90年代前(qian)半期(qi)美國提出了(le)第二代表面組裝(zhuang)技術(shu)的(de)IC封(feng)裝(zhuang)技術(shu)--BGA（球柵陣列封(feng)裝(zhuang)），其(qi)進一步的(de)小(xiao)型封(feng)裝(zhuang)為CSP（芯(xin)片規(gui)模(mo)封(feng)裝(zhuang)），在20世紀90年代末成(cheng)為人們(men)關注的(de)焦點。

球柵陣列封裝（BGA）

       典型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)球柵陣列(lie)封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)（BGA）是(shi)非常(chang)耐用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，一(yi)旦被掉落到地(di)板上(shang)之后，BGA可進(jin)行組(zu)裝(zhuang)(zhuang)。這對PQFP封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)來(lai)說，在某種程度上(shang)是(shi)不可能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。BGA的(de)(de)(de)(de)(de)(de)先進(jin)性為(wei)面(mian)(mian)積(ji)(ji)陣列(lie)形式(shi)，通常(chang)情況下較QFP在每一(yi)面(mian)(mian)積(ji)(ji)中提供較多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)I/O數(shu)（如(ru)圖2所示(shi)）。當I/O數(shu)大(da)于(yu)250時，BGA所占用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)空間總(zong)是(shi)小(xiao)于(yu)QFP，由(you)于(yu)BGA的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引線間距通常(chang)較類(lei)似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)QFP寬松，組(zu)裝(zhuang)(zhuang)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)較易，從而產(chan)生(sheng)較高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)率(lv)。如(ru)果在組(zu)裝(zhuang)(zhuang)前測定與封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)(de)(de)缺陷(xian)，那么此面(mian)(mian)積(ji)(ji)陣列(lie)封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)第一(yi)次通過的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)裝(zhuang)(zhuang)效(xiao)率(lv)可接近于(yu)小(xiao)于(yu)1ppm/線水平(ping)。目前，BGA組(zu)裝(zhuang)(zhuang)最大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題是(shi)與封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)(de)(de)缺陷(xian)問(wen)題，這些問(wen)題可能起因于(yu)焊(han)球丟(diu)失(shi)、濕敏性、裝(zhuang)(zhuang)運破壞及回流焊(han)期間過度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)翹曲。球尺寸方(fang)面(mian)(mian)存在非常(chang)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，是(shi)大(da)約從球到球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)容積(ji)(ji)差異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)2至3倍。一(yi)個焊(han)點位置(zhi)上(shang)雙(shuang)層焊(han)球及與金(jin)屬化(hua)相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)(de)(de)缺陷(xian)，諸如(ru)球和元件焊(han)盤之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)貧(pin)焊(han)。由(you)于(yu)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)問(wen)題，BGA組(zu)裝(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最堅固的(de)(de)(de)(de)(de)(de)制造工(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)提供最低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)缺陷(xian)。然而，目前的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)裝(zhuang)(zhuang)問(wen)題仍困擾著面(mian)(mian)積(ji)(ji)陣列(lie)封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)制造業。這不足(zu)為(wei)怪(guai)，由(you)于(yu)BGA封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)正常(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)熟周期還(huan)未完成(cheng)。

       BGA封裝(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)構造(zao)(zao)為在通常情況(kuang)下(xia)，具(ju)有(you)比(bi)等效的(de)(de)(de)(de)(de)(de)QFP較(jiao)(jiao)短(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引線長度(du)，因(yin)此具(ju)有(you)較(jiao)(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)性能。不過BGA構造(zao)(zao)引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最大缺陷之一(yi)為成本(ben)(ben)問題(ti)，BGA較(jiao)(jiao)QFP昂貴(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要原因(yin)是(shi)與元件載體基板(ban)有(you)關的(de)(de)(de)(de)(de)(de)疊(die)層板(ban)和樹(shu)脂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本(ben)(ben)。BT樹(shu)脂、陶瓷(ci)和聚酰亞胺(an)樹(shu)脂載體比(bi)QFPs包含(han)(han)有(you)更昂貴(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原始配料，而QFPs包含(han)(han)有(you)低(di)成本(ben)(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)塑樹(shu)脂和金屬(shu)薄片(pian)引線框架。面積陣列載體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產成本(ben)(ben)非常昂貴(gui)，是(shi)由于細線電(dian)路和化學處(chu)理工藝的(de)(de)(de)(de)(de)(de)緣(yuan)故。另(ling)外，QFPs能夠使用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)封裝(zhuang)(zhuang)硅材(cai)料與BGA封裝(zhuang)(zhuang)工藝相(xiang)比(bi)，其(qi)工藝步(bu)驟所要求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高輸出精整壓(ya)模(mo)和多腔(qiang)模(mo)壓(ya)較(jiao)(jiao)少。一(yi)旦形成高容積，面積陣列封裝(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本(ben)(ben)將下(xia)降(jiang)(jiang)，但(dan)也許不會下(xia)降(jiang)(jiang)到QFP的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本(ben)(ben)狀況(kuang)。

