解剖主板——BGA封装图文介绍
BGA
• 引线键合：粘接固化后用金丝球焊机将IC芯片上的焊 区与基板上的镀Ni-Au的焊区以金线相连；
• 模塑封装：用填有石英粉的环氧树脂模塑料进行模塑 包封，以保护芯片、焊接线和焊盘；
➢BGA封装工艺流程
• 倒装焊接
特点：倒装焊技术克服了引线键合焊盘中心距极限的问题； 在芯片的电源／地线分布设计上提供了更多的便利； 为高频率、大功率器件提供更完善的信号。
优点：焊点牢固、信号传输路径短、电源／地分布、I／O 密度高、封装体尺寸小、可靠性高等
缺点：由于凸点的制备是在前工序完成的，因而成本较高。
倒装焊的凸点是在圆片上形成的。在整个加工过程中，工 艺处理的是以圆片、芯片和基片方式进行的，它不是单点 操作，因而处理效率较高。
第二章 BGA 封装技术
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BGA简介 BGA分类 BGA工艺流程
Contents
❖ BGA技术简介 BGA（Ball Grid Array）封装，即球栅阵列 （或焊球阵列）封装； 其外引线为焊球或焊凸点，它们成阵列分布 于封装基板的底部平面上 在基板上面装配大规模集成电路（LSI）芯 片，是LSI芯片的一种表面组装封装类型。
基板。HITCE-high thermal coefficient of expansion
②封装工艺流程
圆片凸点的制备→圆片切割→芯片倒装及回流焊→ 底部填充→导热脂、密封焊料的分配→封盖→装配 焊料球→回流焊→打标→分离→最终检查→测试→ 包装
焊球材料为低熔点共晶焊料合金63Sn37Pb，直径约1mm ，间距范围1.27-2.54mm，焊球与封装体底部的连接不需要 另外使用焊料。组装时焊球熔融，与PCB表面焊盘接合在一 起，呈现桶状。
BGA封装及分类
BGA封装及分类
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BGA全称Ball Grid Array（球栅阵列封装），此技术为应用在集成电路上的一种表面黏着封装技术。
它具有高密度，优良的导热性以及更低的引脚电感等优点。
目前BGA封装主要有以下几类：
1. FBGA即Fine-Pitch BGA（细间距BGA），BGA锡球针脚密度更大，体积更小，容量更大，散热更好，更适合于内存与显存颗粒的封装。
2.MBGA则是FBGA技术在外观上的一种体现，即Micro BGA （微型BGA），跟FBGA实际上是一样的，只不过称呼的侧=重点不同，MBGA侧重于对外观的直接描述，FBGA侧重与对针脚的排列形式。
3.PBGA封装(PlasticBall Grid Array Package塑料焊球阵列封装)，它采用BT树脂／玻璃层压板作为基板，以塑料环氧模=塑混合物作为密封材料，焊球为共晶焊料63Sn37Pb或准共晶焊料62Sn36Pb2Ag 目前已有部分制造商使用无铅焊料，焊球=和封装体的连接不需要另外使用焊料。
有一些PBGA封装为腔体结构，分为腔体朝上和腔体朝下两种。
这种带腔体的PBGA是为了增强其散热性能，称之为热增强型BGA，简称EBGA，有的也称之为CPBGA腔体塑料焊球阵列。
4.UFBGA或UBGA：Ultra Fine Ball Grid Array，极精细BGA封装。
PCB封装最完整版(图解)
C－(ceramic)表示陶瓷封装的记号。
例如，CDIP 表示的是陶瓷DIP。
是在实际中经常使用的记号。
1、BGA(ball grid array)球形触点陈列，表面贴装型封装之一。
在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚，在印刷基板的正面装配LSI 芯片，然后用模压树脂或灌封方法进行密封。
也称为凸点陈列载体(PAC)。
引脚可超过200，是多引脚LSI 用的一种封装。
封装本体也可做得比QFP(四侧引脚扁平封装)小。
