你好。我想问你一些问题。
[1] BGA植球加工
BGA返工表
有光学对准和非光学对准。
光学对准——通过光学模块，利用分光棱镜成像和LED照明调整光场分布，使小芯片成像并显示在显示器上。从而实现光学对准修复。非光学对准——根据PCB板的线和点，用肉眼对准BGA，实现对准修复。对不同尺寸的BGA原件进行视觉对准、焊接和拆卸的智能操作设备，可有效提高返修率的生产率，大幅降低成本。BGA返工台ZM-R5860C
BGA:BGA(球栅阵列封装)的I/O端子以圆形或柱状焊点的形式分布在封装下方。BGA技术的优势在于，虽然I/O引脚数量增加了，但引脚间距没有减小，从而提高了组装良率；虽然功耗增加，但BGA可以采用可控崩片法焊接，提高其电热性能。厚度和重量比以前的封装技术降低；寄生参数降低，信号传输延迟小，使用频率大大提高；* * *可采用表面焊接组装，可靠性高。BGA封装技术可以分为五类:1。PBGA (Plasic BGA)基板:一般是由2-4层有机材料组成的多层板。在Intel系列CPU中，奔腾II、III、IV处理器都采用了这种封装形式。2.CBGA(CeramicBGA)基板:陶瓷基板，芯片与基板的电连接通常采用倒装芯片(FC)的安装方式。在Intel系列CPU中，奔腾I、II和奔腾Pro处理器都采用了这种封装形式。3.FCBGA(FilpChipBGA)基板:硬质多层基板。4.TBGA(TapeBGA)基板:基板为条状软性1-2层PCB电路板。5.CDPBGA(Carity Down PBGA)基板:指封装中央有方形凹陷的芯片区域(也叫空腔区域)。说到BGA封装，就不能不提到Kingmax的TinyBGA专利技术。TinyBGA英文叫Tiny Ball Grid Array，属于BGA封装技术的一个分支。由Kingmax公司于1998年8月研制成功。芯片面积与封装面积之比不小于1:1.14，在体积不变的情况下，可以增加2-3倍的存储容量。与TSOP封装产品相比，体积更小，散热性能和电气性能更好。说到BGA封装，就不能不提到Kingmax的TinyBGA专利技术。TinyBGA英文叫Tiny Ball Grid Array，属于BGA封装技术的一个分支。由Kingmax公司于1998年8月研制成功。芯片面积与封装面积之比不小于1:1.14，在体积不变的情况下，可以增加2-3倍的存储容量。与TSOP封装产品相比，体积更小，散热性能和电气性能更好。BGA的全称是球栅阵列(Ball Grid Array，PCB with ball grid array structure)，是一种使用有机板的集成电路封装方法。它具有以下特点:①封装面积减小；②功能增加；③引脚数量增加；③③PCB板在溶液焊接时可以自定心；很容易焊接；④可靠性高；⑤电气性能良好；且整体成本低。带BGA的PCB板一般都有很多小孔。大部分客户的BGA下过孔设计的成品孔径为8~12mil。以31.5mil的规格为例，一般不小于10.5mil，BGA的下过孔需要插塞，BGA焊盘不允许上墨。在BGA焊盘上没有钻孔的BGA有四种基本类型:PBGA、CBGA、CCGA和TBGA，并且通常作为I/O引线的焊球阵列连接到封装的底部。这些封装的焊球阵列的典型间距为1.0mm、1.27mm、1.5mm，焊球的铅、锡成分主要为63Sn/37Pb、90Pb/10Sn，由于没有这方面的相应标准，各个公司的焊球直径也不尽相同。从BGA的组装技术来说，BGA比QFP器件有优势，主要是因为BGA器件对贴装精度没有严格的要求。