BGA和QFP之間的比較及發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)介

通過60年代IC（集成電路）開始蓬勃發(fā)展的通孔技術(shù)（THT）逐漸被第一代SMT（表面貼裝技術(shù)）取代，這種技術(shù)最早出現(xiàn)在舞臺(tái)上80年代隨著LSI在70年代后期的快速發(fā)展。外圍封裝已經(jīng)成為以QFP（四方扁平封裝）為例的電子封裝的主流。 90年代見證了QFP的精細(xì)推銷，引領(lǐng)了板裝配技術(shù)以應(yīng)對(duì)許多挑戰(zhàn)。盡管有細(xì)間距技術(shù)（FPT）的出現(xiàn)，但是板間電路組件的間距低于0.4mm仍然存在許多應(yīng)該處理的技術(shù)問題。作為最佳解決方案，第二代SMT在90年代的前階段發(fā)布，即BGA（球柵陣列）封裝。然后，芯片級(jí)封裝（CSP）成為人們?cè)?0世紀(jì)90年代的焦點(diǎn)。特別是當(dāng)使用倒裝芯片（FC）技術(shù)時(shí)，PBGA（塑料球柵陣列）開始應(yīng)用于超級(jí)計(jì)算機(jī)和工作站并逐漸變得實(shí)用。第三代SMT是直接芯片組裝（DCA），由于在可靠性，成本和KGD等方面的限制，僅適用于特殊領(lǐng)域。近年來，晶圓級(jí)封裝（WLP）和先進(jìn)的FC參與了第三代SMT兼容半導(dǎo)體多引腳和高性能的要求。因此，可以得出結(jié)論，21世紀(jì)的IC封裝將朝著高密度，細(xì)間距，高柔韌性，高可靠性和多樣性的趨勢(shì)發(fā)展。因此，了解QFP和BGA之間的差異及其發(fā)展趨勢(shì)具有重要意義。

塑料四方扁平封裝（PQFP）

PQFP顯然具有IC封裝市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。如今，由于其高附加值，電子封裝正朝著封裝BGA，CSP和超細(xì)間距QFP發(fā)展。隨著引腳數(shù)不斷上升，如果引腳間距小于0.5mm，如果引腳數(shù)高于200，則就300引腳的封裝而言，引腳間距約為0.3mm。引腳間距越小，產(chǎn)品損耗將呈指數(shù)上升。隨著引腳間距變小，橋接焊接將更容易發(fā)生。如果引腳間距為0.3mm，即使是一些直徑小于15μm的顆粒也會(huì)帶來焊球，這是橋接的常見原因。控制焊膏粒徑更為重要。一旦引腳間距變小，就必須控制引線平面度和間距公差。當(dāng)談到QFP時(shí)，尺寸（40mm 2 ），引腳數(shù)（360）和間距（0.3mm）已達(dá)到極限。

顯然，QFP很容易進(jìn)行測(cè)試和重新設(shè)計(jì)，可以看到QFP上的所有線索。

BGA

?BGA和QFP之間的比較

典型的BGA組件非常耐用，即使它們不小心落在地板上也仍然可以用于裝配，這對(duì)PQFP來說是不可能的程度。 BGA封裝的主要優(yōu)點(diǎn)在于其陣列形式，一般而言，BGA組件能夠在與QFP組件相同的單位區(qū)域內(nèi)提供更多I/O.每當(dāng)I/O計(jì)數(shù)超過250時(shí)，BGA占用的空間總是小于QFP。由于BGA通常具有比QFP更大的間距，因此BGA元件更容易安裝，從而將產(chǎn)生相對(duì)高的效率。當(dāng)在裝配前測(cè)試與包裝有關(guān)的缺陷時(shí)，裝配失敗率可低于1ppm。到目前為止，BGA組裝面臨的最大挑戰(zhàn)在于與封裝相關(guān)的缺陷問題可能源于缺少焊球，濕度敏感性，運(yùn)輸過程中的碰撞以及回流焊接過程中的過度翹曲。焊球尺寸方面存在巨大偏差，這是焊球間體積偏差的兩倍或三倍。雙焊球可能存在于焊點(diǎn)的位置，并且存在與金屬化有關(guān)的缺陷，例如焊球和元件焊盤之間的焊接不充分。由于技術(shù)原因，BGA組裝允許最低的缺陷率（ppm）。