例如，引脚中心距为1.5mm 的360 引脚BGA 仅为31mm 见方；而引脚中心距为0.5mm 的304 引脚QFP 为40mm 见方。
而且BGA 不用担心QFP 那样的引脚变形问题。
该封装是美国Motorola 公司开发的，首先在便携式电话等设备中被采用，今后在美国有可能在个人计算机中普及。
最初，BGA 的引脚(凸点)中心距为1.5mm，引脚数为225。
现在也有一些LSI 厂家正在开发500 引脚的BGA。
BGA 的问题是回流焊后的外观检查。
现在尚不清楚是否有效的外观检查方法。
有的认为，由于焊接的中心距较大，连接可以看作是稳定的，只能通过功能检查来处理。
美国Motorola 公司把用模压树脂密封的封装称为OMPAC，而把灌封方法密封的封装称为GPAC(见OMPAC 和GPAC)。
①CPAC(globe top pad array carrier)美国Motorola 公司对BGA 的别称(见BGA)。
②PAC(pad array carrier)凸点陈列载体，BGA 的别称(见BGA)。
③OPMAC(over molded pad array carrier)模压树脂密封凸点陈列载体。
美国Motorola 公司对模压树脂密封BGA 采用的名称(见BGA)。
脚中心距有0.55mm 和0.4mm 两种规格。
目前正处于开发阶段。
2、QFP系列QFP(quad flat package)四侧引脚扁平封装。
芯片封装类型图解
芯片封装类型图解本文介绍了常见的集成电路封装形式，包括BGA、CPGA、FBGA、JLCC、LDCC、LQFP100L、PCDIP、PLCC、PPGA、PQFP、TQFP100L、TSBGA217L、TSOP、CSP、SIP、ZIP、S-DIP、SK-DIP、PGA、SOP、MSP和QFP等。
SIP是单列直插式封装，引脚在芯片单侧排列，与DIP基本相同。
ZIP是Z型引脚直插式封装，引脚比SIP粗短些，节距等特征也与DIP基本相同。
S-DIP是收缩双列直插式封装，引脚在芯片两侧排列，引脚节距为1.778mm，芯片集成度高于DIP。
SK-DIP是窄型双列直插式封装，除了芯片的宽度是DIP的1/2以外，其它特征与DIP相同。
PGA是针栅阵列插入式封装，封装底面垂直阵列布置引脚插脚，插脚节距为2.54mm或1.27mm，插脚数可多达数百脚，用于高速的且大规模和超大规模集成电路。
SOP是小外型封装，表面贴装型封装的一种，引脚端子从封装的两个侧面引出，字母L状，引脚节距为1.27mm。
MSP是微方型封装，表面贴装型封装的一种，又叫QFI等，引脚端子从封装的四个侧面引出，呈I字形向下方延伸，没有向外突出的部分，实装占用面积小，引脚节距为1.27mm。
QFP是四方扁平封装，表面贴装型封装的一种，引脚端子从封装的两个侧面引出，呈L字形，引脚节距为1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm，引脚可达300脚以上。
SVP是一种表面安装型垂直封装，其引脚端子从封装的一个侧面引出，中间部位弯成直角并与PCB键合，适用于垂直安装，实装占有面积很小。
其引脚节距为0.65mm和0.5mm。
LCCC是一种无引线陶瓷封装载体，其四个侧面都设有电极焊盘而无引脚，适用于高速、高频集成电路封装。
PLCC是一种无引线塑料封装载体，适用于高速、高频集成电路封装，是一种塑料封装的LCC。
SOJ是一种小外形J引脚封装，其引脚端子从封装的两个侧面引出，呈J字形，引脚节距为1.27mm。
芯片封装类型图解