       就BGA封裝(zhuang)的(de)成本而(er)(er)言，有(you)(you)發展(zhan)前(qian)景的(de)例外情況就是適(shi)中(zhong)的(de)I/O數，即單層腔體向下(xia)型BGA封裝(zhuang)。在(zai)(zai)此類(lei)型的(de)陣(zhen)列中(zhong)，封裝(zhuang)載體的(de)焊球邊緣上，所有(you)(you)的(de)電路無(wu)須通孔。因此，對(dui)每個BGA封裝(zhuang)而(er)(er)言，成本較高(gao)。BGA封裝(zhuang)極具優勢的(de)組裝(zhuang)效率(lv)將(jiang)局(ju)部地彌補了這一(yi)差異。然(ran)而(er)(er)，當QFP適(shi)用時(shi)，在(zai)(zai)經濟價值方(fang)面認為(wei)BGA只(zhi)有(you)(you)在(zai)(zai)下(xia)列條(tiao)件下(xia)將(jiang)是合(he)理的(de)。低(di)于(yu)200I/Os時(shi)，QFPs是適(shi)用的(de)，相對(dui)來(lai)說易于(yu)組裝(zhuang)。但高(gao)于(yu)200I/Os時(shi)，情況正(zheng)好是相反的(de)。而(er)(er)當QFP不適(shi)用時(shi)，這種狀況將(jiang)促(cu)使(shi)BGA廣泛的(de)使(shi)用。并(bing)且(qie)極具可(ke)能(neng)的(de)情況是高(gao)引(yin)線元件，使(shi)用高(gao)于(yu)200I/Os的(de)BGA封裝(zhuang)。

BGA封裝的檢查與返修

       BGA的(de)檢查和(he)返修也(ye)是日趨成熟的(de)技術。雖然(ran)可進行成品的(de)檢查，但(dan)是要(yao)求精密的(de)設備諸如X射(she)線成像系統(tong)或(huo)超聲顯微(wei)鏡系統(tong)。隨著整個BGA封(feng)裝(zhuang)生(sheng)產周期(qi)和(he)經驗的(de)不斷(duan)成熟，通過(guo)統(tong)計(ji)抽樣檢查所發現的(de)問題(ti)會越(yue)來越(yue)少，從而使(shi)生(sheng)產效率逐步提高。

       返(fan)(fan)修也是(shi)一(yi)個值得(de)考慮的(de)(de)問(wen)題，BGA的(de)(de)返(fan)(fan)修主要(yao)是(shi)由于與元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)相關(guan)的(de)(de)各種缺陷，因此(ci)同完成(cheng)良好的(de)(de)制造工藝關(guan)系重大。因為連接(jie)頭(tou)位(wei)于封裝體的(de)(de)下面(mian)，返(fan)(fan)修比(bi)周邊上有引線(xian)器件(jian)(jian)的(de)(de)明接(jie)頭(tou)困難得(de)多(duo)。BGA返(fan)(fan)修方(fang)面(mian)的(de)(de)一(yi)些關(guan)鍵性的(de)(de)問(wen)題為：對拆(chai)卸部(bu)(bu)件(jian)(jian)的(de)(de)損壞，對替換部(bu)(bu)件(jian)(jian)的(de)(de)損壞，板(ban)(ban)與相鄰元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)過熱，因局部(bu)(bu)加熱出(chu)現板(ban)(ban)的(de)(de)翹曲，適當部(bu)(bu)位(wei)的(de)(de)清(qing)洗和(he)制備。返(fan)(fan)修需要(yao)考慮的(de)(de)問(wen)題包括：芯片(pian)溫度，返(fan)(fan)修周期(qi)內元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)上的(de)(de)溫度分(fen)布及板(ban)(ban)的(de)(de)溫度分(fen)布。如(ru)果所(suo)有需要(yao)的(de)(de)裝置都(dou)要(yao)購買的(de)(de)話，BGA返(fan)(fan)修臺的(de)(de)費用將是(shi)非常昂(ang)貴(gui)的(de)(de)。

