BGA Pakage

ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการผสานรวม การปรับปรุงอุปกรณ์ และการใช้เทคโนโลยี Deep Submicron ทำให้ LSI, VLSI และ ULSI ปรากฏขึ้นตามลำดับ ระดับการรวมของชิปเดี่ยวซิลิคอนเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และข้อกำหนดสำหรับบรรจุภัณฑ์วงจรรวมก็เข้มงวดขึ้น เมื่อเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การใช้พลังงานก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน เพื่อตอบสนองความต้องการของการพัฒนา บนพื้นฐานของรูปแบบบรรจุภัณฑ์ดั้งเดิม จึงมีการเพิ่มความหลากหลายใหม่ - บรรจุภัณฑ์อาร์เรย์แบบกริดลูก ซึ่งเรียกว่า BGA (Ball Grid Array Package)

หน่วยความจำที่บรรจุด้วยเทคโนโลยี BGA สามารถเพิ่มความจุหน่วยความจำได้สองถึงสามเท่าโดยที่ยังคงระดับเสียงเท่าเดิม เมื่อเทียบกับ TSOP แล้ว BGA มีปริมาตรน้อยกว่า ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนและประสิทธิภาพทางไฟฟ้าดีกว่า เทคโนโลยีการบรรจุหีบห่อของ BGA ได้ปรับปรุงความจุในการจัดเก็บต่อตารางนิ้วอย่างมาก ภายใต้ความจุเดียวกัน ปริมาณของผลิตภัณฑ์หน่วยความจำที่ใช้เทคโนโลยีการบรรจุ BGA มีเพียงหนึ่งในสามของบรรจุภัณฑ์ TSOP; นอกจากนี้ เมื่อเทียบกับวิธีการบรรจุภัณฑ์ TSOP แบบดั้งเดิม บรรจุภัณฑ์ BGA มีวิธีการกระจายความร้อนที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากกว่า

เทอร์มินัล I/O ของแพ็คเกจ BGA มีจำหน่ายภายใต้แพ็คเกจในรูปแบบของข้อต่อบัดกรีแบบวงกลมหรือแบบเรียงเป็นแถวในอาร์เรย์ ข้อได้เปรียบของเทคโนโลยี BGA คือ แม้ว่าจำนวนพิน I/O จะเพิ่มขึ้น ระยะห่างระหว่างพินไม่ได้ลดลงแต่เพิ่มขึ้น ดังนั้น ผลผลิตของการประกอบจึงดีขึ้น แม้ว่าการใช้พลังงานจะเพิ่มขึ้น แต่ BGA ก็สามารถเชื่อมด้วยวิธีชิปยุบตัวที่ควบคุมได้ ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพความร้อนด้วยไฟฟ้าได้ ความหนาและน้ำหนักลดลงเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการบรรจุแบบเก่า พารามิเตอร์กาฝาก (กระแสขนาดใหญ่เมื่อแอมพลิจูดเปลี่ยนแปลง, แรงดันไฟฟ้าขาออกรบกวน) ลดลง, ความล่าช้าในการส่งสัญญาณมีขนาดเล็ก, และความถี่ในการใช้งานเพิ่มขึ้นอย่างมาก; การประกอบสามารถเชื่อมแบบ coplanar และความน่าเชื่อถือสูง

ทันทีที่ BGA ปรากฏขึ้น ก็กลายเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับบรรจุภัณฑ์พิน I/O ที่มีความหนาแน่นสูง ประสิทธิภาพสูง อเนกประสงค์ และสูงของชิป VLSI เช่น CPU และ North-South Bridges ลักษณะคือ:

1. แม้ว่าจำนวนพิน I/O จะเพิ่มขึ้น แต่ระยะห่างของพินก็มากกว่าของ QFP มาก ซึ่งช่วยเพิ่มผลผลิตของการประกอบ

2. แม้ว่าการใช้พลังงานจะเพิ่มขึ้น แต่ BGA สามารถบัดกรีได้ด้วยวิธีชิปยุบแบบควบคุม ซึ่งเรียกว่าการบัดกรีแบบ C4 ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพความร้อนด้วยไฟฟ้าได้