理论上，即使在回流焊的过程中，焊球偏离焊盘多达50%，由于焊料的表面张力，器件的位置也会自动校正，这一点通过实验证明是相当明显的。其次，BGA不再有QFP那样的器件引脚变形问题，BGA的平整度比QFP好，引出间距比QFP大很多，可以明显减少焊膏印刷缺陷导致的焊点“搭桥”问题；此外，BGA具有良好的电和热性能以及高互连密度。BGA的主要缺点是焊点检测和修复困难，焊点可靠性要求严格，限制了BGA器件在很多领域的应用。下面从BGA的结构特点等方面阐述了BGA的四种基本类型。1.1 PBGA(塑料球栅阵列球栅阵列)PBGA，俗称OMPAC(包覆成型塑料阵列载体)，是最常见的BGA封装类型(见图2)。PBGA的载体是常见的印制板基板，如FR-4和BT树脂。硅片通过引线键合连接到载体的上表面，然后通过塑料成型，载体的下表面连接有* * *晶体成分(37Pb/63Sn)的焊球阵列。焊球阵列可以全部或部分分布在器件的底面上(见图3)。通常的焊球尺寸约为0.75~0.89mm，焊球间距为1.0mm、1.27mm和1.5 mm图2 PBGA内部结构图3部分分布和完全分布示意图PBGA可以用现有的表面贴装设备和技术进行组装。首先通过漏印的方式将含有* *晶体成分的焊膏印刷在相应的PCB焊盘上，然后将PBGA的锡球相应压入焊膏中进行回流焊。因为漏印用的焊球和封装的焊球都是* * *晶焊料，所以在回流过程中焊球和焊膏* * *会熔化。由于器件的重量和表面张力，焊球塌陷减少了器件底部与PCB的间隙，固化后焊点呈椭球形。目前PBGA 169 ~ 313已经量产，各大公司也在不断开发I/O数更高的PBGA产品。预计未来两年I/O数将达到600 ~ 1000。PBGA封装的主要优势在于:① PBGA可以利用现有的组装技术和原材料制造，整个封装的成本相对较低。②与QFP装置相比，它不易受到机械损伤。③可应用于大规模电子组装。PBGA技术的主要挑战是保证封装的平整度，减少吸潮，防止“爆米花”现象的发生，解决硅片尺寸越来越大带来的可靠性问题。对于具有更高I/O数的封装，PBGA技术将更加困难。由于载体采用PCB基板，组装中PCB和PBGA载体的热膨胀系数(TCE)几乎相同，所以回流焊时焊点几乎没有应力，对焊点可靠性的影响也较小。目前PBGA申请遇到的问题是如何继续降低PBGA封装的成本，让PBGA在低I/O数的情况下仍然比QFP省钱。1.2 CBGA(陶瓷球栅阵列陶瓷球栅阵列)图4 CBGA与CCGA的结构对比CBGA也俗称SBC(焊球载体)，是BGA封装的第二种(见图4)。CBGA的硅片连接到多层陶瓷载体的上表面，硅片和多层陶瓷载体之间的连接可以有两种形式。第一种是硅片的电路层向上，通过引线键合实现连接，另一种是硅片的电路层向下，通过倒装芯片结构实现硅片与载体的连接。在硅晶片被连接之后，硅晶片用诸如环氧树脂的填充物封装，以提高可靠性并提供必要的机械保护。在陶瓷载体的下表面上，连接有90Pb/10Sn焊料球阵列。焊球阵列的分布可以有两种形式:完全分布或部分分布。焊球的尺寸通常在0.89mm左右，间距因公司而异，常见的有1.0mm和1.27mm，PBGA器件也可以利用现有的组装设备和技术进行组装，但由于焊球成分不同，整个组装过程与PBGA不同。PBGA组装用* *晶焊膏的回流温度为183℃，而CBGA焊球的熔化温度约为300℃。现有的表面贴装回流焊工艺大多是在220℃，在这个回流焊温度下只有焊膏熔化，而焊球没有熔化。