BGA激光植球封裝的應(yīng)用及焊盤(pán)設(shè)計(jì)基本規(guī)則

紫宸雙工位激光錫球焊接機(jī)主要由激光發(fā)生器、錫球供給系統(tǒng)、精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、視覺(jué)定位系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等部分組成。在芯片制造過(guò)程中，激光植球可以達(dá)到微米級(jí)，加工時(shí)間程序控制，精度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)加工方式。搭載自主研發(fā)的智能焊接軟件，支持導(dǎo)入各種格式的文件。獨(dú)創(chuàng)的PID在線溫度調(diào)節(jié)反饋系統(tǒng)能有效控制焊料的恒溫，保證焊料的成品率和精度，具有大量的應(yīng)用前景。

BGA器件的封裝結(jié)構(gòu)按焊點(diǎn)形狀分為兩類(lèi)：球形焊點(diǎn)和柱狀焊點(diǎn)。BGA封裝技術(shù)是采用將圓型或者柱狀焊點(diǎn)隱藏在封裝體下面，其特點(diǎn)是引線間距大、引線長(zhǎng)度短。

一、BGA焊盤(pán)設(shè)計(jì)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在表面貼裝技術(shù)中，70％的焊接缺陷是由設(shè)計(jì)原因造成的。BGA：卷片組裝技術(shù)也不例外，隨著B(niǎo)GA芯片的錫球直徑逐漸向0．5mm、0．45 mm、0．30 mm等小型化發(fā)展，印制板上焊盤(pán)的大小及形狀直接關(guān)系到BGA芯片與印制板的可靠連接，焊盤(pán)設(shè)計(jì)對(duì)錫球焊接質(zhì)量影響也逐漸增大。對(duì)同樣的BGA芯片(球徑0．5 mm，間距0.8 mm)采用相同的焊接工藝分別焊接在直徑為0．4 mm、0．3 mm的印制板焊盤(pán)上，驗(yàn)證結(jié)果為后者出現(xiàn)BGA虛焊的比例高達(dá)8％。因此，BGA焊盤(pán)設(shè)計(jì)直接關(guān)系到BGA的焊接質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)的BGA焊盤(pán)設(shè)計(jì)如下：

A、阻焊層設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)形式一：阻焊層圍繞銅箔焊盤(pán)并留有間隙；焊盤(pán)間引線和過(guò)孔全部阻焊。

設(shè)計(jì)形式二：阻焊層在焊盤(pán)上，焊盤(pán)銅箔直徑比阻焊開(kāi)孔尺寸大。

這兩種阻焊層設(shè)計(jì)中，一般優(yōu)選設(shè)計(jì)形式一，其優(yōu)點(diǎn)是銅箔直徑比阻焊尺寸容易控制，且BGA焊點(diǎn)應(yīng)力集中較小，焊點(diǎn)有充分的空間沉降，增加了焊點(diǎn)的可靠。

B、焊盤(pán)設(shè)計(jì)圖形及尺寸

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，焊接點(diǎn)應(yīng)力均衡的焊盤(pán)設(shè)計(jì)具有最好的焊點(diǎn)可靠性。如果電路板上采用了SMD的焊盤(pán)設(shè)計(jì)，電路板上表面焊盤(pán)的大小應(yīng)該與BGA焊盤(pán)的大小尺寸一樣，這樣才能讓焊點(diǎn)應(yīng)力均衡。如果電路上采用NSMD的焊盤(pán)設(shè)計(jì)，電路板上表面焊盤(pán)的大小應(yīng)該比BGA焊盤(pán)的小15-20%，電路板上表面焊盤(pán)的大小應(yīng)該與BGA焊盤(pán)的大小尺寸一樣，以達(dá)到焊點(diǎn)的應(yīng)力均衡。

二、BGA焊盤(pán)設(shè)計(jì)的一般規(guī)則：

(1)焊盤(pán)直徑既能影響焊點(diǎn)的可靠性又能影響元件的布線。焊盤(pán)直徑通常小于焊球直徑，為了獲得可靠的附著力，一般減少20%--25%。焊盤(pán)越大，兩焊盤(pán)之間的布線空間越小。如1.27mm間距的BGA封裝，采用0.63mm直徑焊盤(pán)，在焊盤(pán)之間可以安排2根導(dǎo)線通過(guò)，線寬125微米。如果采用0.8 mm的焊盤(pán)直徑，只能通過(guò)1根線寬為125微米的導(dǎo)線。

(2)下列公式給出了計(jì)算兩焊盤(pán)間布線數(shù)，其中P為封裝間距、D為焊盤(pán)直徑、n為布線數(shù)、x為線寬。P-D≥(2n+1)x

(3)通用規(guī)則為PBGA基板上的焊盤(pán)和PCB上焊盤(pán)直徑相同。

(4)CBGA的焊盤(pán)設(shè)計(jì)要保證模板開(kāi)口使焊膏漏印量≥0.08mm3。這是較小要求，才能保證焊點(diǎn)的可靠性。所以CBGA的焊盤(pán)要比PBGA大。

三、BGA芯片封裝領(lǐng)域：

BGA 封裝：在球柵陣列封裝（BGA）中，需要在芯片底部形成均勻的錫球陣列以實(shí)現(xiàn)與電路板的連接。激光錫球焊接機(jī)可以精確地將錫球噴射或植入到指定位置，確保錫球的尺寸、間距和高度的一致性，提高封裝的質(zhì)量和可靠性。例如，對(duì)于高集成度的智能手機(jī)芯片、電腦處理器等的 BGA 封裝，該技術(shù)能夠滿(mǎn)足其對(duì)焊接精度和穩(wěn)定性的高要求。

晶圓級(jí)封裝（WLP）：晶圓級(jí)封裝是將芯片直接封裝在晶圓上，以實(shí)現(xiàn)更小的封裝尺寸和更高的集成度。激光錫球焊接的自動(dòng)噴球和植球技術(shù)可以在晶圓上快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行錫球焊接，用于芯片與晶圓之間的連接以及晶圓之間的堆疊封裝，有助于提高晶圓級(jí)封裝的生產(chǎn)效率和良率。