BGA封装的特性详解
现代信息时代电子产业发展迅速，计算机和手机等领先的电子产品日益普及。人们开始在电子产品的功能和性能方面不断增加需求，同时不断降低体积和重量方面的需求。到目前为止，多功能，轻量化和小型化已成为现代电子产品的主导发展趋势。为了实现这一目标，ic（集成电路）芯片的特征尺寸必须缩小，其复杂程度不断提高。结果，i/o数量开始上升，包装的i/o密度也开始上升。为了与开发要求兼容，一些先进的高密度封装技术应运而生，其中bga（球栅阵列）是主要类型，因为它在重量轻，小型化和高性能方面表现出比其他封装形式更有竞争力的优势。
早在20世纪90年代初，bga封装就出现了，它已经发展成为一种成熟的高密度封装技术。 bga封装技术已广泛应用于pc芯片，微处理器，asic，阵列，存储器，dsp，pda，pld等封装。
bga封装的特性
bga封装根据封装底座下的焊球阵列实现电路i/o端与pcb（印刷电路板）之间的电气连接。采用bga封装技术的元件是一种smd（表面贴装器件）。与传统的引线器件（如qfp，plcc等）相比，bga封装元件具有以下特性：
•i/o数量高
i/o的数量取决于器件尺寸和焊球间距。由于采用bga封装的焊球在基座底部作为阵列分布，因此bga封装可显着增加元件的i/o数量，缩小封装尺寸并节省装配空间。一般来说，在等效引线的情况下，采用bga封装技术，封装体体积可以节省至少30％的空间。
•降低成本的高通过率
传统qfp和plcc元件的引线均匀分布在封装周围，引脚间距为1.27mm，1.0mm，0.8mm，0.65mm或0.5mm。随着i/o数量的增加，引脚间距必须变得越来越小。当间距小于0.4mm时，smt设备的精度不能满足相应的要求。此外，引线容易变形，因此组装失败率会上升。
然而，bga封装元件将焊球排列在基座底部的阵列中，可以保持更高的数量i/o。焊球的标准间距为1.5mm，1.27mm和1.0mm。细间距bga的间距为0.8mm，0.65mm和0.5mm，与smt设备兼容。
bga封装的其他特性包括：
•bga焊球与bga焊球之间的接触面积基极大而短，有利于散热。
•bga具有更短的引线，缩短信号传输路径，降低引线的电感和电阻以及优化电路性能。•bga可明显改善i/的共面性结束时，由于组装过程中的共面性差，显着降低了损耗。
•bga适用于mcm封装，可实现mcm的高密度和高性能。
•bga和细间距bga均为比细间距引线ic更可靠。
bga封装的分类和结构
bga有多种类型的封装，结构大多为正方形和矩形。根据焊球的分布类型，bga可分为外围，矩阵和完整阵列。根据不同的基底材料，bga可分为pbga（塑料球栅阵列），cbga（陶瓷球栅阵列）和tbga（带球栅阵列）。
•pbga封装
pbga依靠bt树脂或玻璃层压板作为基础，塑料作为密封材料，采用共晶焊料63sn37pb作为焊球材料。焊球和封装之间的连接不需要额外的焊料。一些pbga封装采用腔体结构，分为向上腔和向下腔。具有腔结构的pbga加强了它们的散热，因此它们也被称为ebga。
pbga具有以下优点：
a。与pcb板更好的热兼容性
b。焊球和焊盘之间的对准更高 - c。降低成本
d。出色的电气性能
•cbga包装
cbga在所有类型的bga中历史最悠久。 cbga采用多层陶瓷为基础，利用金属盖板将bga元件焊接到基座上，以保护芯片，引线和焊盘。焊球材料是高温共晶焊料10sn90pb，焊球与封装之间的连接取决于低温共晶焊料63sn37pb。
cbga封装的优点包括：
a。更好的气密性和更高的抗湿度，可实现长期和高可靠性
b。比pbga更好的电气绝缘
c。比pbga更高的包装密度
d。比pbga具有更高的散热性能
cbga封装的缺点包括：
a。由于陶瓷基板和pcb板在cte（热膨胀系数）方面的差异很大，因此cbga具有低热兼容性，由于焊点疲劳而易于失效。
b。成本高于pbga
c。封装边缘焊球的对准难度较高。
•ccga封装
ccga，一种短型陶瓷柱grid array，是cbga的改进版本。 ccga与cbga的区别在于ccga利用直径为0.5mm，高度为1.25mm至2.2mm的焊料柱来代替直径为0.87mm的焊球，使ccga的焊点更能够击败焊点。疲劳。
•tbga封装
tbga是一种腔体结构，芯片与底座之间有两种互连类型：倒置焊接和引导键合。
tbga的优点包括：
a。磁带和pcb板之间更好的热兼容性
b。 tbga可以使用焊球的自对准，即焊球的表面张力，以满足焊球和焊盘之间的对准要求。所有bga封装中的最低成本
d。比pbga更好的散热
tbga的缺点包括：
a。对湿度敏感
b。不同材料的多级组合不利于可靠性维护。
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bga封装的特性
bga封装根据封装底座下的焊球阵列实现电路i/o端与pcb（印刷电路板）之间的电气连接。采用bga封装技术的元件是一种smd（表面贴装器件）。与传统的引线器件（如qfp，plcc等）相比，bga封装元件具有以下特性：
•i/o数量高
i/o的数量取决于器件尺寸和焊球间距。由于采用bga封装的焊球在基座底部作为阵列分布，因此bga封装可显着增加元件的i/o数量，缩小封装尺寸并节省装配空间。一般来说，在等效引线的情况下，采用bga封装技术，封装体体积可以节省至少30％的空间。
•降低成本的高通过率
传统qfp和plcc元件的引线均匀分布在封装周围，引脚间距为1.27mm，1.0mm，0.8mm，0.65mm或0.5mm。随着i/o数量的增加，引脚间距必须变得越来越小。当间距小于0.4mm时，smt设备的精度不能满足相应的要求。此外，引线容易变形，因此组装失败率会上升。
然而，bga封装元件将焊球排列在基座底部的阵列中，可以保持更高的数量i/o。焊球的标准间距为1.5mm，1.27mm和1.0mm。细间距bga的间距为0.8mm，0.65mm和0.5mm，与smt设备兼容。
bga封装的其他特性包括：
•bga焊球与bga焊球之间的接触面积基极大而短，有利于散热。
•bga具有更短的引线，缩短信号传输路径，降低引线的电感和电阻以及优化电路性能。•bga可明显改善i/的共面性结束时，由于组装过程中的共面性差，显着降低了损耗。
•bga适用于mcm封装，可实现mcm的高密度和高性能。
•bga和细间距bga均为比细间距引线ic更可靠。
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•pbga封装
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a。与pcb板更好的热兼容性
b。焊球和焊盘之间的对准更高 - c。降低成本
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•cbga包装
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a。更好的气密性和更高的抗湿度，可实现长期和高可靠性
b。比pbga更好的电气绝缘
c。比pbga更高的包装密度
d。比pbga具有更高的散热性能
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a。由于陶瓷基板和pcb板在cte（热膨胀系数）方面的差异很大，因此cbga具有低热兼容性，由于焊点疲劳而易于失效。
b。成本高于pbga
c。封装边缘焊球的对准难度较高。
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ccga，一种短型陶瓷柱grid array，是cbga的改进版本。 ccga与cbga的区别在于ccga利用直径为0.5mm，高度为1.25mm至2.2mm的焊料柱来代替直径为0.87mm的焊球，使ccga的焊点更能够击败焊点。疲劳。
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