光電子元件將邁進封裝世界
發布時間：2016/9/14 訪問人數：1403次
BGA的封裝類型多種多樣，其外形結構為方形或矩形。根據其焊料球的排布方式可分為周邊型、交錯型和全陣列型BGA，根據其基板的不同，主要分為三類：PBGA(PlasticballZddarray塑料焊球陣列）、CBGA(ceramicballSddarray陶瓷焊球陣列）、TBGA(tapeballgridarray載帶型焊球陣列）。
1、PBGA(塑料焊球陣列）封裝
PBGA封裝，它采用BT樹脂/玻璃層壓板作為基板，以塑料（環氧模塑混合物）作為密封材料，焊球為共晶焊料63Sn37Pb或準共晶焊料62Sn36Pb2Ag(已有部分制造商使用無鉛焊料），焊球和封裝體的連接不需要另外使用焊料。有一些PBGA封裝為腔體結構，分為腔體朝上和腔體朝下兩種。這種帶腔體的PBGA是為了增強其散熱性能，稱之為熱增強型BGA，簡稱EBGA，有的也稱之為CPBGA(腔體塑料焊球陣列）。PBGA封裝的優點如下：
1)與PCB板（印刷線路板-通常為FR-4板）的熱匹配性好。PBGA結構中的BT樹脂/玻璃層壓板的熱膨脹系數（CTE)約為14ppm/℃，PCB板的約為17ppm/cC，兩種材料的CTE比較接近，因而熱匹配性好。
2)在回流焊過程中可利用焊球的自對準作用，即熔融焊球的表面張力來達到焊球與焊盤的對準要求。
3)成本低。
4)電性能良好。
PBGA封裝的缺點是：對濕氣敏感，不適用于有氣密性要求和可靠性要求高的器件的封裝。
2、CBGA(陶瓷焊球陣列）封裝
在BGA封裝系列中，CBGA的歷史最長。它的基板是多層陶瓷，金屬蓋板用密封焊料焊接在基板上，用以保護芯片、引線及焊盤。焊球材料為高溫共晶焊料10Sn90Pb，焊球和封裝體的連接需使用低溫共晶焊料63Sn37Pb。標準的焊球節距為1．5mm、1．27mm、1．0mm。
CBGA(陶瓷焊球陣列）封裝的優點如下：
1)氣密性好，抗濕氣性能高，因而封裝組件的長期可靠性高。
2)與PBGA器件相比，電絕緣特性更好。
3)與PBGA器件相比，封裝密度更高。
4)散熱性能優于PBGA結構。
CBGA封裝的缺點是：
1)由于陶瓷基板和PCB板的熱膨脹系數（CTE)相差較大（A1203陶瓷基板的CTE約為7ppm/cC，PCB板的CTE約為17ppm/筆），因此熱匹配性差，焊點疲勞是其主要的失效形式。
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2)與PBGA器件相比，封裝成本高。
3)在封裝體邊緣的焊球對準難度增加。
3、CCGA(ceramiccolumnSddarray)陶瓷柱柵陣列
CCGA是CBGA的改進型。二者的區別在于：CCGA采用直徑為0．5mm、高度為1．25mm~2．2mm的焊料柱替代CBGA中的0．87mm直徑的焊料球，以提高其焊點的抗疲勞能力。因此柱狀結構更能緩解由熱失配引起的陶瓷載體和PCB板之間的剪切應力。
4、TBGA(載帶型焊球陣列）
TBGA是一種有腔體結構，TBGA封裝的芯片與基板互連方式有兩種：倒裝焊鍵合和引線鍵合。倒裝焊鍵合結構；芯片倒裝鍵合在多層布線柔性載帶上；用作電路I/O端的周邊陣列焊料球安裝在柔性載帶下面；它的厚密封蓋板又是散熱器（熱沉），同時還起到加固封裝體的作用，使柔性基片下面的焊料球具有較好的共面性。
TBGA的優點如下：
1)封裝體的柔性載帶和PCB板的熱匹配性能較
2)在回流焊過程中可利用焊球的自對準作用，
印焊球的表面張力來達到焊球與焊盤的對準要求。
3)是最經濟的BGA封裝。
4)散熱性能優于PBGA結構。
TBGA的缺點如下：
1)對濕氣敏感。
2)不同材料的多級組合對可靠性產生不利的影響。
5、其它的BGA封裝類型