集成电路封装形式介绍(图解）BGA BGFP132CLCCCPGA DIP EBGA 680L FBGA FDIP FQFP 100L JLCC BGA160L LCCLDCC LGA LQFP LQFP100L Metal Qual100L PBGA217L PCDIP PLCC PPGAPQFP QFP SBA 192L TQFP100L TSBGA217L TSOPCSPSIP: 单列直插式封装.该类型的引脚在芯片单侧排列 ,引脚节距等特征与 DIP 基本相同封装 .该类型的引脚也在芯片单侧排列 ,只是引脚比 SIP 粗短些 , 节距等特征也与.ZIP:Z 型引脚直插式DIP 基本相同 .S-DIP: 收缩双列直插式封装.该类型的引脚在芯片两侧排列,引脚节距为 1.778mm, 芯片集成度高于DIP.SK-DIP: 窄型双列直插式封装.除了芯片的宽度是DIP 的 1/2 以外 ,其它特征与DIP 相同 .PGA: 针栅阵列插入式封装 .封装底面垂直阵列布置引脚插脚, 如同针栅 . 插脚节距为 2.54mm 或 1.27mm, 插脚数可多达数百脚用于高速的且大规模和超大规模集成电路..SOP: 小外型封装 . 表面贴装型封装的一种,引脚端子从封装的两个侧面引出, 字母 L 状.引脚节距为1.27mm.MSP:微方型封装. 表面贴装型封装的一种,又叫 QFI 等,引脚端子从封装的四个侧面引出伸,没有向外突出的部分,实装占用面积小,引脚节距为 1.27mm.,呈 I 字形向下方延QFP: 四方扁平封装 .表面贴装型封装的一种,引脚端子从封装的两个侧面引出,呈 L 字形 ,引脚节距为1.0mm,0.8mm,0.65mm,0.5mm,0.4mm,0.3mm,引脚可达300 脚以上 .SVP: 表面安装型垂直封装. 表面贴装型封装的一种,引脚端子从封装的一个侧面引出,引脚在中间部位弯成直角,弯曲引脚的端部与PCB 键合 ,为垂直安装的封装. 实装占有面积很小.引脚节距为0.65mm,0.5mm.LCCC: 无引线陶瓷封装载体. 在陶瓷基板的四个侧面都设有电极焊盘而无引脚的表面贴装型封装.用于高速, 高频集成电路封装.PLCC: 无引线塑料封装载体.一种塑料封装的LCC. 也用于高速 ,高频集成电路封装.SOJ: 小外形 J 引脚封装 .表面贴装型封装的一种,引脚端子从封装的两个侧面引出,呈 J 字形 ,引脚节距为1.27mm.BGA:球栅阵列封装 .表面贴装型封装的一种,在 PCB 焊球的节距通常为 1.5mm,1.0mm,0.8mm,的背面布置二维阵列的球形端子,而不采用针脚引脚与 PGA 相比 ,不会出现针脚变形问题..CSP: 芯片级封装 .一种超小型表面贴装型封装,其引脚也是球形端子,节距为 0.8mm,0.65mm,0.5mm等.TCP: 带载封装.在形成布线的绝缘带上搭载裸芯片,并与布线相连接的封装.与其他表面贴装型封装相比芯片更薄 ,引脚节距更小 ,达 0.25mm, 而引脚数可达500 针以上 .,介绍：1 基本元件类型Basic Component Type盒形片状元件(电阻和电容 )Box Type Solder ComponentResistor and Capacitor小型晶体管三极管及二极管SOTSmall Outline TransistorTransistor and Diodeelf 类元件Melf type Component [Cylinder]Sop 元件Small outline package 小外形封装TSop 元件Thin Sop 薄形封装SOJ 元件Small Outline J-lead Package具有丁形引线的小外形封装QFP 元件Quad Flat Package 方形扁平封装PLCC 元件Plastic Leaded Chip Carrier塑料有引线芯片载体BGABall Grid Array球脚陈列封装球栅陈列封装CSPChip Size Package 芯片尺寸封装2 特殊元件类型Special Component Type钽电容( Tantalium Capacitor)铝电解电容(Aalminum Electrolytic Capacitor )可变电阻( Variable Resistor )针栅陈列封装BGABin Grid Array连接器ConnectorIC 