光電子元件將邁進(jìn)封裝世界
發(fā)布時(shí)間：2016/9/14 訪問人數(shù)：1408次
BGA的封裝類型多種多樣，其外形結(jié)構(gòu)為方形或矩形。根據(jù)其焊料球的排布方式可分為周邊型、交錯(cuò)型和全陣列型BGA，根據(jù)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(huán)氧模塑混合物）作為密封材料，焊球?yàn)楣簿Ш噶?3Sn37Pb或準(zhǔn)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(jié)構(gòu)，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(qiáng)其散熱性能，稱之為熱增強(qiáng)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(yōu)點(diǎn)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(jié)構(gòu)中的BT樹脂/玻璃層壓板的熱膨脹系數(shù)（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(duì)準(zhǔn)作用，即熔融焊球的表面張力來達(dá)到焊球與焊盤的對(duì)準(zhǔn)要求。
3)成本低。
4)電性能良好。
PBGA封裝的缺點(diǎn)是：對(duì)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(hù)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(biāo)準(zhǔn)的焊球節(jié)距為1．5mm、1．27mm、1．0mm。
CBGA(陶瓷焊球陣列）封裝的優(yōu)點(diǎn)如下：
1)氣密性好，抗?jié)駳庑阅芨撸蚨庋b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(yōu)于PBGA結(jié)構(gòu)。
CBGA封裝的缺點(diǎn)是：
1)由于陶瓷基板和PCB板的熱膨脹系數(shù)（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(diǎn)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?qū)?zhǔn)難度增加。
3、CCGA(ceramiccolumnSddarray)陶瓷柱柵陣列
CCGA是CBGA的改進(jìn)型。二者的區(qū)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(diǎn)的抗疲勞能力。因此柱狀結(jié)構(gòu)更能緩解由熱失配引起的陶瓷載體和PCB板之間的剪切應(yīng)力。
4、TBGA(載帶型焊球陣列）
TBGA是一種有腔體結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)；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(shí)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(yōu)點(diǎn)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(duì)準(zhǔn)作用，
印焊球的表面張力來達(dá)到焊球與焊盤的對(duì)準(zhǔn)要求。
3)是最經(jīng)濟(jì)的BGA封裝。
4)散熱性能優(yōu)于PBGA結(jié)構(gòu)。
TBGA的缺點(diǎn)如下：
1)對(duì)濕氣敏感。
2)不同材料的多級(jí)組合對(duì)可靠性產(chǎn)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(yùn)算速度的不斷提高，封裝技術(shù)已成為極為關(guān)鍵的技術(shù)。封裝形式的優(yōu)劣已影響到IC器件的頻率、功耗、復(fù)雜性、可靠性和單位成本，特別是當(dāng)工業(yè)和消費(fèi)類電子產(chǎn)品的小型化與低功耗都迫切需要一種新的封裝技術(shù)。
SIP立體封裝集成電路行業(yè)是整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)中一個(gè)新興的重要分支，也是一個(gè)重要的發(fā)展方向。由于目前該行業(yè)還處于初期發(fā)展階段，國內(nèi)外封裝公司基本上站在同一起跑線上。這就給國內(nèi)封裝企業(yè)提供了難得的發(fā)展機(jī)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(nèi)封裝企業(yè)的SIP立體封裝技術(shù)均已經(jīng)成熟，但是大多數(shù)企業(yè)還受產(chǎn)能的限制。于是，這就催生了一些器件自己投資建立先進(jìn)SIP封裝生產(chǎn)線，更多地為自身電子器件的差異化與提高附加值服務(wù)，如珠海歐比特、鉅景、上海柏斯高等公司，他們的SIP封裝技術(shù)均處于國際領(lǐng)先地位。