因此，为了形成良好的焊点，漏到焊点的焊膏量要比PBGA多。目的是先用锡膏补偿CBGA焊球的* * *平面误差，然后保证焊点连接可靠。回流后，* * *晶焊料含有焊球形成焊点，焊球起到刚性支撑的作用，所以器件底部与PCB的间隙通常比PBGA大。CBGA的焊点由两种不同Pb/Sn成分的焊料形成，但* * *晶体焊料与焊球之间的界面实际上并不明显。通常，焊点的金相分析显示，在界面区域形成了从90Pb/10Sn到37Pb/63Sn的过渡区。目前已有部分产品采用了I/O数为196 ~ 625的CBGA封装器件，但CBGA的应用并不十分广泛，更高I/O数的CBGA封装发展也停滞不前，主要是由于CBGA组装中PCB与多层陶瓷载体的热膨胀系数(TCE)不匹配，导致封装尺寸较大的CBGA焊点在热循环过程中失效。通过大量的可靠性试验，证明封装尺寸小于32mm×32mm的CBGA能够满足工业标准热循环试验规范。目前，CBGA的I/O数量被限制在625以下。对于32mm×32mm以上的陶瓷封装尺寸，必须考虑其他类型的BGA。CBGA封装的主要优点是:1)具有优异的电和热性能。2)密封性能好。3)与QFP设备相比，CBGA不易受到机械损坏。4)适用于I/O数大于250的电子组装应用。此外，因为CBGA的硅晶片可以通过倒装芯片连接与多层陶瓷连接，所以互连密度可以高于引线键合连接。在许多情况下，特别是在高I/O数的应用中，ASICs的硅片尺寸受到引线焊盘尺寸的限制。通过采用更高密度的硅片互连线，CBGA可以在不牺牲功能的情况下进一步缩小硅片尺寸，从而降低成本。目前，CBGA技术的发展并不太困难，其主要挑战是如何让CBGA广泛应用于电子组装行业的各个领域。首先，CBGA封装的可靠性必须在大规模生产的工业环境中得到保证，其次，CBGA封装的成本必须与其他BGA封装相当。由于CBGA封装的复杂性和相对较高的成本，CBGA被限制用于具有高性能和高I/O要求的电子产品中。此外，由于CBGA封装的重量大于其他BGA封装，其在便携式电子产品中的应用也受到限制。1.3 CCGA(陶瓷云栅阵列陶瓷柱栅阵列)CCGA又叫SCC(焊料柱载体)，是陶瓷体尺寸大于32mm×32mm时CBGA的另一种形式(见图5)。与CBGA不同的是，陶瓷载体的下表面连接的是90Pb/10Sn的焊柱，而不是焊球。焊料柱阵列可以完全或部分分布。常见的焊料柱直径约0.5mm，高2.21mm，列阵列间距1.27mm。CCGA有两种形式，一种是焊料柱通过* * *晶体焊料与陶瓷底部连接，另一种是浇铸固定结构。CCGA的焊料柱可以承受PCB和陶瓷载体之间热膨胀系数TCE不匹配引起的应力。大量可靠性测试证实，封装尺寸小于44mm×44mm的CCGA能够满足工业标准热循环测试规范。CCGA的优势和劣势与CBGA非常相似。唯一明显的区别是，在组装过程中，CCGA的焊柱比CBGA的焊球更容易受到机械损伤。目前部分电子产品已经开始使用CCGA封装，但I/O数在626 ~ 1225之间的CCGA封装尚未量产，I/O数大于2000的CCGA封装仍在研发中。图5 CCGA(陶瓷柱栅阵列陶瓷柱栅阵列)1.4 TBGA(载带球栅阵列载带球栅阵列)图6 TBGA内部结构TBGA又称ATAB(Araay载带自动键合)，是一种比较新的BGA封装类型(见图6)。TBGA的载体为铜/聚酰亚胺/铜双金属层带，用于信号传输的铜线分布在载体的上表面，另一表面作为地层。硅晶片和载体之间的连接可以通过倒装芯片技术来实现。