BGA是一种广泛应用于现代高密度、高性能集成电路(如CPU、GPU、FPGA、芯片组等)的先进封装技术。它彻底改变了传统封装(如QFP、QFN)的引线方式,是电子设备小型化、高性能化的关键推动力之一。
一、 什么是BGA封装?
BGA封装是一种以阵列形式分布在封装体底部的焊球来代替传统四周引线的表面贴装封装形式。这些焊球作为芯片与印刷电路板(PCB)之间的电气连接和机械连接点。
核心特点:
连接点位于底部:焊点隐藏在封装体下方,不可见。
阵列式布局:焊球以矩阵形式排列,而非周边排列。
高密度I/O:在相同的封装面积下,能提供比传统封装多得多的引脚数。
二、 为什么需要BGA?与传统封装的对比
| 特性 | 传统QFP封装 | BGA封装 | 优势分析 |
|---|---|---|---|
| 引脚形式 | 四周“翼形”引线 | 底部“球形”焊点 | BGA焊球更短,引线电感小,电气性能更好。 |
| 引脚密度 | 低(引脚只在周边) | 高(引脚在整个底部区域) | 在更小的面积内容纳更多I/O数量,适合高端芯片。 |
| 间距(Pitch) | 最小可达0.3mm(挑战大) | 常见1.0, 0.8, 0.65mm,先进可达0.3mm或更小 | 间距更大,PCB制造和SMT贴装难度相对更低。 |
| 散热性能 | 一般(主要通过顶部和引线散热) | 更好(芯片产生的热量可通过焊球直接传导到PCB的大面积地/电源层) | 热性能更优,适合高功耗芯片。 |
| 组装良率 | 易发生引脚变形、共面性问题 | 较高(焊球刚性高,不易变形) | 焊球的共面性更容易保证,提高了贴装成功率。 |
| 可靠性 | 在热循环中,引线容易疲劳 | 更高(焊点间距小,CTE失配带来的应力由整个封装共同承担) | 抗热疲劳能力更强,寿命更长。 |
| 检测难度 | 肉眼和AOI可检 | 需X-Ray检测(焊点不可见) | 这是BGA的主要缺点,需要昂贵的检测设备。 |
| 返修难度 | 相对容易 | 困难(需要专用返修台和X-Ray) |