bga封装形式对再流焊效果的影响

《bga封装形式对再流焊效果的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、BGA封装形式对再流焊效果的影响  由于BGA具有很多优势，因此在目前电子工业中已被广泛应用。BGA的封装形式有多种，形成了一个“家族”，它们之间的区别主要在于材料和结构（塑料、陶瓷、引线焊接、载带等）的不同。本文将就这封装形式对再流焊工艺的影响进行计论。所有的BGA，无论何种类型，所利用的都是位于其封装体底部的焊接端子-焊球。再流焊时，在巨大热能的作用下，接球熔化与基板上的焊盘形成连接。因此，BGA封装材料及在封装中的位置势必会影响焊球的受热，在有些情况下，即使是很少量的甚至是单独的焊球，其作用也是不容忽视的。为验证这一推论，我们采用了一结构简单、单加热方向的热源对不同材料的典型的BGA进

2、行加热试验。此外，还对不同的BGA封装进行了多种加热曲线试验。作为标准参照，每一种封装都分别在一有标准的PLCC和SMC的基板上，采用相同的工艺参数进行试验。这些试验所得出的温度曲线可对不同封装形式BGA的加热特点进行直接的比较。以这些结果为依据，对于每一种BGA，其工艺参数可进行分别的优化，以得出使用每一形式时所期望的最佳热响应。引言  众所周知，BGA正在迅速成为集成电路（IC）与印制板互联的最普遍的方式之一。BGA最为引人注意的基本特点是对于IO数量超过200的IO仍可以利用现有的SMT工艺。SMT最基本组成是再流焊，而现有的再流焊炉也已被证明可用于高可靠BGA封装的焊接。虽然BGA焊

3、接的时间温度曲线与标准的曲线相同，但在使用时还必须了解这些封装的特殊性能。这一点特别重要，因为与大多传统的SMT器件不同，BGA的焊点位于器件的下方介于器件体与PCB之间。因此，结构中的内部材料对接点的影响要比大多数传统封装形式大得多。因为，传统封装形式的引线沿器件体四周排列，至少可以部分暴露于加热环境中。   BGA的类型    BGA的封装形式有多种，形成了一个（家族），它们不仅在尺寸、与IO数量上不同，而且其物理结构和封装材料也不同。基于本文宗旨，“形式”一词在此主要特指BGA的物理结构，包括材料、构造和制造技术。一种特定形式的BGA可以有一定的尺寸范围，但应采用同样的物理构造和相同的

4、材料。以下将重点分析三种特定的BGA封装，每一种的结构形式都不同。   塑料BGA    塑料球栅阵列封装（PBGA）是目前生产中最普遍的BGA封装形式。其吸引人的优点是：·玻璃纤维与BT树脂基片，约0.4mm厚·芯片直接焊在基片上·芯片与基片间靠导线连接·塑料模压可封装芯片、导线连接与基片表面的大部分。·焊球（通常共晶材料）在基片的底部焊盘焊接。但是，有一个参数不能通用，即塑封相对于基板总面积的面积覆盖率。对于某些塑封件，模压塑料几乎完全覆盖了整个基板，相反，有些则被严格地限制压在中央的一个小范围。这也将对焊点的受热产生影响。   陶瓷BGA（CBGA）对于任一陶瓷IC封装，在陶瓷BGA中

5、最基本的材料是贵金属互联电路的多层基片。这种封装类型的密封对于透过封装的热传导影响最大。封装“盖”的材料可以有多种，并且“盖”的下方通常会有一没有填充物的空间。这一空隙会阻碍封装体下部焊点的受热。“增强型”BGA“增强型”BGA是一相对新的名词至今为止尚未有准确的定义。通常“增强”一词的含义是在结构中增加某种材料以增强其性能。大多数情况下，所加入的材料为金属材料，功用是改善其正常工作时IC的散热。这一点很重要，因为BGA的优势之一是其能为IC提供大数量的IO。由于这种类型的芯片通常会在一个很小的面积上产生在量的热，因此，封装时需有散热设计。特殊的增强型封装本文称作“超级BGA”（SBGA），

6、结构形式是在封装的顶部是一倒扣的铜质腔体，以增强向周围环境的散热。一薄而软的基片在焊在铜片的底面，作为沿周边几行焊球附着之焊盘（即中央无焊球分布，参照JEDEC）。内导线将基板与芯片相连接，芯片从底部塑封。表1列出了BGA封装的物理参数。表中PLCC84用来作为特点与性能的参照而列入。有趣的是除IO指标外，PLCC的其它指标均为中间值。表1　PLCCPBGACBGASBGAIO84225361312尺寸30mm27mm25mm37.5mm基材塑料塑料陶瓷铝塑料铜质量6.3g2g7.4g7.5g  热传递试验本节将就上述三种BGA的内部几何特点及材料的特性对实际的热传递的影响进行比较。再流焊就

7、本质上讲是一个热的传递过程，即将所有SMA上的焊点升温至焊熔点以上使熔化的焊料流动形成焊点。对于BGA而言，大量的焊点必须相对均匀地受热，以达到再流焊所要求的温度曲线（峰值温度、液相时间等）。根据BGA封装的物理特性，所有的焊点均位于封装体与PCB之间，焊点的加热熔化主要通过封装体与PCB的热传导。关于这一点目前概念有些混乱，有人认为在以热风为主的再流焊炉中，BGA下方焊点的加热是靠热气流在装体下部的流动而实