SIP立體封裝技術(shù)滿足我國航空、航天、國防領(lǐng)域?qū)Ω叨似骷钠惹行枨?br />
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域技術(shù)的迅猛發(fā)展, 我國航空航天、國防電子等領(lǐng)域?qū)Ω呖煽俊⒏咝阅堋⑿⌒突㈤L壽命的SOC、SIP等產(chǎn)品的市場需求迫切，但這些產(chǎn)品目前仍主要依賴進(jìn)口。而且，部分高性能的芯片產(chǎn)品長期處于被國外實(shí)行技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)的狀態(tài)。新時(shí)期國防電子裝備針對(duì)多功能、小型化電子整機(jī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)芯片提出新的需求，必須達(dá)到多功能和微型化的條件。
據(jù)歐比特公司副總經(jīng)理黃小虎介紹，目前可能通過如下兩條途徑來滿足這個(gè)要求的。一是SoC(System-on-chip)，即系統(tǒng)級(jí)芯片，在一個(gè)芯片上集成數(shù)字電路、模擬電路、RF、存儲(chǔ)器和接口電路等多種電路，以實(shí)現(xiàn)圖像處理、語音處理、通訊功能和數(shù)據(jù)處理等多種功能。另一種是SiP(System-in-package)，即系統(tǒng)級(jí)封裝，在一個(gè)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(shí)現(xiàn)與SoC同等的多種功能。
為此，珠海歐比特公司于2008年啟動(dòng)了專用SIP立體封裝工藝的研究與開發(fā)，目的是要從根本上解決我國航空、航天及武器系統(tǒng)電子裝備核心技術(shù)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(chǔ)芯片、專用模塊芯片、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模塊芯片，打破國外對(duì)我國的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)，確保的安全性、可控性和先進(jìn)性。
如今，使用了這項(xiàng)專門針對(duì)特種電子裝備SIP立體封裝技術(shù)的電子器件，已經(jīng)具備了可靠的量產(chǎn)水平并大量供應(yīng)客戶。
SiP技術(shù)助力打造生活化可穿戴設(shè)備
SIP封裝技術(shù)并不是工業(yè)應(yīng)用的專利，其實(shí)以手機(jī)為代表的小型消費(fèi)類電子產(chǎn)品，都是SIP封裝技術(shù)的廣闊舞臺(tái)。
移動(dòng)科技愈來愈多樣化，手表、眼鏡、手環(huán)、戒指、衣服等不同形態(tài)的貼身產(chǎn)品，除了是光鮮亮麗的配件外，在系統(tǒng)微型化技術(shù)的突破以及應(yīng)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(yè)處協(xié)理周儒聰
鉅景科技Logic SiP事業(yè)處協(xié)理周儒聰表示，系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)微型化技術(shù)能優(yōu)化可穿戴設(shè)備小尺寸特性，讓使用設(shè)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(chǎn)品推出，不過設(shè)備體積過大，再加上網(wǎng)路尚未發(fā)達(dá)及沒有適合的搭配平臺(tái)，因此在當(dāng)時(shí)未成為亮點(diǎn)產(chǎn)品。如今運(yùn)用SiP系統(tǒng)微型化設(shè)計(jì)，能整合多樣的功能在可穿戴設(shè)備上，在不改變外觀條件下，又能增加產(chǎn)品的可攜性、無線化及即時(shí)性的優(yōu)勢，以創(chuàng)造出具智能化的使用價(jià)值，而SiP也成為可穿戴設(shè)備進(jìn)入生活化的核心技術(shù)。
目前系統(tǒng)廠在設(shè)計(jì)智能可穿戴設(shè)備時(shí)，主要面臨的挑戰(zhàn)是如何將眾多的需求功能全部放入極小的空間內(nèi)。以智能眼鏡為例，在硬體設(shè)計(jì)部分就須要考量無線通訊、應(yīng)用處理器(AP)、儲(chǔ)存記憶體、攝影鏡頭、微投影顯示器、感應(yīng)器、麥克風(fēng)等主要元件特性及整合方式，也須評(píng)估在元件整合于系統(tǒng)板后的相容性及整體的運(yùn)作效能。而運(yùn)用SiP微型化系統(tǒng)整合，能以多元件整合方式，簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并滿足設(shè)備微型化特色，對(duì)于同時(shí)要求尺寸、重量及多功能的穿戴型設(shè)備而言，能發(fā)揮極大助益。