卡连接器IC Card Connector附 BGA封装的种类APBGAPlastic BGA塑料BGABCBGACeramic BGA陶瓷BGACCCGACeramic Column Grid Array陶瓷柱栅陈列DTBGATape Automated BGA载带自动键合BGAEMBGA 微小 BGA注芯片的封装技术已经历了好几代的变迁从DIPQFPPGABGA到CSP再到MCM技术指标一代比一代先进包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于 1 适用频率越来越高耐温性能越来越好引脚数增多引脚间距减少重量减少可靠性提高使用更加方便等(MCMMulti Chip Model多芯片组件)英汉缩语对照SMTSurface Mount Technology表面贴装技术SMDSurface Mounting Devices表面安装器件SMBSurface Mounting Printed Circuit Board表面安装印刷板DIP Dual-In-Line Package双列直插式组件THTThough Hole Mounting Technology插装技术PCB Printed Circuit Board印刷电路板SMC Surface Mounting Components表面安装零件PQFP Plastic Quad Flat Package 塑料方形扁平封装SOIC Small Scale Integrated Circuit小外形集成电路LSI Large Scale Integration大规模集成注意芯片封装图鉴封装大致经过了如下发展进程：结构方面： DIP 封装 (70 年代 )->SMT 工艺 (80 年代 LCCC/PLCC/SOP/QFP)->BGA封装(90 年代 )-> 面向未来的工艺 (CSP/MCM)材料方面：金属、陶瓷－>陶瓷、塑料－ >塑料；引脚形状：长引线直插－>短引线或无引线贴装－>球状凸点；装配方式：通孔插装－ >表面组装－ >直接安装一． TO 晶体管外形封装TO（Transistor Out-line ）的中文意思是“晶体管外形”。
电子元器件封装简介及图解
电子元器件封装简介及图解部分元件参考封装元件封装是指在PCB编辑器中，为了将元器件固定、安装于电路板，而绘制的与元器件管脚相对应的焊盘、元件外形等。
由于它的主要作用是将元件固定、焊接在电路板上，因此它对焊盘大小、焊盘间距、焊盘孔大小、焊盘序号等参数有非常严格的要求，元器件的封装、元器件实物、原理图元件管脚序号三者之间必须保持严格的对应关系，如图6.8所示，否则直接关系到制作电路板的成败和质量。
小技巧一般双列直插集成电路元件封装的第一脚焊盘为方形，以便于元件安装和检测，与此对应集成块表面的第一脚位置有小点标志。
由图6.8可知，元件封装一般由二部分组成：焊盘和外形轮廓，其中最关键的组成部分是和元件管脚一一对应的焊盘，它的形状和参数如图6.9所示。
焊盘的作用是将元件管脚固定焊接在电路板的铜箔导线上，因此它的各参数直接关系到焊点的质量和电路板的可靠性，一般包含如下参数：焊盘长度（X-Size）、焊盘宽度（Y-Size）、孔径（Hole Size）、序号（Designator）、形状（Shape）等。
在PCB编辑器中双击焊盘，即可打开焊盘属性对话框，可以修改或设置焊盘各属性。
在元件封装中，除了焊盘本身的参数至关重要外，焊盘之间的距离也必须严格和元件实物管脚之间距离保持一致，否则在进行元件装配、焊接时将可能存在元件无法安装等严重问题，元件封装的合理选择非常重要。
图6.8 元件封装与元件实物、原理图元件的对应关系图6.9 PCB板中的焊盘1元件封装的另一组成部分为外形轮廓，相对于焊盘而言，它的参数要求没有焊盘参数那么严格，一般就是从元件顶部向底部看下去所形成的外部轮廓俯视图，它一般在顶层丝印层（Top Overlayer）绘制，默认颜色为黄色。
