球柵陣列（Ball Grid Array，簡稱BGA）封裝技術為套用在積體電路上的一種表面黏著技術，此技術常用來永久固定如微處理器之類的的裝置。BGA封裝能提供比其他如雙列直插封裝（Dual in-line package）或四側引腳扁平封裝（Quad Flat Package）所容納更多的接腳，整個裝置的底部表面可全作為接腳使用，而不是只有周圍可使用，比起周圍限定的封裝類型還能具有更短的平均導線長度，以具備更佳的高速效能。
基本介紹
- 中文名：球柵陣列
- 外文名：Ball Grid Array
- 簡稱：BGA
1 BGA封裝的定義,2 BGA封裝的特點,3 BGA封裝的分類,（1）PBGA,（2）陶瓷球柵陣列,（3）載帶球柵陣列,
1 BGA封裝的定義
球柵陣列（Ball Grid Array,簡稱BGA）封裝是在封裝體基板的底部製作陣列，焊球作為電路的I/O端與印刷線路板（PCB）互接。採用該項技術封裝的器件是一種表面貼裝型器件。
BGA(Ball Grid Array),簡稱BGA,譯為球形觸點陣列封裝，也可譯為“球柵陣列”或“網路焊球陣列”和“球面陣”等等。它是在基板的背面按陣列方式制出球形觸點作為引腳，在基板正面裝配LSI（部分BGA晶片與引出端在基板同一面）是多引腳LSI用的一種表面貼裝型封裝。
2 BGA封裝的特點
與傳統的腳形貼裝器件相比，BGA封裝器件具有如下特點：
（1）成品率高。採用BGA可將細間距QFP的焊點的失效率200x10-6再減小到兩個數量級，且無需對工藝作大的改動。
（2）設備簡單。BGA焊點的中心距一般為1.27mm，可以利用現有SMT工藝設備。而QFP的引腳中心距如果小到0.3mm時，引腳間距只有0.15mm,則需要很精密的安放設備以及完全不同的焊接工藝，並且實現起來極為困難。
（3）引腳數量大。改進了器件引出數和本體尺寸的比率。例如，邊長為31mm的BGA，當間距為1.5mm時有400隻引腳；而當間距為1mm時有900隻引腳。相比之下，邊長為32mm,引腳間距為0.5mm的QFP只有208隻引腳。
（4）共面損壞小。明顯改善共面問題，減少了共面損壞。
（5）引腳牢固。BGA引腳牢固，不像QFP那樣存在引腳變形問題。
（6）電性能好。BGA引腳很短，使信號路徑短，減小了引線電感和電容，增強了電性能。
（7）散熱性好。球形觸點陣列有利於散熱。
（8）封裝密度高。BGA適合MCM的封裝需要，有利於實現MCM的高密度、高性能。
3 BGA封裝的分類
BGA的封裝類型多種多樣，其外形結構為方形或矩形。根據其焊接球的排布方式可分為周邊行、交錯型和全陣列型BGA，如圖所示。
目前市場上出現的BGA封裝，按基板材料分類，可以分為PBGA（塑膠BGA）、CBGA（陶瓷BGA）和TBGA（載帶BGA）三種。
（1）PBGA
（Plasric Ball Grid Array 簡稱PBGA）做在疊層高溫基板上，在晶片連結和絲焊後模壓。有些PBGA封裝結構中帶有空腔，空腔分為上空腔和下空腔兩種。這種帶空腔的PBGA,稱為熱強性BGA，簡稱EBGA。PBGA封裝採用的焊接材料為共晶或準共晶SnPb合金。焊球和封裝體的連線不需要另外的焊接。
PBGA封裝的優點如下：（1）與環氧樹脂電路板的熱匹配性好；（2）對焊球的共面要求寬鬆，原因是焊球參與再流焊時焊點的形成，焊球共面指標為250um是可以接受的；（3）安放時可以通過封裝體邊緣對準；（4）成本較低；（5）電性能良好。
PBGA封裝的缺點：對濕氣敏感，不適用於有氣密性要求和可靠性要求高的器件的封裝。
（2）陶瓷球柵陣列
（Ceramic Ball Grid Array 簡稱CBGA）封裝在BGA封裝系列中的歷史最長。它的基板是多層陶瓷，金屬蓋板用密封焊料焊接在基板上，用以保護晶片、引線及焊盤。焊球材料為高溫共晶焊料10Sn90Pb,焊球和封裝體的連線需要使用低溫共晶焊料。其結構如圖所示。
CBGA封裝的優點：（1）封裝組件的可靠性高；（2）共面性好，焊點成形容易；（3）對濕氣不敏感；（4）封裝密度高（焊球為全陣列分布）。
CBGA封裝的缺點：（1）由於熱膨脹係數不同，因此和環氧樹脂印製電路板的熱匹配性差，焊點疲勞是主要失效形式；（2）焊球在封裝體邊緣的對準困難；（3）封裝成本高。
陶瓷柱柵陣列（Ceramic Column Grid Array 簡稱CCGA）器件是CBGA的改進型，如圖所示。兩者的區別主要在於：CCGA採用直徑為0.5mm、高度為1.25mm~2.2mm的焊料柱替代CBGA中的0.87直徑的焊料求，以提高其焊點的抗疲勞能力。因此柱狀結構更能緩解由熱失配引起的陶瓷載體和PCB板之間的剪下能力。
（3）載帶球柵陣列
（Tape Ball Grid Array 簡稱TBGA)封裝是一種相對新穎的BGA封裝形式。TBGA封裝的晶片基板互連方式有兩種：倒裝焊鍵合和引線鍵合。倒裝焊鍵合結構示意圖如圖所示。晶片倒裝鍵合在多層布線柔性載帶上；用作電路I/O端的周邊陣列焊料球安裝在柔性載帶下面；它的後密封蓋板又是散熱器（熱沉），同時還起到加固封裝體的作用，使柔性基片下面的焊料球具有較好的共面性。
