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PCB線路板封裝之BGA

2017-11-28 PCBA加工 759

自1995年Motorola推行"球腳格列封裝體"之半導體元件以來,在高腳數IC的封裝領域中,已席卷天下毫無對手,連Intel當年的Pentium中央處理器(CPU),其320腳的QFP四面伸腳之封裝法,也不得不俯首稱臣,順應潮流改成為P-BGA式的PentiumⅡ。如今的BGA封裝元件不但一路縮小到腳距只有0.5mm與0.4mm的CSP,而且從單一晶片複雜到了多晶片重迭的封裝,更加入了被動元件與複雜佈線,進而成為濃縮版本次級系統構裝的SIP,依然採用"格列式球腳"在各種主系統板面上進行組裝。


一、採BGA封裝方式之IC有三大好處:

外形堅固、體積小密度高路徑短、以及雜訊少電性好等優點。常見之P-BGA可耐6-8W之功率,加裝散熱片者更可耐到30W。

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二、各種採BGA方式封裝之元件中,16—64腳者占半數以上

208腳以上者只占5%。常見者腳距或球距多在0.65mm至1.27mm之間。現行密距量產者其球距已逼近到0.5mm及0.4mm,目前試產中最密者為0.3mm,其于PCB板面的貼裝將非常辛苦。


三、一般球徑約占球距的60%

對于密距者之球徑則亦應固定為0.3mm。腹底外圍1-3環的球腳多設為訊號球, 一則因佈線容易自方陣中逃出, 二則因其焊接可靠度較好而得減少功能的失效(但四角不宜設球〕。難焊的內球只敢做為無逃線的電源、接地、與散熱之用。


四、現行封裝形式并已成為各式次系統模組之范本

大型複雜互連載具,可搭載多枚晶片(包括迭晶)與被動元件,特稱為MDS,其大型高功能者竟達1700腳之多。為了方便腹底之清潔與絕緣起見,其組裝后之架高應保持在0.4-0.5mm以上。


五、各式BGA腹底在N2中之植球

為保證其體積與共面性之穩定起見(須在3-6%之內),特採用高黏性助焊劑做為暫時定位與永久焊牢之佐料,而不能使用對高度變化較多的鍚膏。事實上此植球階段之載板即易發生彎翹,各球腳之共面性要求平均為0.15mm。因而BGA后續之組裝最好也不要安置在PCB的正中心線上,以防組板再度彎翹而失去共面性。現用球料為Sn63 ,自2006年7月起須改用無鉛銲錫(以SAC305為主),其自我回正之性能將會劣化。


六、載板頂面之安晶打線作業

其工作表面必須電鍍鎳與電鍍金層。連帶使得載板底面球墊上也只好鍍鎳鍍金。為防止焊接中的金脆起見,黃金厚度以1 0 μm為宜,綠漆設限所爬上承墊邊緣的寬度約為0.1mm。


七、組裝焊接之困難甚多

例如目檢,濕敏水淮MSL,重工、成本、供應鍊、與Voiding〈空洞)等。一旦P-BGA封裝器件吸水后,高溫中經常會發生彎翹;否則易出現脹大、曝米花、與開裂,背有散熱片者更容易出現上彎,常使得角球翹高而焊不好、260℃以上還會更加危險。


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