外形轮廓主要用于标志元件在电路板上所占面积大小和安装极性，从而便于元件的整体布局，同时还便于元件的安装。
在Protel DXP 安装目录下的“*:\Program Files\Altium\Library\”目录中，存放着大量的PCB元件封装库，在不同的元件封装库中又含有许多不同种类、不同尺寸大小的PCB元件封装，熟练了解Protel DXP 元件封装库的各种封装是正确、快速地为元件选用合适封装的前提，而合适的选择元件封装是成功制作电路板的第一步。
BGA封装技术介绍ppt课件
前处理 压掩膜 上底片 曝光 显影
22
水洗 蚀刻 水洗 酸洗 剥膜 水洗
Mylar
压掩膜、上底片、曝光 显影
23
UV 底片 掩膜 Copper BT
掩膜 Copper BT
蚀刻 剥膜
24
掩膜 Copper BT
Copper BT
前处理
油墨+硬化剂 阻焊膜 (Solder Mask)
网印
Pre - cure
• 芯片粘结：采用充银环氧树脂粘结剂（导电胶）将IC 芯片粘结在镀有Ni-Au薄层的基板上；
• 引线键合：粘接固化后用金丝球焊机将IC芯片上的焊 区与基板上的镀Ni-Au的焊区以金线相连；
• 模塑封装：用填有石英粉的环氧树脂模塑料进行模塑 包封，以保护芯片、焊接线和焊盘；
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BGA封装工艺流程
• 装配焊料球/回流焊：固化之后，使用特殊设计的吸拾 工具（焊球自动拾放机）将浸有焊剂的熔点为183℃、直 径为30mil（0.75mm）的焊料球Sn62Pb36Ag2或 Sn63Pb37放置在焊盘上，在传统的回流焊炉内在N2气氛 下进行回流焊接（最高加工温度不能够超过230℃），焊 球与镀Ni-Au的基板焊区焊接。
8
PBGA特点 制作成本低，性价比高 焊球参与再流焊点形成，共面度要求宽松 与环氧树脂基板热匹配性好、装配至PCB时质量 高、性能好 对潮气敏感，PoPCorn effect严重，可靠性存 在隐患，且封装高度之QFP高也是一技术挑战。
9
CBGA 是将裸芯片安装在陶瓷多层基板载体顶部表面形
30
真空吸盘
真空吸球
滴助焊剂
放球
N2气中回流
助焊剂滴涂和置球机 氮气再流焊炉 助焊剂清洗、分离、打标机
芯片封装详细图解
De-Taping 去胶带
将从晶圆厂出来的Wafer进行背面研磨，来减薄晶圆达到 封装需要的厚度（8mils~10mils）； 磨片时，需要在正面（Active Area）贴胶带保护电路区域 同时研磨背面。研磨之后，去除胶带，测量厚度；
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IC Package Structure（IC结构图）
TOP VIEW
SIDE VIEW
Lead Frame 引线框架
Gold Wire 金 线
Die Pad 芯片焊盘
Epoxy 银浆
Mold Compound 环氧树脂
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IC Package （IC的封装形式）
按封装材料划分为：
金属封装
Байду номын сангаас陶瓷封装
塑料封装
金属封装主要用于军工或航天技术，无商业化产品； 陶瓷封装优于金属封装，也用于军事产品，占少量商业化市场； 塑料封装用于消费电子，因为其成本低，工艺简单，可靠性高而占有绝大部分的市场份额；
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FOL– Wire Bonding 引线焊接
陶瓷的Capillary
内穿金线，并且在EFO的作用下，高温烧球；
金线在Cap施加的一定压力和超声的作用下，形成Bond Ball；
金线在Cap施加的一定压力作用下，形成Wedge；
