BGA的定義

BGA（Ball Grid Array）即球柵陣列封裝，是一種集成電路的封裝形式。在BGA封裝中，芯片底部布置了一組微小的球形金屬焊盤，這些焊盤以均勻的網(wǎng)格狀排列，通過這些焊盤與印刷電路板（PCB）上的對(duì)應(yīng)焊盤相連，從而實(shí)現(xiàn)芯片和印刷電路板的連接。BGA封裝形式有多種，例如根據(jù)基板的不同主要分為PBGA（Plastic BGA，塑封BGA）、CBGA（Ceramic BGA，陶瓷BGA）、FCBGA（Filpchip BGA，倒裝BGA）、TBGA（Tape BGA，載帶BGA）等 。

FCBGA的定義

FCBGA（Flip Chip - Ball Grid Array）是BGA封裝中的一種特殊類型，即倒裝球柵陣列封裝。它是一種集成電路封裝技術(shù)，使用翻轉(zhuǎn)芯片（Flip Chip）技術(shù)將芯片的電路面朝下連接到封裝基板上，然后通過焊球陣列（Ball Grid Array）實(shí)現(xiàn)芯片與封裝基板之間的電連接。在FCBGA封裝中，芯片上的電路和焊球之間使用微小的焊錫球進(jìn)行連接，這些焊球位于芯片底部的金屬接點(diǎn)上，封裝基板上相應(yīng)位置的焊球墊片與芯片焊球?qū)?yīng)，形成芯片與封裝基板之間的電連接 。

BGA和FCBGA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)比

1. 芯片連接方式

• BGA：在BGA封裝中，芯片通常通過線纜（wire bonding）技術(shù)將芯片的金線連接到封裝基板上的焊盤（pad）。這種連接方式中，電線長(zhǎng)度通常為1 - 5毫米，直徑為15 - 35微米。這種方式是將模具面向上連接，然后將導(dǎo)線首先粘合到模具上，然后環(huán)繞并結(jié)合到載體上 。

• FCBGA：FCBGA采用翻轉(zhuǎn)芯片（Flip Chip）技術(shù)，芯片的金屬接點(diǎn)直接連接到封裝基板上的焊球墊片（solder ball pad）。在這種技術(shù)下，管芯和載體之間的互連通過直接放置在管芯表面上的導(dǎo)電“凸點(diǎn)”來實(shí)現(xiàn)，碰撞的模具然后“翻轉(zhuǎn)”并且面朝下放置，凸塊直接連接到載體，凸塊通常為60 - 100μm高，直徑為80 - 125μm。倒裝芯片連接通常由兩種方式形成：使用焊料或使用導(dǎo)電粘合劑，到目前為止，最常見的封裝互連是焊料，如共晶Sn/Pb，無鉛（98.2%Sn，1.8%Ag）或Cu柱組成 。

2. 封裝結(jié)構(gòu)

• BGA：BGA封裝中的焊球通常位于封裝底部的金屬焊盤上，芯片連接通過焊盤與封裝基板進(jìn)行電連接。

• FCBGA：FCBGA封裝中，焊球墊片位于封裝基板上，芯片通過焊球墊片與基板之間形成電連接。

3. 封裝基板

• BGA：不同類型的BGA封裝，其基板有所不同，例如PBGA采用塑料材料和塑料工藝制作基板；CBGA采用陶瓷基板，這種基板對(duì)濕氣不敏感，可靠性好，電、熱性能優(yōu)良，與陶瓷基板CTE匹配性好，連接芯片和元件可返修性較好，但封裝成本較高；TBGA采用載帶基板等，不同的基板材料影響著BGA封裝的性能、成本和適用場(chǎng)景等方面 。

