一、什么是BGA封裝？
BGA（Ball Grid Array，球柵陣列）封裝，于1990年代初由美國(guó)Motorola與日本Citizen公司開(kāi)創(chuàng)。它是一種高密度、多引腳的大規(guī)模集成電路封裝技術(shù)，其核心結(jié)構(gòu)是在封裝基板背面，以矩陣形式排列的微小錫球作為與外部電路連接的媒介。
二、 BGA封裝的優(yōu)勢(shì)
相比傳統(tǒng)的QFP（四邊引腳扁平封裝）等封裝形式，BGA具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：
1. 互連路徑縮短：信號(hào)傳輸距離更短，有效提升電氣性能。
2. 空間利用率高：在同樣面積下，BGA能容納遠(yuǎn)超QFP的引腳數(shù)，極大節(jié)約基板空間。
3. 成品率更高：BGA焊點(diǎn)間距較大（通常為1.27mm），對(duì)貼裝精度要求相對(duì)寬松，且具有“自對(duì)位"特性。在回流焊過(guò)程中，表面張力能自動(dòng)拉正偏移的芯片，焊點(diǎn)失效率較QFP降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
4. 可靠性強(qiáng)：BGA引腳為球形，牢固且不易變形，共面性好，散熱性能優(yōu)良。
三、常見(jiàn)BGA類型
根據(jù)基板材料和封裝結(jié)構(gòu)的不同，BGA主要分為以下四種類型，它們?cè)趹?yīng)用場(chǎng)景上各有側(cè)重：
封裝類型 | 基板 / 封裝結(jié)構(gòu) | 引腳形式 | 特點(diǎn) | 典型應(yīng)用 |
|---|---|---|---|---|
PBGA | BT 樹(shù)脂基板 + 環(huán)氧塑封 | 焊球 | 成本低、與 PCB 匹配好、工藝成熟 | 民用領(lǐng)域 |
CBGA | 多層陶瓷基板 + 氣密封裝 | 焊球 | 高可靠、耐高溫、氣密性好 | junyong領(lǐng)域 |
CCGA | 多層陶瓷基板 + 氣密封裝 | 金屬柱 | CBGA 大尺寸升級(jí)版，抗熱應(yīng)力強(qiáng) | 高功率大引腳可靠器件 |
TBGA | 柔性載帶 + 倒裝芯片 | 焊球 | 熱阻低、應(yīng)力緩沖好、輕薄 | 民用通訊領(lǐng)域 |
PBGA剖面結(jié)構(gòu)示意圖
四、BGA質(zhì)量控制
BGA封裝的可靠性，核心在于焊點(diǎn)的牢固程度。在實(shí)際應(yīng)用中，BGA器件需要承受溫度變化、機(jī)械振動(dòng)、沖擊等多種應(yīng)力，任何微小的焊接缺陷都可能導(dǎo)致“虛焊"、“冷焊"甚至焊點(diǎn)脫落，引發(fā)嚴(yán)重的功能失效。因此，在BGA的研發(fā)、生產(chǎn)及來(lái)料檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，推拉力測(cè)試成為可靠性驗(yàn)證手段。
推拉力測(cè)試在BGA上的主要應(yīng)用：
1. 金球推拉力測(cè)試：通過(guò)推拉力測(cè)試機(jī)，可以對(duì)金球進(jìn)行推球和拉線測(cè)試，評(píng)估鍵合強(qiáng)度。這直接關(guān)系到芯片內(nèi)部引線連接的可靠性，防止因鍵合不良導(dǎo)致的早期開(kāi)路失效。
2. 焊球剪切力測(cè)試：這是針對(duì)BGA錫球的關(guān)鍵測(cè)試。測(cè)試機(jī)的推刀會(huì)從側(cè)面水平推動(dòng)單個(gè)焊球，記錄焊球從基板或PCB上被推離時(shí)的zuida剪切力值。該測(cè)試能有效評(píng)估焊球的焊接強(qiáng)度、焊盤(pán)附著力以及焊料合金的脆性，是判定回流焊工藝質(zhì)量的核心指標(biāo)。
3. 芯片剪切力測(cè)試：針對(duì)裸片（Die）或封裝體，測(cè)試機(jī)可以進(jìn)行芯片剪切測(cè)試，測(cè)量芯片與基板或基板與PCB之間的粘接力。這有助于驗(yàn)證底部填充膠（Underfill）的加固效果，確保器件在跌落或彎曲測(cè)試中不會(huì)發(fā)生界面分層。
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（注：本文部分基礎(chǔ)原理引用自行業(yè)公開(kāi)資料，圖表示意請(qǐng)參考相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)。實(shí)際測(cè)試方案建議結(jié)合具體工藝需求。）