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FOL– Wire Bonding 引线焊接
IC Package （IC的封装形式）
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IC Package （IC的封装形式）
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解剖主板！BGA封装芯片拆装全程纪实
在显卡报道中描述显存部分时，常常会出现“BGA封装”这个字眼，到底什么是“BGA 封装”，“BGA封装”是什么样子，大家想不想亲眼看看。
今天，笔者将带大家来到一个“解剖”现场，看看BGA封装的庐山真面。
在去现场之前，我们还是有必要复习一下BGA封装的理论知识（哎哟，谁扔的鸡蛋啊？）。
BGA是一种芯片封装形式，英文全称为“Ball Grid Array Package”，也就是“球栅阵列封装”。
我们最常接触到的BGA封装芯片就是显卡的显存了，不过显卡上都是以“微型球栅阵列”封装形式出现的（“Micro Ball Grid Array Package”），也就是我们所说的mBGA，它的体积要小于一般的BGA封装。
BGA的引脚没有裸露在外，而是以微小锡球的形式寄生在芯片的底部，这种封装的优点就是杂讯少、散热性好、电气性能佳。
因此我们常常说mBGA显存比TSOP显存优秀也是这个道理。
VIA 691主板
其实除了显卡显存外，主板芯片组也是采用的BGA封装，笔者今天要带大家去的“解
剖”现场也就是针对主板的。
上图就是我们今天要解剖的VIA 691主板（主板是有点老，不过试验品嘛！。
），“开刀”部分就是VIA 596南桥芯片。
VIA 691北桥芯片
VIA 596南桥芯片
★镜头骤然切换：
手术台上的VIA 691姑娘（挣扎状）：不要解剖我啊！求你了！
笔者（低头、闭眼、面微侧、很帅）：你不要怪我，这是大家的意思。
VIA 691姑娘（挣扎状明显减小）：那你可不可以轻点？
笔者（眼已睁开，微笑，还是很帅）：你放心，我很温柔的。
其实今天主刀的不是笔者，而是二手市场上一位熟练的师傅，我们这次解剖实际上是一个芯片的更换过程，用行话来说就是“植株”，说开始咱们就开始。
首先，用高达一千多度的维修专用风枪将南桥芯片底部加热，这样可以让芯片很规整地取下。
加热大约1分钟后，用尖嘴钳夹住芯片，往上轻轻一提，VIA 596南桥就被揭下来了。
已经面目全非的BGA封装南桥
从揭下来的芯片底部可以看到许多不规则的突起，这就是BGA中的“B（Ball）”——锡珠。
锡珠本身为圆球状，在高温下熔化后变成了现在这模样。
芯片与主板电路间就是靠锡珠接触的，这就是BGA封装，其实一点都不神秘。
刮掉锡珠的“新”南桥
更“芯”的专用模具
接下来再让我们看看南桥芯片的更换过程。
由于没有新的VIA 596南桥芯片，因此师傅就把刚才更换下来的南桥芯片用刀将背部的残余锡珠刮掉，并将其假设为一块新的VIA 596南桥芯片用作演示，将该芯片放在专门的模具上压紧。
这里要说明一下，套模具包括三部分，大金属块：用于固定芯片；小不锈钢网片：用于排布新的锡珠；专用的锡珠一瓶。
不同类型的芯片大小是不一样的，因此金属固定块和不锈钢网片也有数套，另外，锡珠也有直径不同的两种，所有芯片都必须对号入座。
专用锡珠
南桥芯片固定好后，上面就紧贴一张用于该型号芯片的不锈钢网片，然后倒上锡珠，效果如上图，只需用风枪加热，锡珠便粘贴在芯片上。
然后取下芯片（已带锡珠），加热后贴在主板的南桥相应位置上就完成了。
虽然说起来很容易，不过真要粘上去并且保证可以使用还不是件容易的事，必须要有相当熟练的技术才行。
商家坦言他们这里只有一位师傅掌握了这一技术。
将芯片再“焊”回去就可以了
是不是很有意思，感兴趣的朋友可以把自己的i865、NF2拿来解剖了，看看结构到底是不是一样（哎哟，别老拿鸡蛋扔我，有点创意好不好啊，什么？鸭蛋……）。