《微系统封装基础》PPT课件
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（lead frame）、柔型基板型（Flex）、硬质基板型 （rigid）、圆片级型（WL）和叠层CSP。
·特点 1.满足了芯片I/O引脚不断增加的需要。
2.芯片面积与封装面积之间的比值很小。 3.极大地缩短延迟时间。
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20
DIP PGA PLCC PQFP BGA CSP
引线 数
节距 2.54 2.54 1.27
缺点： 1 对湿气敏感; 2 不同材料的多级组合对可靠性产生不利的影响。
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18
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19
3.2 芯片尺寸封装（CSP: chip scale package ）
·定义 封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍，IC面积
只比裸片（Die）大不超过1.4倍。
·种类 按设计、材料、应用的不同分：引线框架型
分布的铜导线起传输作用，下表面的铜层作地线。硅片与载体实现
互连后，将硅片包封起到保护作用。载体上的过孔实现上下表面的
导通，利用类似金属丝压焊技术在过孔焊盘上形成焊球阵列。焊球
间距有1.0mm、1.27mm、1.5mm几种。
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17
TBGA封装的优缺点
优点： 1 封装轻、小; 2 电性能良; 3 组装过程中热匹配性好; 4 散热性能优于PBGA结构。
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12
焊球材料为高温共晶焊料10Sn90Pb，焊球和封装体的连接 需使用低温共晶焊料63Sn37Pb。（IBM）
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14
CCGA
CBGA 的扩展
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15
CBGA封装的优缺点
优点：
1 气密性好，抗湿气性能高，因而封装组件的长期可靠性高。 2 与PBGA器件相比，电绝缘特性更好。 3 与PBGA器件相比，封装密度更高。 4 散热性能优于PBGA结构。 缺点：
电子器件工程联合会（JEDEC）制定的BGA物理标准中，规定BGA的 球形引脚间距为：1.5mm;1.27mm和1.0mm
技术关键
焊球端子底面的高度偏差 原因：基板翘曲 225球、1.5mm BGA 偏差130um
在线检测困难 不能目检 探针检查难于实现 一般采用断层X射线跟踪检测工艺
由于BGA的引脚以阵列形 式焊于PCB上，返修时难度较 大。
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CBGA焊点结构图
8
1、PBGA
BT树脂
·结构示意图
PBGA封装，它采用BT树脂／玻璃层压板作为基板，以塑料环氧模塑 混合物作为密封材料，焊球为共晶焊料63Sn37Pb或准共晶焊料
62Sn36Pb2Ag
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9
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10
PBGA封装的优缺点
优点： 1 、PBGA结构中的BT树脂／玻璃层压板的热膨胀系数CTE约为 14ppm／℃，PCB板的约为17ppm／ ℃ ，两种材料的CTE比较接近， 因而热匹配性好。
1 由于陶瓷基板和PCB板的热膨胀系数 CTE 相差较大 A1203陶瓷基 板的CTE约为7ppm／℃，PCB板的CTE约为17ppm／ ℃ ，因此热 匹配性差，焊点疲劳是其主要的失效形式。 2 与PBGA器件相比，封装成本高。
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16
3、TBGA
TBGA的载体为铜／聚酰亚胺／铜的双金属层带(载带)。载体上表面
107
105
106
Gap: 104
System
104 x
105
Integration Law
103
104
103 1971
Source: IBM, Intel
PTH 1980
SMT 1990
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102
0.3mm
10
1995
2020
4
3.1 焊球阵列封装（BGA: ball grid array ）
2 在回流焊过程中可利用焊球的自对准作用，即熔融焊球的表面张力 来达到焊球与焊盘的对准要求。 3 成本低。
4 电性能良好。
缺点： 对湿气敏感，不适用于有气密性要求和可靠性要求高的器件的封装。
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11
2、CBGA
它的基板是多层陶瓷，金属盖板用密封焊料焊接在基板上，用以保护 芯片、引线及焊盘。 封装体尺寸为10-35mm，标准的焊球节距为 1.5mm、1.27mm、1.0mm。
第3章 新型封装技术
封装的趋势 （1）微型化 （2）集成化 （3）I/O接口数不断增加 （4）成本降低（包括制造、测试、返修） （5）可靠性好（电性能、热性能以及寿命）
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1
新技术
➢ 焊球阵列(BGA)封装(Ball Grid Array ) ➢ 芯片尺寸封装(CSP: Chip Scale Package ) ➢ 圆片级封装(WLP: Wafer Level Package) ➢多芯片模块（MCM: Mulit-chip Module) ➢ 3维封装 (3D Package) ➢系统级封装(SIP ：System In Package)
SOP: System On Package
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2
3D ICs without 3D Systems Creates Gap
1010
108
Moore’s Law
109
For ICs to 32mm 107
108
106
Transistors/cm3
Component Density or
·定义 I/O端是焊料球（Solder ball），并呈阵列排列。 即采用多功能、焊球阵列技术取代了传统的引线框式.