当硅晶片和载体之间的连接完成时，硅晶片被密封以防止机械损伤。载体上的过孔起到连接两个表面和实现信号传输的作用，通过类似于引线键合的微焊接工艺将焊球连接到过孔焊盘上，形成焊球阵列。载体的顶面通过胶水连接有加强层，加强层用于为封装提供刚性并保证封装的平整度。通常，散热油脂连接到倒装芯片背面的散热器，为封装提供良好的热特性。TBGA的焊球成分为90Pb/10Sn，焊球直径约为0.65mm。典型的焊球阵列间距为1.0mm、1.27mm和1.5mm。TBGA和PCB之间的组装采用63Sn/37Pb*** *晶体焊料。TBGA也可以利用现有的表面贴装设备和技术，采用类似CBGA的组装方法进行组装。目前常用的TBGA包I/O数小于448，TBGA736等产品已经上市，国外一些大公司正在开发I/O数大于1000的TBGA。TBGA封装的优点是:①比其他大多数BGA封装类型(尤其是I/O数高的封装)更轻更小。②比QFP和PBGA封装具有更好的电气性能。③适用于批量电子组装。此外，这种封装以高密度倒装芯片的形式实现了硅片和载体之间的连接，这使得TBGA具有低信号噪声等诸多优点。由于印制板和TBGA封装中加固层的热膨胀系数TCE基本匹配，对组装后TBGA焊点的可靠性影响不大。TBGA包装遇到的主要问题是吸湿对包装的影响。TBGA在应用中遇到的问题是如何在电子组装领域占据一席之地。首先，TBGA的可靠性必须在大规模生产环境中得到证明，其次，TBGA包装的成本必须与PBGA包装相当。由于TBGA的复杂性和相对较高的封装成本，TBGA目前主要用于高性能和高I/O数的电子产品。2倒装芯片:不同于其他表贴器件，倒装芯片是不封装的，互连阵列分布在硅片表面，取代了引线键合连接，硅片以倒装的方式直接安装在PCB上。倒装芯片不再需要从硅片上引出I/O端子，大大缩短了互连长度，降低了RC延迟，有效提高了电气性能。有三种主要类型的倒装芯片连接:C4，DC4和FCAA。2.1c4(受控塌陷芯片连接受控塌陷芯片连接)图7 c4的结构C4是一种类似于超细间距BGA的形式(见图7)。一般连接在硅片上的焊球阵列间距为0.203~0.254mm，焊球直径为0.102 ~ 0.127 mm，焊球成分为97Pb/3Sn。这些焊球可以完全或部分分布在硅晶片上。因为陶瓷可以承受很高的回流温度，所以陶瓷被用作C4连接的基板。通常，镀金或镀锡连接焊盘预先分布在陶瓷表面，然后进行C4倒装连接。C4连接无法用现有的组装设备和技术组装，因为97Pb/3Sn焊球的熔化温度为320℃，而且这种具有C4连接的互连结构中没有其他焊料。在C4连接中，不是焊膏漏印，而是印刷高温助焊剂。首先将高温助焊剂印刷在基板的焊盘或硅片的焊球上，然后将硅片上的焊球与基板上相应的焊盘精确对准。焊剂提供足够的粘附力来保持相对位置，直到回流焊接完成。C4连接的回流温度为360℃，在此温度下，焊球熔化，硅片处于“悬浮”状态。由于焊料的表面张力，硅片会自动修正焊球和焊盘的相对位置，最后焊料塌陷到一定高度形成连接点。C4连接方式主要用于CBGA和CCGA封装，此外，一些制造商也将该技术应用于陶瓷多芯片模块(MCM-C)中。目前，C4连接的I/O数量在1500以下，一些公司预计开发的I/O数量将超过3000。C4连接的优点是:1)具有优良的电气和热性能。2)在锡球间距适中的情况下，I/O数可以很高。3)不受垫的大小限制。4)可以适合大批量生产。5)尺寸和重量可以大大减小。此外，C4连接在硅片和衬底之间只有一个互连接口，可以提供最短、干扰最小的信号传输通道。