• FCBGA：FCBGA封裝基板通常以日本味之素生產(chǎn)的味之素積層介質(zhì)薄膜（Ajinomotobuild - upfilm，ABF）作為積層絕緣介質(zhì)材料，采用半加成法（semi - additiveprocess，SAP）制造。FC - BGA基板是能夠?qū)崿F(xiàn)LSI芯片高速化與多功能化的高密度半導(dǎo)體封裝基板，具有層數(shù)多、面積大、線路密度高、線寬線距小以及通孔、盲孔孔徑小等特點(diǎn)，其加工難度遠(yuǎn)大于FCCSP封裝基板。目前，F(xiàn)CBGA封裝基板產(chǎn)業(yè)主要集中在中國(guó)臺(tái)灣、日本和韓國(guó)等國(guó)家和地區(qū)，如三星、南亞、欣興、京瓷、景碩等公司，中國(guó)大陸僅深南、越亞、華進(jìn)等少部分企業(yè)具備小批量量產(chǎn)線寬/線距為15/15μm，盲孔直徑≤40μm的FCBGA封裝基板的能力，大陸FCBGA基板行業(yè)仍有很大發(fā)展空間 。

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BGA和FCBGA的性能差異

1. 熱管理性能

• BGA：BGA封裝在熱管理方面相對(duì)FCBGA較弱。由于其芯片與封裝基板的連接方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，熱量傳導(dǎo)路徑相對(duì)較長(zhǎng)且效率較低，在處理高性能芯片產(chǎn)生的大量熱量時(shí)，散熱效果可能不夠理想。不過不同類型的BGA在熱性能上也有差異，例如CBGA具有較好的熱性能，但整體而言，相較于FCBGA，BGA的熱傳導(dǎo)和散熱能力存在差距。

• FCBGA：FCBGA封裝在熱管理方面具有較好的性能。由于芯片直接連接到封裝基板上，減少了熱量傳導(dǎo)的路徑，使得熱量能夠更有效地傳導(dǎo)和散熱，有助于降低芯片溫度，提高芯片在工作過程中的性能和穩(wěn)定性。這對(duì)于高性能處理器等發(fā)熱量大的芯片來說非常重要，可以保證芯片在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)不會(huì)因?yàn)檫^熱而出現(xiàn)性能下降或者故障等問題 。

2. 接線密度

• BGA：BGA封裝的接線密度相對(duì)FCBGA較低。其芯片與基板的連接方式，例如采用線纜連接的方式，限制了引腳和信號(hào)線密度的提升。這種相對(duì)較低的接線密度在一些對(duì)I/O數(shù)量要求不是特別高的應(yīng)用場(chǎng)景下可以滿足需求，但在高性能計(jì)算、高速通信等對(duì)信號(hào)傳輸和處理要求極高的場(chǎng)景下，可能會(huì)存在局限性。

• FCBGA：FCBGA封裝通常具有更高的接線密度。由于采用了翻轉(zhuǎn)芯片技術(shù)，芯片與封裝基板之間的電連接更為緊湊，可以在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的引腳和信號(hào)線連接，滿足更多的輸入/輸出信號(hào)需求。這種高接線密度使得FCBGA能夠適應(yīng)現(xiàn)代高性能芯片對(duì)于大量數(shù)據(jù)傳輸和處理的要求，例如在高端處理器、圖形處理器等需要處理大量數(shù)據(jù)的芯片封裝中具有優(yōu)勢(shì) 。

3. 電氣性能

• BGA：BGA封裝中的傳統(tǒng)連接方式（如線纜連接）會(huì)引入一定的電阻和電感，這可能會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生一定的影響，例如信號(hào)延遲、衰減等問題。在高速信號(hào)傳輸時(shí)，這種影響可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)完整性受損，從而影響芯片的整體性能。

• FCBGA：FCBGA封裝通過焊球?qū)崿F(xiàn)電連接，具有低電阻、低電感和良好的信號(hào)傳輸特性。這使得FCBGA在高速信號(hào)傳輸時(shí)能夠更好地保持信號(hào)的完整性，減少信號(hào)失真，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和速度，從而提升芯片的整體性能，特別適用于高速通信、高頻信號(hào)處理等對(duì)電氣性能要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。