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wenku.baidu.com
5
·种类 按基材不同分：塑料BGA(PBGA)，陶瓷BGA （CBGA）、带式BGA（TBGA）、金属BGA（MBGA）
·特点 能安排更多的I/O，且可用于MCM（多芯片模块) ， I/O端子数已经超过2600
(mm)
引线
长度
4.6
2000
1.27
1.27
0.5
1.0
1.0
0.3
0.8 0.8 0.5 0.25
φ0.3或
φ0.89 更小 或更小 高度
50um
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21
CSP基本结构图
互连层是通过载带自动焊接（T A B ）、引线键合（W B ）、倒装 芯片（FC）等方法来实现芯片与焊球（或凸点、焊柱）之间内部连 接的，是CSP 封装的关键组成部分
QFP
BGA
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6
QFP BGA
边长 32mm 31mm
节距 0.5mm 1.5mm 1mm
引脚(只) 208 400 900
QFP(Plastic Quad Flat Package)，引脚间距小，操作人员和设备 的要求提高，精细技术的代价高,( 1.0mm、0.8mm、 0.65mm(304)、0.5mm、0.4mm、0.3mm 多个规格)
·特点 1.满足了芯片I/O引脚不断增加的需要。
2.芯片面积与封装面积之间的比值很小。 3.极大地缩短延迟时间。
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20
DIP PGA PLCC PQFP BGA CSP
引线 数
节距 2.54 2.54 1.27
缺点： 1 对湿气敏感; 2 不同材料的多级组合对可靠性产生不利的影响。
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3.2 芯片尺寸封装（CSP: chip scale package ）
·定义 封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍，IC面积
只比裸片（Die）大不超过1.4倍。
·种类 按设计、材料、应用的不同分：引线框架型
分布的铜导线起传输作用，下表面的铜层作地线。硅片与载体实现
互连后，将硅片包封起到保护作用。载体上的过孔实现上下表面的
导通，利用类似金属丝压焊技术在过孔焊盘上形成焊球阵列。焊球
间距有1.0mm、1.27mm、1.5mm几种。
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TBGA封装的优缺点
优点： 1 封装轻、小; 2 电性能良; 3 组装过程中热匹配性好; 4 散热性能优于PBGA结构。
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12
焊球材料为高温共晶焊料10Sn90Pb，焊球和封装体的连接 需使用低温共晶焊料63Sn37Pb。（IBM）
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CCGA
CBGA 的扩展
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CBGA封装的优缺点
优点：
1 气密性好，抗湿气性能高，因而封装组件的长期可靠性高。 2 与PBGA器件相比，电绝缘特性更好。 3 与PBGA器件相比，封装密度更高。 4 散热性能优于PBGA结构。 缺点：
电子器件工程联合会（JEDEC）制定的BGA物理标准中，规定BGA的 球形引脚间距为：1.5mm;1.27mm和1.0mm
技术关键
焊球端子底面的高度偏差 原因：基板翘曲 225球、1.5mm BGA 偏差130um
在线检测困难 不能目检 探针检查难于实现 一般采用断层X射线跟踪检测工艺
由于BGA的引脚以阵列形 式焊于PCB上，返修时难度较 大。
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CBGA焊点结构图
8
1、PBGA
BT树脂
·结构示意图
PBGA封装，它采用BT树脂／玻璃层压板作为基板，以塑料环氧模塑 混合物作为密封材料，焊球为共晶焊料63Sn37Pb或准共晶焊料
62Sn36Pb2Ag
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10
