标签: BGA芯片

我们都知道，影响我国芯片制造发展的主要因素在于光刻机，目前这项技术掌握在国外少数的几家企业手上，我国要自主研发打破被卡脖子，亟待国内科研人士的开发。芯片制造四大基本工艺包括：芯片设计、FPGA验证、晶圆光刻显影、蚀刻、芯片封装等，晶片制作过程最为复杂，需经过湿洗、光刻、 离子注入、干蚀刻、等离子冲洗、热处理、化学气相淀积、物理气相淀积、电镀处理、化学/机械表面处理、晶圆测试等过程。除去光刻机的影响，其实各国之间的芯片制造工艺相差并不大，下面我们来看下芯片制造四大基础工艺之一的 芯片封装焊接 。 激光植锡球技术在倒装芯片焊接领域的应用，无疑为微电子封装行业带来了革命性的变革。这项技术以其高精度、高效率及卓越的焊接质量，正逐步成为高端电子产品制造中的核心工艺之一。随着5G通信、人工智能、物联网等技术的飞速发展，对芯片集成度、性能稳定性及生产效率提出了更高要求。由于倒装芯片比BGA或CSP具有更小的外形尺寸、更小的球径和球间距，他对植锡球工艺、基板技术、材料的兼容性、制造工艺，以及检查设备和方法提出 了前所未有的挑战。 倒装芯片焊接技术是一种新兴的微电子封装技术，它将工作面（有源区面）上制有凸点电机的芯片朝下，与基板布线层直接键合。一般来说，这类器件有一下特点： 1、基材是硅； 2、电气面及焊凸在器件下表面； 3、球间距一般为4-14milk、球径为2.5-8mil、外形尺寸为1-27mm； 4、组装在基板上后需要做底部填充。 其实，倒装芯片之所以被称之为“倒装”，是相对于传统的金属线键合连接方式（Wire Bonding）与激光植球后的工艺而言的。传统的通过金属线键合与基板连接的芯片电面朝上（图1），而倒装芯片的电气面朝下（图2），相当于将前者翻转过来，故称为“倒装”。在圆片（Wafer）上芯片植完球后（图3），需要将其翻转，送入贴片机以便于贴装，也由于这一翻转过程被称为“倒装芯片”。 紫宸激光植锡球工艺介绍 紫宸激光的激光植锡球技术，通过精密控制激光束的能量密度与扫描路径，能够在极短的时间内，将微小至微米级的锡球精确无误地植入到芯片焊盘上，形成稳定的电气连接。这一过程不仅减少了传统手工植球带来的误差与污染，还显著提升了焊接点的均匀性和可靠性，为芯片提供了更为稳固的支撑与信号传输通道。 更值得一提的是，紫宸激光的植锡球系统集成了先进的自动化与智能化技术，能够实现大规模生产中的快速响应与灵活调整。系统内置的实时监测与反馈机制，确保每一颗锡球的植入都达到最优状态，有效提升了整体生产线的良率与效率。同时，该技术还兼容多种材料体系与芯片尺寸，为不同领域、不同需求的电子产品制造商提供了广阔的应用空间。

BGA的封装 类型很多，根据焊料球的排布方式可分为周边型、交错型和全阵列型。根据基板的不同主要分为PBGA（Plastic BGA，塑封BGA）、CBGA（Ceramic BGA,，陶瓷BGA）、FCBGA（Filpchip BGA，倒装BGA）、TBGA（Tape BGA，载带BGA）。 电子封装是集成电路芯片生产完成后不可缺少的一道工序，是器件到系统的桥梁。封装这一生产环节对微电子产品的质量和竞争力都有极大的影响。按目前国际上流行的看法认为，在微电子器件的总体成本中，设计占了三分之一，芯片生产占了三分之一，而封装和测试也占了三分之一，真可谓三分天下有其一。 PBGA封装 PBGA是最常用的BGA封装形式，采用塑料材料和塑料工艺制作。其采用的基板类型为PCB基板材料（BT树脂/玻璃层压板），裸芯片经过粘接和WB技术连接到基板顶部及引脚框架后，采用注塑成型（环氧膜塑混合物）方法实现整体塑模。Intel系列CPU中，Pentium II、III、IV处理器均采用这种封装形式。 焊球材料为低熔点共晶焊料合金63Sn37Pb，直径约为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表面焊板接合在一起，呈现桶状。 PBGA封装特点主要表现在以下四方面： 1.制作成本低，性价比高。 2.焊球参与再流焊点形成，共面度要求宽松。 3.与环氧树脂基板热匹配性好，装配至PCB时质量高，性能好。 4.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。 CBGA封装 CBGA是将裸芯片安装在陶瓷多层基板载体顶部表面形成的，金属盖板用密封焊料焊接在基板上，用以保护芯片、引线及焊盘，连接好的封装体经过气密性处理，可提高其可靠性和物理保护性能。Pentium I、II、Pentium Pro处理器均采用过这种封装形式。 CBGA采用的是多层陶瓷布线基板，焊球材料为高熔点90Pb10Sn共晶焊料，焊球和封装体的连接使用低温共晶焊料63Sn37Pb，采用封盖+玻璃气封，属于气密封装范畴。 CBGA封装特点主要表现在以下六方面： 1.对湿气不敏感，可靠性好，电、热性能优良。 2.与陶瓷基板CTE匹配性好。 3.连接芯片和元件可返修性较好。 4.裸芯片采用FCB技术，互连密度更高。 5.封装成本较高。 6.与环氧树脂等基板CTE匹配性差。 FCBGA封装 FCBGA是目前图形加速芯片最主要的封装格式，这种封装技术始于1960年代，当时IBM为了大型计算机的组装，而开发出了所谓的C4(Controlled Collapse Chip Connection)技术，随后进一步发展成可以利用熔融凸块的表面张力来支撑芯片的重量及控制凸块的高度，并成为倒装技术的发展方向。 这种封装使用小球代替原先采用的针来连接处理器。一共需要使用479个球，且直径均为0.78毫米，能提供最短的对外连接距离。FCBGA通过FCB技术与基板实现互连，与PBGA的区别就在于裸芯片面朝下。 FCBGA封装特点主要表现在以下三方面： 1.优异的电性效能，同时可以减少组件互连间的损耗及电感，降低电磁干扰的问题，并承受较高的频率。 2.提高I/O的密度，提高使用效率，有效缩小基板面积缩小30%至60%。 3.散热性好，可提高芯片在高速运行时的稳定性。 TBGA封装 TBGA又称阵列载带自动键合，是一种相对较新颖的BGA封装形式。其采用的基板类型是PI多层布线基板，焊料球材料为高熔点焊料合金，焊接时采用低熔点焊料合金。 TBGA封装特点主要表现在以下五方面： 1.与环氧树脂PCB基板热匹配性好。 2.最薄型BGA封装形式，有利于芯片薄型化。 3.相比于CBGA，成本较低。 4.对热度和湿度，较为敏感。 5.芯片轻且小，相比其他BGA类型，自校准偏差大。