卓茂科技BGA返修台
形式分布在封装下面，BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了，但引脚间距
1.PBGA（PlasricBGA）基板：一般为2-4层有机材料构成的多层板。
2.CBGA（CeramicBGA）基板：即陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常
文全称为TinyBallGridArray（小型球栅阵列封装），属于是BGA封装技术
的一个分支。是Kingmax公司于1998年8月开发成功的，其芯片面积与封装面
积之比不小于1:1.14，可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高2～3倍，
文全称为TinyBallGridArray（小型球栅阵列封装），属于是BGA封装技术
的一个分支。是Kingmax公司于1998年8月开发成功的，其芯片面积与封装面
积之比不小于1:1.14，可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高2～3倍，
BGA的全称是BallGridArray（球栅阵列结构的PCB），它是集成电路采
特点。有BGA的PCB板一般小孔较多，大多数客户BGA下过孔设计为成品孔直
径8~12mil，BGA处表面贴到孔的距离以规格为31.5mil为例，一般不小于
10.5mil。BGA下过孔需塞孔，BGA焊盘不允许上油墨，BGA焊盘上不钻孔
BGA主要有四种基本类型：PBGA、CBGA、CCGA和TBGA，一般都是在封装体
90Pb/10Sn两种，焊球的直径由于目前没有这方面相应的标准而各个公司不尽
相同。从BGA的组装技术方面来看，BGA有着比QFP器件更优越的特点，其主
不再存在类似QFP之类器件的引脚变形问题，而且BGA还具有相对QFP等器件
通的BGA封装类型(见图2)。PBGA的载体是普通的印制板基材，例如FR－4、
形，在载体的下表面连接有共晶组份(37Pb/63Sn)的焊球阵列。焊球阵列在器件
底面上可以呈完全分布或部分分布(见图3)，通常的焊球尺寸0.75～0.89mm左
晶组份焊膏印刷到相应的PCB焊盘上，然后把PBGA的焊球对应压入焊膏并进行
PCB之间的间隙减小，焊点固化后呈椭球形。目前，PBGA169～313已有批量生
产，各大公司正不断开发更高的I/O数的PBGA产品，预计在近两年内I/O 数可
①可以利用现有的组装技术和原材料制造 PBGA，整个封装的费用相对较低。
“popcorn”现象的产生以及解决因日趋增大的硅片尺寸引起的可靠性问题，对
于更高I/O 数的封装，PBGA 技术的难度将更大。由于载体所用材料是印制板基
材，所以在组装件中PCB 和PBGA 载体的热膨胀系数(TCE)近乎相同，因此在回
PBGA 应用遇到的问题是如何继续减少PBGA 封装的费用，使PBGA 能在I/O 数较
(见图4)。CBGA 的硅片连接在多层陶瓷载体的上表面，硅片与多层陶瓷载体的
性和提供必要的机械防护。在陶瓷载体的下表面，连接有 90Pb/10Sn 焊球阵列，
焊球阵列的分布可以有完全分布或部分分布两种形式，焊球尺寸通常约0.89mm
PBGA 器件也可以用现有的组装设备和工艺进行组装，但由于与PBGA 的焊
球组份不同，使得整个组装过程和PBGA 不一样。PBGA 组装采用的共晶焊膏
的回流温度为183℃，而CBGA 焊球的熔化温度约为300℃，现有的表面安装回
化。因此，要形成良好的焊点，漏印到焊盘上的焊膏量和PBGA 相比要多，其目
的首先是要用焊膏补偿CBGA 焊球的共平面误差，其次是保证能形成可靠的焊点
因此器件底部与PCB 的间隙通常要比PBGA 大。CBGA 的焊点是由两种不同的
Pb/Sn 组份焊料形成的，但共晶焊料和焊球之间的界面实际上并不明显，通常