BGA和FCBGA在實(shí)際應(yīng)用中的不同

1. 應(yīng)用場(chǎng)景

• BGA：

• 一般消費(fèi)電子：由于BGA封裝成本相對(duì)較低，制造和組裝過程相對(duì)簡(jiǎn)單，在一些對(duì)成本較為敏感的一般消費(fèi)電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，例如普通的移動(dòng)設(shè)備、低端的智能家居設(shè)備等。這些設(shè)備對(duì)于芯片的性能要求不是極高，BGA封裝能夠滿足基本的功能需求，同時(shí)在成本控制上具有優(yōu)勢(shì)。

• 部分工業(yè)控制領(lǐng)域：在一些對(duì)可靠性要求不是非常高，對(duì)性能要求相對(duì)適中的工業(yè)控制場(chǎng)景下，BGA封裝也有應(yīng)用。例如一些簡(jiǎn)單的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中的控制芯片，這些設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)于芯片的散熱、信號(hào)傳輸速度等要求不像高端應(yīng)用場(chǎng)景那么苛刻，BGA封裝可以滿足其基本的電氣連接和功能需求。

• FCBGA：

• 高性能計(jì)算設(shè)備：在高性能處理器、圖形處理器（GPU）等芯片封裝中廣泛應(yīng)用。如在電腦的CPU和高端游戲顯卡中，由于FCBGA具有高接線密度、良好的熱管理性能和優(yōu)異的電氣性能，能夠滿足這些芯片在高速運(yùn)算、大量數(shù)據(jù)處理時(shí)的需求。它可以實(shí)現(xiàn)芯片與主板之間的高速信號(hào)傳輸，同時(shí)有效地將芯片產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，保證芯片的穩(wěn)定運(yùn)行。

• 高速通信設(shè)備：對(duì)于5G通信基站中的基帶處理芯片、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)芯片等高速通信設(shè)備中的芯片，F(xiàn)CBGA封裝是理想的選擇。其低電阻、低電感的特性有助于在高速信號(hào)傳輸過程中保持信號(hào)的完整性，高接線密度能夠滿足通信設(shè)備對(duì)于大量數(shù)據(jù)輸入輸出的需求，良好的熱管理性能也能保證芯片在長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行下的穩(wěn)定性。

• 汽車電子中的高端應(yīng)用：隨著汽車智能化的發(fā)展，在汽車電子中的一些高端應(yīng)用場(chǎng)景，如自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中的高性能計(jì)算芯片、高級(jí)車載信息娛樂系統(tǒng)中的處理芯片等開始采用FCBGA封裝。這些應(yīng)用需要芯片具備高可靠性、高性能以及良好的散熱能力，F(xiàn)CBGA封裝能夠滿足這些要求，適應(yīng)汽車復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境和高安全性要求 。

2. 產(chǎn)品可靠性與穩(wěn)定性

• BGA：不同類型的BGA封裝在可靠性方面有所差異，例如CBGA具有較好的可靠性，對(duì)濕氣不敏感，但整體來說，BGA封裝在應(yīng)對(duì)高性能芯片的復(fù)雜工作環(huán)境時(shí)，其可靠性可能會(huì)受到一定挑戰(zhàn)。如在長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行或者高溫環(huán)境下，由于其散熱性能和信號(hào)完整性等方面的局限性，可能會(huì)影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

• FCBGA：FCBGA封裝由于其良好的熱管理、高接線密度和優(yōu)異的電氣性能，在產(chǎn)品可靠性和穩(wěn)定性方面表現(xiàn)較好。特別是在一些對(duì)可靠性要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景，如服務(wù)器、汽車電子等領(lǐng)域，F(xiàn)CBGA封裝能夠更好地保證芯片在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行，減少因封裝問題導(dǎo)致的故障概率，提高產(chǎn)品的整體可靠性。