隨著IC器件尺寸不斷縮小和運算速度的不斷提高，封裝技術已成為極為關鍵的技術。封裝形式的優劣已影響到IC器件的頻率、功耗、復雜性、可靠性和單位成本，特別是當工業和消費類電子產品的小型化與低功耗都迫切需要一種新的封裝技術。
SIP立體封裝集成電路行業是整個集成電路產業中一個新興的重要分支，也是一個重要的發展方向。由于目前該行業還處于初期發展階段，國內外封裝公司基本上站在同一起跑線上。這就給國內封裝企業提供了難得的發展機遇。截止目前，包括江蘇長電、南通富士通、無錫華潤安盛等國內封裝企業的SIP立體封裝技術均已經成熟，但是大多數企業還受產能的限制。于是，這就催生了一些器件自己投資建立先進SIP封裝生產線，更多地為自身電子器件的差異化與提高附加值服務，如珠海歐比特、鉅景、上海柏斯高等公司，他們的SIP封裝技術均處于國際領先地位。
SIP立體封裝技術滿足我國航空、航天、國防領域對高端器件的迫切需求
隨著計算機網絡通信領域技術的迅猛發展, 我國航空航天、國防電子等領域對高可靠、高性能、小型化、長壽命的SOC、SIP等產品的市場需求迫切，但這些產品目前仍主要依賴進口。而且，部分高性能的芯片產品長期處于被國外實行技術封鎖和產品禁運的狀態。新時期國防電子裝備針對多功能、小型化電子整機的計算機系統芯片提出新的需求，必須達到多功能和微型化的條件。
據歐比特公司副總經理黃小虎介紹，目前可能通過如下兩條途徑來滿足這個要求的。一是SoC(System-on-chip)，即系統級芯片，在一個芯片上集成數字電路、模擬電路、RF、存儲器和接口電路等多種電路，以實現圖像處理、語音處理、通訊功能和數據處理等多種功能。另一種是SiP(System-in-package)，即系統級封裝，在一個封裝中組合多種IC芯片和多種電子元器件(如分立元器件和埋置元器件)，以實現與SoC同等的多種功能。
為此，珠海歐比特公司于2008年啟動了專用SIP立體封裝工藝的研究與開發，目的是要從根本上解決我國航空、航天及武器系統電子裝備核心技術受制于人的局面，通過研制出具有高性能、高可靠、小型化、抗輻照的大容量存儲芯片、專用模塊芯片、嵌入式計算機系統模塊芯片，打破國外對我國的技術封鎖和產品禁運，確保的安全性、可控性和先進性。
如今，使用了這項專門針對特種電子裝備SIP立體封裝技術的電子器件，已經具備了可靠的量產水平并大量供應客戶。
SiP技術助力打造生活化可穿戴設備
SIP封裝技術并不是工業應用的專利，其實以手機為代表的小型消費類電子產品，都是SIP封裝技術的廣闊舞臺。
移動科技愈來愈多樣化，手表、眼鏡、手環、戒指、衣服等不同形態的貼身產品，除了是光鮮亮麗的配件外，在系統微型化技術的突破以及應用軟體的整合下，能讓更多的智能功能隱藏于物件的原尺寸空間中。
鉅景科技Logic SiP事業處協理周儒聰
鉅景科技Logic SiP事業處協理周儒聰表示，系統級封裝(SiP)微型化技術能優化可穿戴設備小尺寸特性，讓使用設備能更貼近日常生活使用情境。例如過去搭載微投影的可穿戴顯示器概念在10幾年前就有產品推出，不過設備體積過大，再加上網路尚未發達及沒有適合的搭配平臺，因此在當時未成為亮點產品。如今運用SiP系統微型化設計，能整合多樣的功能在可穿戴設備上，在不改變外觀條件下，又能增加產品的可攜性、無線化及即時性的優勢，以創造出具智能化的使用價值，而SiP也成為可穿戴設備進入生活化的核心技術。
目前系統廠在設計智能可穿戴設備時，主要面臨的挑戰是如何將眾多的需求功能全部放入極小的空間內。以智能眼鏡為例，在硬體設計部分就須要考量無線通訊、應用處理器(AP)、儲存記憶體、攝影鏡頭、微投影顯示器、感應器、麥克風等主要元件特性及整合方式，也須評估在元件整合于系統板后的相容性及整體的運作效能。而運用SiP微型化系統整合，能以多元件整合方式，簡化系統設計并滿足設備微型化特色，對于同時要求尺寸、重量及多功能的穿戴型設備而言，能發揮極大助益。