焊点的金相分析，能够正常的看到在界面区域形成一个从90Pb/10Sn 到37Pb/63Sn 的
目前一些产品已采用了I/O 数196～625 的CBGA 封装器件，但CBGA 的应用
还不太广泛，更高I/O 数的CBGA 封装的发展也停滞不前，主要归咎于CBGA 组
装中存在的PCB 和多层陶瓷载体之间的热膨胀系数(TCE)不匹配问题，这个问题
的出现，使得在热循环时引起封装体尺寸较大的CBGA 焊点产生失效。通过大量
的可靠性测试，已经证实了封装体尺寸小于32mm×32mm 的CBGA 均可以满足工
业标准热循环试验规范。CBGA 的I/O 数目前限制在625 以下，对于陶瓷封装体
I/O 数的应用下，ASICs 的硅片尺寸受到金属丝压焊焊盘尺寸的限制，CBGA 通
目前CBGA 技术的发展没有过大的困难，其主要的挑战在于如何使CBGA 在
电子组装行业的所有的领域中得到普遍应用。首先必须要能保证CBGA 封装在大批
量生产工业环境中的可靠性，其次CBGA 封装的费用必须要能和其它BGA 封装相
比拟。由于CBGA 封装的复杂性以及相对高的费用，使得CBGA 被局限应用于高
性能、高I/O 数要求的电子科技类产品。此外，由于CBGA 封装的重量要比其它类型
×32mm 时的另一种形式(见图5)，和CBGA 不同的是在陶瓷载体的下表面连接的
不是焊球而是 90Pb/10Sn 的焊料柱，焊料柱阵列可以是完全分布或部分分布的，
常见的焊料柱直径约0.5mm，高度约为2.21mm，柱阵列间距典型的为1.27mm。
CCGA 有两种形式，一种是焊料柱与陶瓷底部采用共晶焊料连接，另一种则采用
浇铸式固定结构。CCGA 的焊料柱能承受因PCB 和陶瓷载体的热膨胀系数TCE
不匹配产生的应力，大量的可靠性试验证实封装体尺寸小于44mm×44mm 的
CCGA 均能够完全满足工业标准热循环试验规范。CCGA 的优缺点和CBGA 非常相似，
唯一的明显差异是CCGA 的焊料柱比CBGA 的焊球在组装过程中更容易受到机械
损伤。目前有些电子科技类产品慢慢的开始应用CCGA 封装，但是I/O 数在626～1225 之
间的CCGA 封装暂时尚未形成批量生产，I/O 数大于2000 的CCGA 封装仍在开发
新的封装类型(见图6)。TBGA 的载体是铜/聚酰亚胺/铜双金属层带，载体的上
供良好的热特性。TBGA 的焊球组份为90Pb/10Sn，焊球直径约为0.65mm，典型
用的为63Sn/37Pb 共晶焊料。TBGA 也可通过现有的表面安装设备和工艺，采
目前常用的TBGA 封装的I/O 数小于448，TBGA736 等产品已上市，国外一
具有信号噪声小等很多优点，由于印制板和TBGA 封装中加固层的热膨胀系数
TCE 绝大多数都是相互匹配的，所以对组装后TBGA 焊点可靠性的影响并不大，TBGA
TBGA 的可靠性必须能在批量生产环境中予以证实，其次TBGA 封装的费用必须
要能和PBGA 封装相比拟。由于TBGA 的复杂性和相对高的封装费用，TBGA 目前
取代了金属丝压焊连接形式，硅片直接以倒扣方式安装到PCB 上。倒装片不再
需要从硅片向四周引出I/O 端，互联的长度快速缩短，减小了RC 延迟，有效地
C4 是类似超细间距BGA 的一种形式(见图7)。与硅片连接的焊球阵列一般
97Pb/3Sn，这些焊球在硅片上可以呈完全分布或部分分布。由于陶瓷可以承受
较高的回流温度，因此陶瓷被用来作为C4 连接的基材，通常是在陶瓷的表面上
C4 连接不能使用目前现有的组装设备和工艺进行组装，因为97Pb/3Sn 焊
球的熔化温度是320℃，且在这种采用C4 连接的互联结构中不存在其它组份的
焊料。在C4 连接中，取代了焊膏漏印，而是采用印刷高温助焊剂的方式，首先
焊接完成。C4 连接采用的回流温度为360℃，在该温度下焊球熔化，硅片处于
