【《球栅阵列封装实例与探析案例》2000字】

球栅阵列封装实例与分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u276球栅阵列封装实例与分析案例 1303291.1测试采用的器件 1157571.2BGA封装的检查与返修实例 1246981.3BGA封装的性能分析 41.1测试采用的器件当前，得益于球栅阵列封装工艺的不断发展，电子设备不仅越来越轻便，功能也越来越丰富。通过这种封装工艺制造的芯片，在其底部有一系列的，规则排列的焊盘。生产商可以用焊锡球将封装好的芯片与外电路结构连接起来。但是采用BGA封装的器件维修相对比较困难，维修过程中检测起来也很麻烦。特别的，维修后的BGA芯片，需要在芯片位置进行清洗处理和二次植球。对于大型复杂的BGA封装芯片而言，检测维修需要专业的设备。而小型的芯片通过人工处理就可以修复。故本文采用的是小规模BGA封装的芯片，例如手机的处理器芯片，个人电脑的一些IC芯片。检测所需工具：焊台，热风枪，吸锡带，助焊膏，锡球，植球网。采用的PCB器件如下图。图1.1采用的PCB器件该器件性能出现了缺失，在大量检测后确定芯片损毁。由于是小型的BGA封装芯片，无法直接更换，故采用热风枪等一系列仪器对其处理更换。1.2BGA封装的检查与返修实例目前，随着集成电路产业的发展，BGA的检查和返修技术日趋成熟。但是检查所需的仪器精度要求非常高，例如X射线成像系统和超声显微镜系统。对于已损坏的BGA封装芯片，其返修也是一个值得考虑的问题。例如笔记本行业中，准系统机器的芯片是可以直接手工拆下返修，其返修困难度较小。而采用BGA封装的芯片的机器，返修难度随着芯片的尺寸以及PCB电路的结构复杂度升高而急剧增加[23]。通常BGA返修的一系列关键问题如下：1对拆卸部件的损坏。2对替换部件的损坏。3板与相邻元件过热，因局部加热出现板的翘曲，适当部位的清洗和制备。返修需要考虑的问题包括：芯片温度，返修周期内元件上的温度分布及板的温度分布。采用球栅阵列封装的芯片更换相对困难，对于规格较小的芯片，可以直接用合适的风枪加热处理。如下图。图1.2.1加热处理损伤的芯片通过加热，芯片底部的锡球逐渐融化，用镊子取下损坏的芯片。显然，损坏的芯片已经产生了形变，这是因为芯片在一些高强度的负载在，产生了大量的热量，如果采用的封装工艺不成熟，那么焊接球所连接的芯片与PCB机会脱落，焊点也会产生偏差。最终导致芯片烧坏损毁。对新的芯片进行第一步检测，检测其完整性。由于缺乏相应的检测仪器。故性能检测需要在芯片安装后，对PCB整体的性能进行测试。将更换后的芯片放置到植球台。在下一道工序（助焊膏处理）之前，需要清理焊盘，保证焊盘的清洁度和干燥度。之后在芯片背面刷匀助焊膏。如下图。图1.2.2助焊膏处理后的芯片一般的助焊膏分为两组类型：有铅助焊膏和无铅助焊膏。这两种助焊膏是无法通用的。因为前者的挥发温度临界点小于后者。一般小型的BGA芯片适合使用良好的无铅焊膏。在芯片底部适当的涂抹均匀。同时，助焊膏的用量要适当大一些，若焊接过程中，助焊膏消耗完了，是不允许在焊接途中加入助焊膏的。图1.2.3放置锡球后的钢网下一个流程就是放置锡球。如上图，根据芯片的类型选择合适大小的锡球，放置在钢网上。之后撤去钢网，那么锡球就按照先前钢网上的排列映射到芯片上。如下图。图1.2.3放置锡球后的钢网选择合适的温度，使用热风枪加热5分钟。在这个过程中，要保持芯片处于干燥的状态。此时芯片上的锡球融化。将芯片对准PCB板子的芯片焊接位置。将PCB放置到加热台上。在PCB板的背面以及芯片的正面进行加热。如下图。图1.2.4加热芯片最后用镊子轻推芯片，检查焊接的结果。对电路板进行电气特性检测，检查芯片的性能是否达标。将PCB电路板连接到整个电路中，若该仪器能够正常运行，那么焊接是成功的。当然，在此之后还需要进行进一步精确的检测。1.3BGA封装的性能分析当前CPU封装一般采用三种封装方案：LGA、PGA和BGA。桌面端的CPU多采用FCLGA，mPGA，这种适合插拔的封装。而移动端的笔记本多采用BGA封装工艺。PGA是三种工艺中，体积占用最大的，但是PGA封装的芯片返修，调换都非常方便。如下图，采用PGA封装的芯片。图1.3.1PGA封装的PCB反之，BGA封装的体积占用最小，但是封装工艺难度也是最高的，所以采用BGA封装的芯片成品率一般较低。如下图。图1.3.2BGA封装的内存条通过对比，可以明显看出，采用BGA封装的芯片有以下性能优势：BGA封装可提供比其他封装（例如双列直插式封装和方形扁平封装）更多的引脚。整个设备的底部可以用作大头针，也可以用作比周边更受限制的周边。封装还可以缩短平均线长，以提高高速效能。与传统的封装相比，球栅阵列封装具有以下优点：封装体积比四侧引脚扁平封装小，产量高，通过使用球栅阵列封装技术，可以在不大幅度改变工序的情况下，将端点的低效率进一步降低到两位数，设备简单，与主体的大小成比例地增加零件成分，共面破损小，引脚牢固，球栅阵列封装引脚很牢固，没有像方形扁平式封装那样的引脚容易扭曲，