BGA 패키지

집적 기술의 진보와 장비의 개량, deep submicron 기술의 사용으로 LSI, VLSI, ULSI가 속속 등장했습니다. 실리콘 단일 칩의 집적도가 지속적으로 증가하고 집적 회로 패키징에 대한 요구 사항이 더욱 엄격해졌습니다. 급격히 증가함에 따라 전력 소비도 증가합니다. 개발 요구를 충족하기 위해 원래의 패키징 품종을 기반으로 BGA(Ball Grid Array Package)라고 하는 볼 그리드 어레이 패키징이라는 새로운 품종이 추가되었습니다.

BGA 기술로 패키징된 메모리는 동일한 볼륨을 유지하면서 메모리 용량을 2~3배 늘릴 수 있다. TSOP에 비해 BGA는 부피가 작고 방열 성능과 전기적 성능이 우수합니다. BGA 패키징 기술은 평방 인치당 저장 용량을 크게 향상시켰습니다. 동일한 용량에서 BGA 패키징 기술을 사용하는 메모리 제품의 양은 TSOP 패키징의 1/3에 불과합니다. 또한 기존의 TSOP 패키징 방법에 비해 BGA 패키징은 열을 더 빠르고 효과적으로 분산시키는 방법이 있습니다.

BGA 패키지의 I/O 터미널은 어레이의 원형 또는 원주형 솔더 조인트 형태로 패키지 아래에 분산되어 있습니다. BGA 기술의 장점은 I/O 핀 수가 증가했지만 핀 간격이 감소하지 않고 증가하여 조립 수율이 향상된다는 것입니다. 전력 소비는 증가하지만 BGA는 제어된 붕괴 칩 방식으로 용접할 수 있어 전열 성능을 향상시킬 수 있습니다. 이전 포장 기술에 비해 두께와 무게가 줄었습니다. 기생 매개 변수 (대전류 진폭이 변경되면 출력 전압 방해)가 감소하고 신호 전송 지연이 작고 사용 빈도가 크게 증가합니다. 어셈블리는 동일 평면 용접이 가능하며 신뢰성이 높습니다.

BGA는 등장하자마자 CPU, North-South Bridge와 같은 VLSI 칩의 고밀도, 고성능, 다기능 및 높은 I/O 핀 패키징을 위한 최고의 선택이 되었습니다. 그 특성은 다음과 같습니다.

1. I/O 핀 수가 증가했지만 QFP보다 핀 간격이 훨씬 넓어 조립 수율이 향상됩니다.

2. 전력 소비가 증가하지만 BGA는 C4 솔더링이라고 하는 제어 붕괴 칩 방식으로 솔더링할 수 있어 전열 성능을 향상시킬 수 있습니다.

3. 두께는 QFP 대비 1/2 이상, 무게는 3/4 이상 감소.

4. 기생 매개 변수가 감소하고 신호 전송 지연이 적으며 사용 빈도가 크게 증가합니다.

5. 동일 평면 용접은 높은 신뢰성으로 조립에 사용될 수 있습니다.

6. BGA 패키징은 여전히 ​​QFP 및 PGA와 동일하며 너무 많은 기판 영역을 차지합니다.

또한 이러한 유형의 BGA 재작업은 다음과 같이 더 쉬울 것입니다.

1. PBGA(플라스틱 BGA) 기판: 일반적으로 유기 물질의 2-4층으로 구성된 다층 기판입니다. Intel 시리즈 CPU 중에서 Pentium II, III 및 IV 프로세서는 모두 이 패키지를 사용합니다. 지난 2년 동안 또 다른 형태가 나타났습니다. 즉, IC가 보드에 직접 결합되는 것입니다. 가격이 정가보다 훨씬 저렴하며, 일반적으로 엄격한 품질 요구 사항이 없는 게임 및 기타 분야에서 사용됩니다.

2. CBGA(CeramicBGA) 기판: 즉, 세라믹 기판. 칩과 기판 사이의 전기적 연결은 일반적으로 플립 칩(FlipChip, 줄여서 FC)에 의해 설치됩니다. Intel 시리즈 CPU 중에서 Pentium I, II 및 Pentium Pro 프로세서는 모두 이 패키지를 사용했습니다.

3. FCBGA(FilpChipBGA) 기판: 경질 다층 기판.

4. TBGA(TapeBGA) 기판: 기판은 스트립 모양의 부드러운 1-2 레이어 PCB 회로 기판입니다.

5. CDPBGA(Carity Down PBGA) 기판: 패키지 중앙에 정사각형 모양의 오목한 부분이 있는 칩 영역(캐비티 영역이라고도 함)을 말합니다.

BGA 패키지

1. Wire Bonded PBGA 패키징 공정 흐름도

① PBGA 기판의 준비

BT 수지/유리 코어 기판 양면에 매우 얇은(12~18μm 두께) 동박을 라미네이팅한 후 드릴링 및 스루홀 금속화를 수행합니다. 솔더 볼을 설치하기 위한 컨덕션 밴드, 전극 및 랜드 어레이와 같은 기판의 양면에 그래픽을 만들기 위해 기존의 PCB 처리 기술을 사용합니다. 그런 다음 솔더 마스크를 추가하고 패터닝하여 전극과 패드를 노출시킵니다. 생산 효율을 향상시키기 위해 기판은 일반적으로 여러 PBG 기판을 포함합니다.

② 포장공정

웨이퍼 박화→웨이퍼 절단→다이 본딩→플라즈마 클리닝→와이어 본딩→플라즈마 클리닝→몰딩 패키징→솔더 볼 조립→리플로우 솔더링→표면 마킹→분리→최종 검사→테스트 버킷 패키징

테스트가 OK가 아니면 칩을 제거/제거해야 하므로 아래와 같은 Rework 기계가 필요합니다.