BGA封裝的結(jié)構(gòu)比QFP具有更短的引線，具有相同的功能和性能，從而實(shí)現(xiàn)BGA封裝的出色電氣性能。然而，BGA結(jié)構(gòu)的最大缺陷在于其成本。在層壓板和與基板承載部件相關(guān)的樹脂成本方面，BGA具有比QFP更高的成本。 BT樹脂，陶瓷和聚酰亞胺樹脂載體含有較高成本的原始組分，而QFP含有塑料模塑樹脂和金屬板引線框架，成本低。由于細(xì)線電路和化學(xué)處理技術(shù)，陣列載體具有相當(dāng)大的成本。此外，與QFP和BGA封裝相比，高輸出成型模具和模壓機(jī)設(shè)備可以采用更少的封裝技術(shù)程序。一旦量產(chǎn)，BGA封裝成本將降低，但不可能降至QFP。

就BGA封裝成本而言，BGA封裝包含合適數(shù)量的I/O引腳將是最普遍的。這種類型的封裝包含封裝載體側(cè)面的所有電路，并且沒有調(diào)節(jié)通孔。因此，BGA封裝必須承擔(dān)額外費(fèi)用。然而，BGA封裝的極高組裝效率可以在本地彌補(bǔ)其高成本的缺點(diǎn)。從經(jīng)濟(jì)價(jià)值的角度來看，當(dāng)I/O引腳小于200時(shí)，QFP工作正常。當(dāng)I/O引腳超過200時(shí)，QFP不工作，可以應(yīng)用多種類型的BGA封裝，從而實(shí)現(xiàn)BGA封裝的廣泛應(yīng)用。

?檢查和BGA封裝的返工

BGA檢查和返工也是一種逐漸成熟的技術(shù)。雖然可以檢查，但BGA需要高精度設(shè)備，如X射線成像系統(tǒng)。

BGA組件隱藏了它們?cè)诜庋b下的連接，導(dǎo)致返工的難度大于帶引線的元件。周邊。有關(guān)BGA返工的主要問題包括：可拆卸部件損壞，更換部件損壞，電路板和相鄰部件過熱，局部加熱和清潔導(dǎo)致的電路板翹曲以及某些部件的制造。返工必須考慮以下問題：芯片溫度，返工周期內(nèi)元件的溫度分布和電路板溫度分布。如果所有必要的設(shè)備都需要購買，BGA返工臺(tái)將因以下原因而成本高昂：
a。只修改一個(gè)短路或開路缺陷是不可能的，并且必須對(duì)BGA的所有裝配缺陷進(jìn)行返工。
b。返工比QFP更難實(shí)施，需要增加設(shè)備投資。
c。返工后的BGA元件不能再用于QFP元件。

因此，BGA封裝的批量生產(chǎn)源于裝配缺陷的減少，確保了高通過率。

?清潔BGA封裝

BGA封裝的突出缺點(diǎn)在于它們無法清除陣列封裝底部留下的焊劑。到目前為止，具有大量引腳的BGA元件的尺寸約為45mm2。因此，清潔問題變得如此重要。 BGA清洗要求必須清除所有助焊劑和焊膏，因?yàn)樗鼈兛赡軐?dǎo)致電力故障或信號(hào)在高功率應(yīng)用中泄漏到地面。

發(fā)展趨勢(shì)

可以預(yù)見，鉛值低于200的PQFP將成為主要的封裝技術(shù)。當(dāng)鉛的數(shù)量超過350時(shí)，QFP不可能被廣泛應(yīng)用。有兩種類型的封裝技術(shù)可作為I/O引腳從200到300的元件的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。因此，間距小于0.5mm的QFP封裝技術(shù)肯定會(huì)被BGA封裝取代。