3. ความหนาลดลงมากกว่า 1/2 ของ QFP และน้ำหนักลดลงมากกว่า 3/4

4. พารามิเตอร์ปรสิตลดลง ความล่าช้าในการส่งสัญญาณมีขนาดเล็ก และความถี่ในการใช้งานเพิ่มขึ้นอย่างมาก

5. การเชื่อม Coplanar สามารถใช้สำหรับการประกอบโดยมีความน่าเชื่อถือสูง

6. บรรจุภัณฑ์ BGA ยังคงเหมือนกับ QFP และ PGA ซึ่งใช้พื้นที่พื้นผิวมากเกินไป

นอกจากนี้ สำหรับการปรับปรุง BGA ประเภทนี้ ซึ่งจะง่ายขึ้นเช่นกัน:

1. พื้นผิว PBGA (พลาสติก BGA): โดยทั่วไปเป็นกระดานหลายชั้นที่ประกอบด้วยวัสดุอินทรีย์ 2-4 ชั้น ในบรรดาซีพียูซีรีส์ Intel, โปรเซสเซอร์ Pentium II, III และ IV ทั้งหมดใช้แพ็คเกจนี้ ในช่วงสองปีที่ผ่านมา มีอีกรูปแบบหนึ่งเกิดขึ้น นั่นคือ IC จะถูกผูกไว้กับบอร์ดโดยตรง ราคาถูกกว่าราคาปกติมากและโดยทั่วไปจะใช้ในเกมและสาขาอื่น ๆ ที่ไม่มีข้อกำหนดด้านคุณภาพที่เข้มงวด

2. พื้นผิว CBGA (CeramicBGA): นั่นคือพื้นผิวเซรามิก การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างชิปและวัสดุพิมพ์มักจะติดตั้งโดยฟลิปชิป (เรียกสั้นๆ ว่า FlipChip หรือ FC) ในบรรดาซีพียูซีรีส์ Intel โปรเซสเซอร์ Pentium I, II และ Pentium Pro ล้วนใช้แพ็คเกจนี้

3. ซับสเตรต FCBGA (FilpChipBGA): ซับสเตรตแข็งหลายชั้น

4. วัสดุพิมพ์ TBGA (TapeBGA): วัสดุพิมพ์เป็นแผงวงจร PCB 1-2 ชั้นอ่อนรูปแถบ

5. วัสดุพิมพ์ CDPBGA (Carity Down PBGA): หมายถึงพื้นที่ชิป (หรือที่เรียกว่าพื้นที่โพรง) ที่มีร่องสี่เหลี่ยมตรงกลางบรรจุภัณฑ์

แพ็คเกจ BGA

1. การไหลของกระบวนการบรรจุภัณฑ์ของ PBGA ที่ผูกมัดด้วยลวด

① การเตรียมพื้นผิว PBGA

เคลือบฟอยล์ทองแดงแบบบางมาก (หนา 12~18μm) ที่ทั้งสองด้านของบอร์ดแกนเรซิน/กระจก BT จากนั้นทำการเจาะและเจาะรูโลหะ ใช้เทคโนโลยีการประมวลผล PCB แบบดั้งเดิมเพื่อสร้างกราฟิกบนทั้งสองด้านของวัสดุพิมพ์ เช่นแถบการนำไฟฟ้า อิเล็กโทรด และอาร์เรย์ดินสำหรับการติดตั้งลูกประสาน จากนั้นจะมีการเพิ่มหน้ากากประสานและทำลวดลายเพื่อให้เห็นอิเล็กโทรดและแผ่นอิเล็กโทรด เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต ซับสเตรตมักจะประกอบด้วยซับสเตรต PBG หลายตัว

② กระบวนการบรรจุภัณฑ์

การทำให้บางเวเฟอร์→การตัดเวเฟอร์→การเชื่อมแม่พิมพ์→การทำความสะอาดพลาสม่า→การเชื่อมลวด→การทำความสะอาดพลาสม่า→การขึ้นรูปบรรจุภัณฑ์→การประกอบลูกประสาน→การบัดกรีแบบรีโฟลว์→การทำเครื่องหมายพื้นผิว→การแยก→การตรวจสอบขั้นสุดท้าย→บรรจุภัณฑ์ถังทดสอบ

หากการทดสอบไม่ตกลง จำเป็นต้องถอดชิปออก/ปลดบัดกรี ดังนั้นเครื่องทำงานซ้ำจึงมีความจำเป็นดังต่อไปนี้: