1 概述
随着电子产品向小型化、便携化、网络化和高性能方向的发展,对电路组装技术和I/O引线数提出了更高的要求,芯片的体积越来越小,芯片的管脚越来越多,给生产和返修带来了困难。原来SMT中广泛使用的QFP(四边扁平封装),封装间距的极限尺寸停留在0.3mm,这种间距其引线容易弯曲、变形或折断,相应地对SMT组装工艺、设备精度、焊接材料提出严格的要求,即使如此,组装窄间距细引线的QFP,缺陷率仍相当高,最高可达6000ppm,使大范围应用受到制约。近年出现的BGA(BallGrid Array 球栅阵列封装器件),由于芯片的管脚不是分布在芯片的周围而是分布在封装的底面,实际是将封装外壳基板原四面引出的引脚变成以面阵布局的pb/sn凸点引脚,这就可以容纳更多的I/O数,且可以较大的引脚间距如1.5、1.27mm代替QFP的0.4、0.3mm,很容易使用SMT与PCB上的布线引脚焊接互连,因此不仅可以使芯片在与QFP相同的封装尺寸下保持更多的封装容量,又使I/O引脚间距较大,从而大大提高了SMT组装的成品率,缺陷率仅为0.35ppm,方便了生产和返修,因而BGA元器件在电子产品生产领域获得了广泛使用。
随着引脚数增加,对于精细引脚在装配过程中出现的桥连、漏焊、缺焊等缺陷,利用手工工具很难进行修理,需用专门的返修设备并根据一定的返修工艺来完成。
2 BGA元器件的种类与特性
2.1 BGA元器件的种类
按封装材料的不同,BGA元件 主要有以下几种:
PBGA(plastic BGA塑料封装的BGA)
CBGA(ceramic BGA陶瓷封装的BGA)
CBGAceramic column BGA陶瓷柱状封装的BGA
TBGA(tape BGA 载带状封装的BGA)
CSP(Chip Scale Package或μBGA)
PBGA是目前使用较多的BGA,它使用63Sn/37Pb成分的焊锡球,焊锡的溶化温度约为
183°C。焊锡球直径在焊接前直径为0.75毫米,回流焊以后,焊锡球高度减为0.46-0.41毫米。PBGA的优点是成本较低,容易加工,不过应该注意,由于塑料封装,容易吸潮,所以对于普通的元件,在开封后一般应该在8小时内使用,否则由于焊接时的迅速升温,会使芯片内的潮气马上气化导致芯片损坏,有人称此为“ 苞米花” 效应。按照JEDEC的建议,PBGA芯片在拆封后必须使用的期限由芯片的敏感性等级决定(见表1):