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BGA封装技术国内外研究现状
有关BGA封装技术最早要追溯到九十年代初期, 目前已经作为一种非常成熟的高密度封装技术投入日常生活生产。上个世纪九十年代末到本世纪初,BGA技术在半导体封装技术领域中发展速度最快。从1999年到2004年五年间BGA的产量从10亿只飞升到了36亿只,短短五年内其产量突飞猛进,令人瞠目咋舌。但是, 到目前为止该技术仅限于高密度、高性能器件的封装, 该技术仍需要朝着细节距、高端数I/O方向发展。在微处理器/控制器、PC芯片组、存储器、ASIC门阵、DSP、PDA等器件的封装方面BGA都有涉及。39973
在BGA封装技术发展史上最早出现的是PBGA封装技术,它主要采用树脂和玻璃层压板作为基板,并用共晶焊料63Sn37Pb作为焊球的
材料
。在PBGA封装技术的
研究
过程中又出现了腔体结构的器件称之为EBGA,随后出现的CBGA封装改变了原有的载体材料,以多层陶瓷为载体,并研发出了两种新型的连接方式,即倒接芯片和金属丝压焊技术。与PBGA器件相比,CBGA器件的电绝缘性更好,封装密度更高。而在CBGA的基础上有研发出了当代最先进的封装技术——CCGA技术,当CBGA自身的尺寸超过32×32mm时,选取焊料柱取代传统焊料球,此时的焊料柱是能够承受CTE不同时所产生的应力,进而焊点自身的抗疲劳能力得到了提高。
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当今封装技术面临着许多新的挑战,其中之一是关于高密度互连的问题。目前,最为先进的倒装芯片技术将间距控制在在200~250μm之间。随着工艺技术的不断进步,这一间距一定会逐渐减小,基板布线技术也必定会有所提高。直径在100μm以下的通孔填充技术问题也会被解决。随着新工艺和新材料的不断出现,CCGA技术会更加完善。
我国在封装技术方面起步的比较晚,封装技术的研究还保持在类似BGA这种较为落后的封装领域。在一些发达地区,BGA的大规模运用于生产早早在上世纪末就早已起步。由于缺乏BGA批量生产的核心技术,我国还不能自主研发生产大量的BGA器件。有关我国开发BGA封装技术方面,目前需要解决的技术层面问题主要包括下面几项:需要解决BGA封装中的焊料球移植精度问题;需要解决BGA封装的基板制造精度问题和基板多层布线的镀通孔质量问题;需要解决BGA封装中的可靠性问题;倒装焊BGA封装中需要解决凸点的制备问题。一方面关于该封装器件的制造精度一直阻碍着我国对于它大批量研发的步伐,只能依赖于国外相对落后的技术以及非常高成本的制造仪器。要实现大批量的生产运用当务之急就是解决BGA器件再制造精度方面的问题。另一方面,关于BGA材料的研发也是解决BGA器件制造的一个突破口,一种优良的材料不仅可以给BGA器件带了可靠的性能、较好的气密性,最关键的还有成本低廉的制造工艺。因此研发新型材料是解决我国BGA器件制造难的需要走的一条道路。
找到合适的材料不仅能弥补制造能力方面的不足,也能更利于BGA封装的气密性和可靠度提高,延长封装器件的寿命。同时,我们也应当充分重视BGA器件的研究,对于封装器件结构进行优化设计,设计出更微型更可靠的封装芯片。器件结构优化能提高封装焊点的可靠性,最优化焊点的形状和排布,并使其有利于制造,同时减少器件制造难度,降低制造成本。国家需要投入大量的人力物力来发展国内的BGA封装技术,形成自己的专利成果,并且可以适当引进国外的技术,包括BGA器件的倒装焊技术,凸点制备技术,BGA器件测试技术,BGA材料的分析技术等。通过借鉴学习他国先进的技术,在器件的结构和材料方面进行优化设计,在BGA制造方面去的自己的创新成果
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