等離子清洗技術在BGA封裝工藝中的應用

隨著市場對芯片集成度要求的提高,I/O引腳數急劇增加,功耗也隨之增大,對集成電路封裝更加嚴格。為了滿足發展的需要,BGA封裝開始被應用于生產。BGA也叫球狀引腳柵格陣列封裝技術,它是一種高密度表面裝配封裝技術。在封裝底部,引腳都成球狀并排列成一個類似于格子的圖案,由此命名為BGA。隨著對產品性能要求的不斷提高,等離子清洗逐漸成為BGA封裝工藝中一道不可或缺的工藝。

目前主板控制芯片組多采用此類封裝技術,材料多為陶瓷。采用BGA技術封裝的內存,可以使內存在體積不變的情況下,內存容量提高兩到三倍,BGA與TSOP相比,具有更小體積,更好的散熱性能和電性能。

兩種BGA封裝技術的特點

BGA封裝內存:BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點按陣列形式分布在封裝下面,BGA技術的優點是I/O引腳數雖然增加了,但引腳間距并沒有減小反而增加了,從而提高了組裝成品率;雖然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善它的電熱性能;厚度和重量都較以前的封裝技術有所減少;寄生參數減小,信號傳輸延遲小,使用頻率大大提高;組裝可用共面焊接,可靠性高。

TinyBGA封裝內存:采用TinyBGA封裝技術的內存產品在相同容量情況下體積只有TSOP封裝的1/3。TSOP封裝內存的引腳是由芯片四周引出的,而TinyBGA則是由芯片中心方向引出。這種方式有效地縮短了信號的傳導距離,信號傳輸線的長度僅是傳統的TSOP技術的1/4,因此信號的衰減也隨之減少。這樣不僅大幅提升了芯片的抗干擾、抗噪性能,而且提高了電性能。

基板或中間層是BGA封裝中非常重要的部分,除了用于互連布線以外,還可用于阻抗控制及用于電感/電阻/電容的集成。因此要求基板材料具有高的玻璃轉化溫度rS(約為175~230℃)、高的尺寸穩定性和低的吸潮性,具有較好的電氣性能和高可靠性。金屬薄膜、絕緣層和基板介質間還要具有較高的粘附性能。

三大BGA封裝工藝及流程

一、引線鍵合PBGA的封裝工藝流程

1、PBGA基板的制備

在BT樹脂/玻璃芯板的兩面層壓極?。?2~18μm厚)的銅箔,然后進行鉆孔和通孔金屬化。用常規的PCB加3232藝在基板的兩面制作出圖形,如導帶、電極、及安裝焊料球的焊區陣列。然后加上焊料掩膜并制作出圖形,露出電極和焊區。為提高生產效率,一條基片上通常含有多個PBG基板。

2、封裝工藝流程

圓片減薄→圓片切削→芯片粘結→等離子清洗→引線鍵合→等離子清洗→模塑封裝→裝配焊料球→回流焊→表面打標→分離→最終檢查→測試斗包裝。

二、FC-CBGA的封裝工藝流程

1、陶瓷基板

FC-CBGA的基板是多層陶瓷基板,它的制作是相當困難的。因為基板的布線密度高、間距窄、通孔也多,以及基板的共面性要求較高等。它的主要過程是:先將多層陶瓷片高溫共燒成多層陶瓷金屬化基片,再在基片上制作多層金屬布線,然后進行電鍍等。在CBGA的組裝中,基板與芯片、PCB板的CTE失配是造成CBGA產品失效的主要因素。要改善這一情況,除采用CCGA結構外,還可使用另外一種陶瓷基板–HITCE陶瓷基板。

2、封裝工藝流程

圓片凸點的制備->圓片切割->芯片倒裝及回流焊->底部填充導熱脂、密封焊料的分配->封蓋->裝配焊料球->回流焊->打標->分離->最終檢查->測試->包裝。

三、引線鍵合TBGA的封裝工藝流程

1、TBGA載帶

TBGA的載帶通常是由聚酰亞胺材料制成的。在制作時,先在載帶的兩面進行覆銅,然后鍍鎳和鍍金,接著沖通孔和通孔金屬化及制作出圖形。因為在這種引線鍵合TBGA中,封裝熱沉又是封裝的加固體,也是管殼的芯腔基底,因此在封裝前先要使用壓敏粘結劑將載帶粘結在熱沉上。

2、封裝工藝流程

圓片減薄→圓片切割→芯片粘結→清洗→引線鍵合→等離子清洗→液態密封劑灌封→裝配焊料球→回流焊→表面打標→分離→最終檢查→測試→包裝。

BGA封裝流行的主要原因是由于它的優勢明顯,封裝密度、電性能和成本上的獨特優點讓其取代傳統封裝方式。隨著時間的推移,BGA封裝會有越來越多的改進,性價比將得到進一步的提高,BGA封裝有靈活性和優異的性能,未來前景廣闊。隨著等離子清洗這一道工序的加入,使得BGA封裝的未來更加充滿光明。

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