PBGA封装的优缺点
优点： 1 、PBGA结构中的BT树脂／玻璃层压板的热膨胀系数CTE约为 14ppm／℃，PCB板的约为17ppm／ ℃ ，两种材料的CTE比较接近， 因而热匹配性好。
1 由于陶瓷基板和PCB板的热膨胀系数 CTE 相差较大 A1203陶瓷基 板的CTE约为7ppm／℃，PCB板的CTE约为17ppm／ ℃ ，因此热 匹配性差，焊点疲劳是其主要的失效形式。 2 与PBGA器件相比，封装成本高。
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3、TBGA
TBGA的载体为铜／聚酰亚胺／铜的双金属层带(载带)。载体上表面
107
105
106
Gap: 104
System
104 x
105
Integration Law
103
104
103 1971
Source: IBM, Intel
PTH 1980
SMT 1990
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102
0.3mm
10
1995
2020
4
3.1 焊球阵列封装（BGA: ball grid array ）
2 在回流焊过程中可利用焊球的自对准作用，即熔融焊球的表面张力 来达到焊球与焊盘的对准要求。 3 成本低。
4 电性能良好。
缺点： 对湿气敏感，不适用于有气密性要求和可靠性要求高的器件的封装。
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2、CBGA
它的基板是多层陶瓷，金属盖板用密封焊料焊接在基板上，用以保护 芯片、引线及焊盘。 封装体尺寸为10-35mm，标准的焊球节距为 1.5mm、1.27mm、1.0mm。
第3章 新型封装技术
封装的趋势 （1）微型化 （2）集成化 （3）I/O接口数不断增加 （4）成本降低（包括制造、测试、返修） （5）可靠性好（电性能、热性能以及寿命）
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1
新技术
➢ 焊球阵列(BGA)封装(Ball Grid Array ) ➢ 芯片尺寸封装(CSP: Chip Scale Package ) ➢ 圆片级封装(WLP: Wafer Level Package) ➢多芯片模块（MCM: Mulit-chip Module) ➢ 3维封装 (3D Package) ➢系统级封装(SIP ：System In Package)
SOP: System On Package
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2
3D ICs without 3D Systems Creates Gap
1010
108
Moore’s Law
109
For ICs to 32mm 107
108
106
Transistors/cm3
Component Density or
·定义 I/O端是焊料球（Solder ball），并呈阵列排列。 即采用多功能、焊球阵列技术取代了传统的引线框式.
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5
·种类 按基材不同分：塑料BGA(PBGA)，陶瓷BGA （CBGA）、带式BGA（TBGA）、金属BGA（MBGA）
·特点 能安排更多的I/O，且可用于MCM（多芯片模块) ， I/O端子数已经超过2600
(mm)
引线
长度
4.6
2000
1.27
1.27
0.5
1.0
1.0
0.3
0.8 0.8 0.5 0.25
φ0.3或
φ0.89 更小 或更小 高度
50um
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21
CSP基本结构图
互连层是通过载带自动焊接（T A B ）、引线键合（W B ）、倒装 芯片（FC）等方法来实现芯片与焊球（或凸点、焊柱）之间内部连 接的，是CSP 封装的关键组成部分
QFP
BGA
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6
QFP BGA
边长 32mm 31mm
节距 0.5mm 1.5mm 1mm
引脚(只) 208 400 900
QFP(Plastic Quad Flat Package)，引脚间距小，操作人员和设备 的要求提高，精细技术的代价高,( 1.0mm、0.8mm、 0.65mm(304)、0.5mm、0.4mm、0.3mm 多个规格)