接口数量的减少使得结构更简单、更可靠。C4连接还有很多技术上的挑战，要真正应用到电子产品上还是比较困难的。C4连接只能应用于陶瓷基板，在高性能、高I/O数的产品中会得到广泛应用，如CBGA、CCGA、MCM-C等。2.2 DCA(直接贴片)DCA类似于C4，是一种超细间距连接(见图8)。DCA的硅片与C4连接中的硅片结构相同，两者的区别仅在于基板的选择，基板是典型的印刷材料。DCA的焊球成分为97Pb/3Sn，连接焊盘上的焊料为* * *晶体焊料(37Pb/63Sn)。对于DCA来说，由于间距只有0.203~0.254mm，* *晶体焊料很难漏到连接焊盘上。所以组装前在连接焊盘顶部镀铅锡焊料，而不是漏锡膏，焊盘上的焊料量非常严格，通常比其他超细间距元器件用的多。连接焊盘上0.051 ~ 0.102 mm厚的焊料是预镀的，一般略呈圆顶状，粘贴前一定要找平，否则会影响焊球与焊盘的可靠对准。图8 DCA结构。这种连接方式可以通过当前的表面安装设备和技术来实现。首先，通过印刷将助焊剂分布到硅晶片上，然后安装硅晶片，最后回流。DCA组件的回流焊温度约为220℃，低于焊球的熔点，但高于连接焊盘上晶体焊料的熔点。硅片上的焊球起到刚性支撑的作用，晶体焊料回流后熔化，在焊球和焊盘之间形成焊点连接。对于这种由两种不同Pb/Sn成分形成的焊点，焊点中两种焊料之间的界面其实并不明显，而是形成了一个从97Pb/3Sn到37Pb/63Sn的平滑过渡区。由于焊球的刚性支撑，焊球在DCA组装中不会“塌陷”，但也具有自校正特性。DCA已经应用，I/O数主要在350以下，部分公司计划开发500以上的I/O数。这种技术发展的驱动力不是更高的I/O数，而是主要集中在尺寸、重量和成本的降低上。DCA的特征与C4非常相似。由于DCA可以利用现有的表面贴装技术与PCB连接，因此可以在很多应用中使用，特别是在便携式电子产品中。但是DCA技术的优势不能夸大，DCA技术的发展还有很多技术挑战。实际生产中使用这种技术的装配工并不多，都在努力提高工艺水平以扩大DCA的应用。由于DCA连接将高密度相关的复杂性转移到PCB上，增加了PCB制造的难度。此外，专门生产带焊球硅片的厂家还很少，在组装设备和工艺上还有很多值得关注的问题。只有解决了这些问题，才能推动DCA技术的发展。2.3 FCAA(倒装芯片粘合连接)FCAA连接以多种形式存在，并且仍处于初始发展阶段。硅晶片和衬底之间的连接由胶水代替焊料。在这方面，在硅晶片的底部可以有焊球，或者可以使用焊料凸块和其他结构。FCAA使用的粘合剂包括各向同性和各向异性类型，这主要取决于实际应用中的连接条件。此外，基板的选择通常包括陶瓷、印制板材料和柔性印刷电路板。这个技术目前还不成熟，这里就不多做阐述了。
编辑此BGA返工站
BGA的全称是球栅阵列(Ball Grid Array，PCB with ball grid array structure)，是一种使用有机板的集成电路封装方法。它具有以下特点:①封装面积减小；②功能增加；③引脚数量增加；③③PCB板在溶液焊接时可以自定心；很容易焊接；④可靠性高；⑤电气性能良好；且整体成本低。带BGA的PCB板一般都有很多小孔。大部分客户的BGA下过孔设计的成品孔径为8~12mil。以31.5mil的规格为例，一般不小于10.5mil，BGA的下过孔需要塞住，BGA焊盘不允许上墨，BGA焊盘不钻孔。- S% X. i: E% h5 O% X* o "？