BGA和FCBGA市場(chǎng)占有率對(duì)比

1. FCBGA的市場(chǎng)情況

• FCBGA預(yù)計(jì)將在市場(chǎng)需求中占據(jù)很大份額，因?yàn)樗哂胁季€密度可用性，并且可以進(jìn)行調(diào)整以實(shí)現(xiàn)最大電氣性能。據(jù)QYResearch調(diào)研團(tuán)隊(duì)最新報(bào)告“全球ABF載板（FCBGA）市場(chǎng)報(bào)告2023 - 2029”顯示，預(yù)計(jì)2029年全球ABF載板（FCBGA）市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到93.3億美元，未來幾年年復(fù)合增長(zhǎng)率CAGR為6.9%。全球消費(fèi)和工業(yè)領(lǐng)域?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)的需求預(yù)計(jì)將增加對(duì)IC基板的需求不斷增長(zhǎng)，這也為FCBGA的市場(chǎng)發(fā)展提供了有利的環(huán)境。FCBGA市場(chǎng)的主要參與者包括Unimicron、ASE Group、IBIDEN和SCC等。例如，欣興科技和景碩正在擴(kuò)大其基板產(chǎn)能，欣興微電子宣布，截至2022年，將投資總計(jì)200億新臺(tái)幣用于先進(jìn)倒裝芯片基板的研發(fā)和產(chǎn)能擴(kuò)張 。

2. BGA的市場(chǎng)情況

• BGA作為一個(gè)封裝家族，包含多種類型，雖然在一些對(duì)成本敏感、性能要求相對(duì)較低的應(yīng)用場(chǎng)景中有廣泛應(yīng)用，但整體市場(chǎng)占有率難以給出一個(gè)明確的數(shù)值。不過可以確定的是，隨著技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)CBGA等高性能封裝形式正在逐漸占據(jù)更多的高端市場(chǎng)份額，而BGA在傳統(tǒng)的、對(duì)成本較為敏感的市場(chǎng)中仍保持一定的份額。例如在一些低端消費(fèi)電子、簡(jiǎn)單工業(yè)控制等領(lǐng)域，BGA由于其成本優(yōu)勢(shì)和技術(shù)成熟度，仍然是主要的封裝選擇之一。但在高性能計(jì)算、高速通信等領(lǐng)域，其市場(chǎng)份額正逐漸被FCBGA等更先進(jìn)的封裝技術(shù)所擠占。

合明科技BGA植球助焊后清洗劑W3110產(chǎn)品介紹:

W3110是一款堿性水劑清洗劑，W3110是一款針對(duì)電子組裝、半導(dǎo)體器件焊后、晶圓封裝前清洗而開發(fā)的一款堿性水基清洗劑。改產(chǎn)品能夠有效去除多種助焊劑、錫膏焊后殘留物，清洗包括電路板組裝件、引線框架、分立器件、功率模塊、功率LED、倒裝芯片和CMOS焊后的各種助焊劑、錫膏殘留物。

W3100為濃縮型水基清洗劑，用去離子水按一定比例稀釋后使用，可試用于超聲波、噴淋工藝，配合去離子水漂洗，能達(dá)到非常好的清洗效果，清洗后的表面離子殘留物少、可靠性高。

產(chǎn)品特點(diǎn):

W3110水基清洗劑處理銅、鋁、特別是鎳等敏感時(shí)確保了極佳的材料兼容性，除金屬外對(duì)各種保護(hù)膜也有很好的兼容性。這款清洗劑非常低的表面張力能夠有效去除元器件底部細(xì)小間隙中的殘留物，并能夠輕易的被去離子水漂洗干凈。

W3110是一款濃縮液水基清洗劑，可根據(jù)殘留物的可清洗難易程度，按不同比例進(jìn)行稀釋后使用，稀釋液無閃點(diǎn)，其配方中不含任何鹵素成份且氣味小。

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