2.2 硬质载板球栅阵列芯片封装

硬质载板封装按照材料的刚性强度可以分为塑料球栅阵列封装（Plastic Ball Grid Array, PBGA）、陶瓷植球阵列封装（Ceramic Ball Grid Array, CBGA）及目前新兴的硅基扇出型晶圆级封装（Fan-Out Wafer Level Package, FOWLP）等主要封装形态。塑料球栅阵列载板因塑料的成本低廉，且适合大量生产并能够满足表面黏着技术的需求，所以成为目前最主要的芯片封装的载板材料。陶瓷载板封装技术发展已有三十多年历史，为早期主要的封装方式，但是陶瓷载板成本偏高，不易实现自动化生产组装，且在塑料封装的质量及技术不断提升的情形下，大部分封装企业都已尽量避免，仅剩少数对高功率及高可靠性有极高要求的产品还在继续使用陶瓷封装，如航天、军工等产品。本节着重介绍当前制造工艺相对比较成熟的几种主流BGA技术。

集成电路工艺技术在更低生产成本、更高制造良率的驱动下，具有高集成度的引线键合球栅阵列封装方式逐步发展成为主流，包括球栅阵列或焊球阵列、网格焊球阵列、球面阵列等封装技术。阵列封装是指在载板的背面按阵列方式排列出球形的触点作为接点，在载板的正面装配芯片（有的封装形态是球栅阵列芯片与接点端在载板的同一面），是一种具有高接点数特征的封装技术。

球栅阵列封装是在1989年由摩托罗拉公司和西铁城公司联合研发推广后普及的。1993年，摩托罗拉率先将BGA应用于移动电话。同年，康柏公司也在工作站、个人电脑上加以应用。2000年，Intel公司在电脑CPU中（即奔腾Ⅱ、奔腾Ⅲ、奔腾Ⅳ等），以及芯片组（如i850）中开始使用BGA，这对BGA的应用领域扩展发挥了主要推动作用。目前，BGA已成为极其热门的主流芯片封装技术之一，BGA主要以载板与锡球阵列的方式取代引线框架进行组装来提高单位面积的接点数，主要应用于高接点数和高性能的芯片，如4G/5G通信模块、图像处理芯片、ASIC芯片、微处理器芯片等。BGA的主要材料包括BT覆铜板、金线、锡球及塑胶材料等。

BGA芯片封装具有以下特点：封装厚度薄、接点间距大、能够改善组装的工艺性，加之接点更短、组装密度更高，因此电学性能更好，信号传输延迟更小，适合在高频电路中使用。另外，BGA的散热性能良好，适合大功率器件芯片的封装需求。除此之外，BGA在进行回流焊的过程当中，熔融焊料的表面张力会产生一个自动对准的效应，有利于提高组装成品良率。（见图2-2）

图2-2 球栅阵列芯片封装实物示例图