自1995年Motorola推行"球腳格列封裝體"之半導(dǎo)體元件以來，在高腳數(shù)IC的封裝領(lǐng)域中，已席卷天下毫無對(duì)手，連Intel當(dāng)年的Pentium中央處理器（CPU），其320腳的QFP四面伸腳之封裝法，也不得不俯首稱臣，順應(yīng)潮流改成為P-BGA式的PentiumⅡ。如今的BGA封裝元件不但一路縮小到腳距只有0.5mm與0.4mm的CSP，而且從單一晶片複雜到了多晶片重迭的封裝，更加入了被動(dòng)元件與複雜佈線，進(jìn)而成為濃縮版本次級(jí)系統(tǒng)構(gòu)裝的SIP，依然採用"格列式球腳"在各種主系統(tǒng)板面上進(jìn)行組裝。

圖1、上左圖為傳統(tǒng)金屬腳架式的鷗腳封裝與有機(jī)載板BGA球腳封裝兩者之對(duì)比。

上右圖為最基本BGA之結(jié)構(gòu)，

下二圖分別是高功率方便散熱的Die Down式與現(xiàn)行CPU、

北橋、繪圖晶片所採用覆晶式BGA組成的簡單示意圖。

値此無鉛焊接將要全面展開之際，對(duì)于這種最容易出問題的重要元件，實(shí)有必要及早說明其可能遭遇的困難，與找出如何因應(yīng)與脫困的解決方案。

圖2、此為半導(dǎo)體封裝業(yè)其產(chǎn)品進(jìn)步的總趨勢(shì)及三種面積性"球腳格列封裝體"外形大小與結(jié)構(gòu)的比較。

一、採BGA封裝方式之IC有三大好處：

外形堅(jiān)固、體積小密度高路徑短、以及雜訊少電性好等優(yōu)點(diǎn)。常見之P-BGA可耐6-8W之功率，加裝散熱片者更可耐到30W。

圖3、左圖為最基本打線式之封裝法，右圖為覆晶式封裝法的示意圖，兩者皆為雙面式的入門載板。

二、各種採BGA方式封裝之元件中，16—64腳者占半數(shù)以上

208腳以上者只占5%。常見者腳距或球距多在0.65mm至1.27mm之間?，F(xiàn)行密距量產(chǎn)者其球距已逼近到0.5mm及0.4mm，目前試產(chǎn)中最密者為0.3mm，其于PCB板面的貼裝將非常辛苦。

圖4、此三圖分別為密距式CSP之球腳陣列以及內(nèi)部迭晶與總體封裝成形的外觀，為手執(zhí)電子品所常用。

三、一般球徑約占球距的60%

對(duì)于密距者之球徑則亦應(yīng)固定為0.3mm。腹底外圍1-3環(huán)的球腳多設(shè)為訊號(hào)球， 一則因佈線容易自方陣中逃出， 二則因其焊接可靠度較好而得減少功能的失效（但四角不宜設(shè)球〕。難焊的內(nèi)球只敢做為無逃線的電源、接地、與散熱之用。

圖5、此為腹底之球腳位置及其逃線之畫面。

四、現(xiàn)行封裝形式并已成為各式次系統(tǒng)模組之范本

大型複雜互連載具，可搭載多枚晶片（包括迭晶）與被動(dòng)元件，特稱為MDS，其大型高功能者竟達(dá)1700腳之多。為了方便腹底之清潔與絕緣起見，其組裝后之架高應(yīng)保持在0.4-0.5mm以上。

圖6、此為球腳載板的特用模組ASM之示意圖。

五、各式BGA腹底在N2中之植球

為保證其體積與共面性之穩(wěn)定起見（須在3-6%之內(nèi)），特採用高黏性助焊劑做為暫時(shí)定位與永久焊牢之佐料，而不能使用對(duì)高度變化較多的鍚膏。事實(shí)上此植球階段之載板即易發(fā)生彎翹，各球腳之共面性要求平均為0.15mm。因而BGA后續(xù)之組裝最好也不要安置在PCB的正中心線上，以防組板再度彎翹而失去共面性?，F(xiàn)用球料為Sn63 ，自2006年7月起須改用無鉛銲錫（以SAC305為主），其自我回正之性能將會(huì)劣化。

圖7、此為眞空吸著式與定位后反貼式等兩種植球法之示意圖

圖8 、此為第三種直接推滾植球法與品質(zhì)良好球腳之原始面貌。

所用球腳不但要正圓而且大小也不能差出3%，

唯其如此才能保證植著后必須的共面性。

六、載板頂面之安晶打線作業(yè)

其工作表面必須電鍍鎳與電鍍金層。連帶使得載板底面球墊上也只好鍍鎳鍍金。為防止焊接中的金脆起見，黃金厚度以1 0 μm為宜，綠漆設(shè)限所爬上承墊邊緣的寬度約為0.1mm。

圖9、此為最常見低功率Die up封裝方式之示意圖，

右為編者補(bǔ)充之正面安晶區(qū)及打線用的雙道金手指環(huán)列承墊圖。

七、組裝焊接之困難甚多

例如目檢，濕敏水淮MSL，重工、成本、供應(yīng)鍊、與Voiding〈空洞）等。一旦P-BGA封裝器件吸水后，高溫中經(jīng)常會(huì)發(fā)生彎翹；否則易出現(xiàn)脹大、曝米花、與開裂，背有散熱片者更容易出現(xiàn)上彎，常使得角球翹高而焊不好、260℃以上還會(huì)更加危險(xiǎn)。

表1、BGA圖