清洗

       BGA封(feng)(feng)裝(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)不利因素就(jiu)是不能恰當(dang)地(di)把位于(yu)陣(zhen)列封(feng)(feng)裝(zhuang)底(di)(di)部的(de)(de)(de)(de)(de)板表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)劑(ji)廢料(liao)洗(xi)掉。目前，高管腳數的(de)(de)(de)(de)(de)面(mian)(mian)陣(zhen)列封(feng)(feng)裝(zhuang)在(zai)尺寸大小方(fang)面(mian)(mian)接近于(yu)45mm ，因此，清(qing)洗(xi)問(wen)題(ti)(ti)變得相(xiang)當(dang)關(guan)鍵。清(qing)洗(xi)要(yao)求(qiu)使(shi)用的(de)(de)(de)(de)(de)各種(zhong)焊(han)劑(ji)和(he)焊(han)膏可導致電失效，并且(qie)在(zai)高功率應用中接地(di)的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)號會(hui)發生泄漏。為了減少殘(can)存于(yu)封(feng)(feng)裝(zhuang)體(ti)底(di)(di)部未(wei)清(qing)除(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)劑(ji)廢料(liao)而導致的(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題(ti)(ti)，要(yao)求(qiu)在(zai)大面(mian)(mian)積陣(zhen)列封(feng)(feng)裝(zhuang)應用中，使(shi)用免(mian)清(qing)洗(xi)焊(han)劑(ji)/焊(han)膏。采用各種(zhong)溶劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)清(qing)洗(xi)系統可適當(dang)地(di)清(qing)洗(xi)BGA封(feng)(feng)裝(zhuang)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)底(di)(di)部，但是將(jiang)面(mian)(mian)臨各種(zhong)環境(jing)限制和(he)過高的(de)(de)(de)(de)(de)成本(ben)問(wen)題(ti)(ti)。

BGA的各種規格

       目(mu)前適用的幾種規格(ge)的BGA封裝類型包括(kuo)(kuo)：塑料(liao)過模BGA（PBGA），有機帶式載體BGA（TBGA），陶(tao)瓷(ci)BGA（CBGA），陶(tao)瓷(ci)柱狀陣列（CGA），腔體型BGA，包括(kuo)(kuo)熱增強及芯片腔體朝下型，金(jin)屬體BGA（MBGA）。一(yi)般認為，TBGA、CGA、CBGA封裝使用高熔(rong)融(rong)(rong)焊料(liao)合(he)金(jin)（10Sn/90Pb），而(er)大部分別的BGAs使用低(di)熔(rong)融(rong)(rong)共(gong)晶(jing)焊料(liao)63Sn/37Pb或接近于(yu)低(di)共(gong)熔(rong)的62Sn/36Pb/2Ag焊料(liao)合(he)金(jin)。

有效性（利用率）

       概括地說，在過去幾年中已通(tong)用的(de)(de)(de)(de)(de)高于208個管腳、間(jian)(jian)距(ju)(ju)為0.5mm款式的(de)(de)(de)(de)(de)QFPs ，應(ying)用范圍(wei)不夠(gou)廣(guang)泛，更高管腳數的(de)(de)(de)(de)(de)QFPs包括256個管腳、間(jian)(jian)距(ju)(ju)0.4mm，304個管腳、間(jian)(jian)距(ju)(ju)0.4mm的(de)(de)(de)(de)(de)各個品(pin)種(zhong)，應(ying)用范圍(wei)也(ye)不夠(gou)廣(guang)泛。大(da)部分QFPs為塑料(liao)和陶(tao)瓷殼體款式，通(tong)常(chang)各類塑料(liao)型器件適(shi)合于較高的(de)(de)(de)(de)(de)引線數。另外，兩種(zhong)較少使(shi)用的(de)(de)(de)(de)(de)QFP類型為密(mi)封(feng)TAB型和金(jin)屬殼體型（高熱(re)損耗）。隨著QFP封(feng)裝(zhuang)引線數的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，其(qi)殼體尺(chi)寸急劇(ju)地增(zeng)加，可以(yi)替代封(feng)裝(zhuang)尺(chi)寸增(zeng)加的(de)(de)(de)(de)(de)是更進一步縮(suo)減引線間(jian)(jian)距(ju)(ju)。一些商用的(de)(de)(de)(de)(de)0.3mm間(jian)(jian)距(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)器件已獲(huo)得成功(gong)，但是有限的(de)(de)(de)(de)(de)封(feng)裝(zhuang)有效性(xing)和非(fei)常(chang)密(mi)的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)裝(zhuang)工藝已防礙著大(da)規模的(de)(de)(de)(de)(de)器件組(zu)裝(zhuang)。

        BGAs在(zai)高(gao)(gao)于(yu)200I/O數(shu)(shu)水平的(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)各(ge)樣的(de)(de)類型(xing)中是通用的(de)(de)，在(zai)塑料(liao)BGAs中，通用的(de)(de)封(feng)裝(zhuang)規格(ge)包括225、256、313、352、361和(he)400I/O數(shu)(shu)的(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)元(yuan)件(jian)。各(ge)種(zhong)(zhong)熱(re)(re)增強型(xing)面陣列封(feng)裝(zhuang)包括479和(he)503個(ge)管(guan)腳(jiao)的(de)(de)類型(xing)。腔體向下型(xing)BGAs目前(qian)適用的(de)(de)為204、208、240、256、312、352、432、479、560和(he)596等各(ge)種(zhong)(zhong)款式。提供的(de)(de)TBGAs的(de)(de)類型(xing)的(de)(de)管(guan)腳(jiao)數(shu)(shu)分(fen)別為：240、342、432、647和(he)736，并且可安裝(zhuang)散熱(re)(re)片或(huo)在(zai)封(feng)裝(zhuang)的(de)(de)后背部粘附(fu)一個(ge)金屬板。CBGAs典型(xing)地使用于(yu)非常高(gao)(gao)的(de)(de)管(guan)腳(jiao)數(shu)(shu)的(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)應用，并且一般為高(gao)(gao)于(yu)1000I/O數(shu)(shu)。為了(le)獲(huo)得高(gao)(gao)的(de)(de)熱(re)(re)損耗問題的(de)(de)解決，近年來(lai)已開展進行兩種(zhong)(zhong)金屬殼體型(xing)BGAs的(de)(de)嘗試。

發展趨勢

       可預(yu)見，未來一段時間(jian)(jian)里，引(yin)線數(shu)低于(yu)200的(de)PQFP將(jiang)(jiang)成為主(zhu)要的(de)封(feng)(feng)裝(zhuang)技術(shu)。當引(yin)線數(shu)高于(yu)350時，QFPs要得到(dao)廣泛(fan)的(de)應用(yong)是(shi)不(bu)可能的(de)。在200到(dao)300I/O的(de)各(ge)類器件(jian)之(zhi)間(jian)(jian)，將(jiang)(jiang)繼續存在兩(liang)個封(feng)(feng)裝(zhuang)技術(shu)領域之(zhi)間(jian)(jian)的(de)競爭。因此，小(xiao)于(yu)0.5mm的(de)QFP封(feng)(feng)裝(zhuang)工藝將(jiang)(jiang)被(bei)極具吸(xi)引(yin)力的(de)BGAs封(feng)(feng)裝(zhuang)工藝所代替(ti)。然而，與PQFPs較適中的(de)8%的(de)年(nian)增長率相比較，BGA的(de)年(nian)增長率將(jiang)(jiang)增大為每年(nian)25%。

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