位置，最终焊料坍塌至一定的高度形成连接点。C4 连接方式主要使用在于CBGA
和CCGA 封装中，此外，有些厂家在陶瓷多芯片模块(MCM—C)应用中也使用这种
技术。目前采用C4 连接的I/O 数在1500 以下，一些公司预期开发的I/O 数将
连接在技术上还存在很多挑战，真正应用于电子科技类产品还有一定的难度。C4 连接
方式只能适用于陶瓷基材，它们将在高性能、高I/O 数的产品中得到广泛的应
DCA 和C4 类似，是一种超细间距连接(见图8)。DCA 的硅片和C4 连接中的
硅片结构相同，两者之间的唯一不同之处在于基材的选择，DCA 采用的基材是典型
的印制材料。DCA 的焊球组份是97Pb/3Sn，连接焊接盘上的焊料是共晶焊料
焊料多。在连接焊盘上0.051～0.102mm 厚的焊料由于是预镀的，一般略呈圆顶
印刷方式被分配到硅片上，接着进行硅片的贴装，最后回流焊接。DCA 组装采
间形成焊点连接。对于这种采用两种不同的Pb/Sn 组份形成的焊点，在焊点中
两种焊料的界面实际并不明显，而是形成从97Pb/3Sn 到37Pb/63Sn 的光滑过渡
区域。由于焊球的刚性支撑作用，DCA 组装中焊球不“坍塌”，但还具有自校
正特性。DCA 慢慢的开始得到应用，I/O 数主要在350 以下，一些公司计划开发的
I/O 数超过500。这种技术发展的动力不是更高的I/O 数，而主要是着眼于尺寸、
重量和费用的减小。DCA 的特点和C4 非常相似，由于DCA 可通过现有的表面
安装工艺实现与PCB 的连接，所以能采用这种技术的应用很多，尤其是在便携
然而并不能夸大DCA 技术的优点，在DCA 技术的发展过程中仍有许多技术
工艺水平，以扩大DCA 的应用。由于DCA 连接把那些和高密度相关的复杂性转
移到PCB 上，所以给PCB 的制造增加了难度，此外，专门生产带有焊球的硅片
采用焊料凸点等结构。FCAA 所用的胶包括各向同性和各向异性等多种类型，主
多③PCB 板溶焊时能自我居中，易上锡④可靠性高⑤电性能好，整体成本低等
特点。有BGA 的PCB 板一般小孔较多，大多数客户BGA 下过孔设计为成品孔直
径8~12mil，BGA 处表面贴到孔的距离以规格为31.5mil 为例，一般不小于
10.5mil。BGA 下过孔需塞孔，BGA 焊盘不允许上油墨，BGA 焊盘上不钻孔。- S%
①铲平前塞孔：适用于BGA 塞孔处阻焊单面露出或部分露出，若两种塞孔孔径
相差1.5mm 时，则无论是不是阻焊两面覆盖均采用此工艺；②阻焊塞孔：应用于
BGA 塞孔处阻焊两面覆盖的板；③整平前后的塞孔：用于厚铜箔板或其他特殊
X% a( c 在客户资料未作处理前，先对其进行全方面了解，BGA 的规格、客户设计
焊盘的大小、阵列情况、BGA 下过孔的大小、孔到BGA 焊盘的距离，铜厚要求
为1~1.5 盎司的PCB 板，除了特定客户的制作按其验收要求做相应补偿外，其
2.5mil，规格为31.5mil BGA 的不采用图电工艺加工；当客户所设计BGA 到过
孔距离小于8.5mil，而BGA 下过孔又不居中时，可选用以下方法：( i* H! i.
o/ Q7 M 可参照BGA 规格、设计焊盘大小对应客户所设计BGA 位置做一个标准
BGA 阵列，再以其为基准将需校正的BGA 及BGA 下过孔进行拍正，拍过之后要
与原未拍前备份的层次对比检查一下拍正前后的效果，如果BGA 焊盘前后偏差
边开窗范围为1.25~3mil，阻焊距线条（或过孔焊盘）间距不小于1.5mil；
F$ y. Q4 L①制做2MM 层：以线路层BGA 焊盘拷贝出为另一层2MM 层并将其处
理为2MM 范围的方形体，2MM 中间不可有空白、缺口（如有客户真正的需求以BGA 处
字符框为塞孔范围，则以BGA 处字符框为2MM 范围做同样处理），做好2MM 实
体后要与字符层BGA 处字符框对比一下，二者取较大者为2MM 层。) T$ f4 e-