# _目前我司对BGA下过孔塞孔采用的主要技术有:①平整前塞孔:适用于BGA塞孔单侧或部分裸露。如果两个塞孔的孔径差为1.5mm，则无论两侧是否覆盖阻焊层，都采用该技术；(2)阻焊塞孔:用于在BGA的塞孔处阻焊两侧覆盖的板；③调平前后塞孔:用于厚铜箔板或其他有特殊需要的板。钻孔的尺寸为:0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50和0.55毫米* *。# T4 Z * |“C4 R BGA在CAM生产上应该怎么做？”e+d；L5 [4 h( Z，O# _3 j# F) 1。外层电路BGA的制作:-Z4 Q8 p，g6 P6 ~: F1 p" X% a( c)在客户数据处理之前，充分了解，包括BGA规格，客户设计的焊盘尺寸，阵列条件，BGA下过孔尺寸，孔。对于铜厚1~1.5 oz的PCB板，除了特定客户的生产，其他客户的补偿一般是生产时采用堵孔蚀刻工艺2mil，图形工艺2.5mil，规格为31.5 mil的BGA不采用图形工艺。当客户设计的BGA到过孔的距离小于8.5mil，BGA下的过孔不居中时，可以选择以下方法:(i* H！I. o/ Q7 M可以参照客户设计的BGA位置对应的BGA规格和设计焊盘尺寸制作标准的BGA阵列，然后以需要校正的BGA和BGA下过孔为基准。出手后，对比出手前的原始备份水平，检查出手前后的效果。如果BGA焊盘前后偏差较大，则不应采用，只取BGA下过孔的位置。！w，{+ f/ x2 G II。BGA阻焊膜制造:8 A) ^/？% b. D7 T: c1。BGA表面防焊窗:单面开窗范围1.25~3mil，防焊线(或过孔焊盘)间距大于等于1.5 mil；，作为防焊的优化值；(p p/ s: ^5 @，Z' z2，BGA塞孔模板层和焊盘层处理:！a " N(l % Q & amp；V2 F$ y. Q4 L①制作2MM层:将电路层的BGA焊盘复制到另一个2MM层中，作为2MM范围的正方形对待，2MM中间不能有空隙或缝隙(如有客户要求BGA处的字符框作为堵孔范围，同样将BGA处的字符框作为2MM范围)。做了一个2MM的实体后，和BGA处的字符框对比，取较大的作为2MM层。)T $ F4 e-X；U% L0Q2塞孔层(JOB.bga):孔层接触2MM层(参照面板中Actionsà参考选择功能选择2MM层)，选择参数模式接触，bga 2MM范围内要塞的孔复制到塞孔层，命名为JOB.bga(注意，如果客户要求BGA处的测试孔不能塞，则选择测试孔，BGA测试孔的特性为:阻焊。7 c7 z" j" b. e3 Y7 g* e5 ]③将塞孔图层复制为另一个pad图层(JOB.sdb)。* A8 _；T2 B- G% R. y④根据BGA塞孔文件调整塞孔层和焊盘层的孔径。4 \* e，{1 D！E6 r/ v* [III。堵孔层和字符层的BGA处理:5 j* C% S，w3 }' w g①需要堵孔的地方，堵孔层两边不加堵点；)p2m1t2x/u) \ * G4S2与塞孔相对的字符层上的孔允许白油进入孔中。以上步骤(5 K1 {0 M# G5 |7 y* M' y)完成后，BGA CAM的单板生产完成。这只是BGA CAM目前的单板生产情况。事实上，由于电子信息产品的快速发展和PCB行业的激烈竞争，BGA塞孔的生产程序不断变化，不断取得新的突破。每次这种突破，产品都达到了一个更高的层次，更适合市场变化的要求。我们期待更多优秀的BGA塞孔或其他工艺问世。