至關重要。 應充分考慮電力效能、熱效能和機械強度等因素。 在佈局過程中，應注意信號完整性、電源穩定性和熱管理等問題，以實現高性能電子系統。

BGA封裝的優點和缺點

優點：

1）高密度：BGA封裝具有更大的引脚間距，可以實現更高數量的I/O引脚，滿足高性能集成電路的要求。

2）優异的訊號傳輸效能：由於焊球的連接路徑較短，BGA封裝具有較低的寄生電感和電容，有利於訊號的高速傳輸。

3）良好的熱效能：BGA封裝的焊球可以有效導熱，有助於降低晶片的工作溫度。

缺點：

高需求生產工藝：BGA封裝對焊接工藝和設備要求高，新增了生產成本。

BGA封裝是一種表面安裝科技，其特徵是在封裝底部形成規則的球形引脚陣列。 這種封裝方法具有引脚間距大、熱效能好、訊號傳輸性能優越等優點，廣泛應用於高速高性能集成電路中。