BGA（Ball Grid Array，球栅阵列）封装是一种高密度、高性能的芯片封装技术，广泛应用于处理器、存储器、FPGA等高端芯片。其制造过程复杂且精密，主要包括芯片准备、基板设计、焊球植球、回流焊接等步骤。以下是BGA芯片封装工艺技术制造过程的详细说明：

1. 芯片准备

• 芯片切割：

• 将晶圆上的芯片切割成单个裸片（Die）。

• 使用划片机或激光切割技术，确保切割边缘光滑，避免损伤芯片。

• 芯片测试：

• 对裸片进行电性能测试，筛选出合格的芯片。

• 芯片背面处理：

• 对芯片背面进行研磨和抛光，使其厚度符合封装要求。

• 必要时在背面涂覆导热材料（如导热胶）以改善散热性能。

2. 基板设计与制造

• 基板材料：

• 通常采用多层有机基板（如BT树脂、FR-4）或陶瓷基板。

• 基板设计：

• 根据芯片的引脚布局和电气性能要求，设计基板的布线层和焊盘。

• 基板上通常包含信号层、电源层和接地层。

• 基板制造：

• 通过光刻、蚀刻、电镀等工艺在基板上形成电路图案。

• 在基板表面涂覆阻焊层（Solder Mask），保护电路并定义焊盘位置。

3. 芯片贴装

• 芯片粘接：

• 使用导电胶或非导电胶将芯片固定在基板上。

• 对于高性能芯片，可能采用热界面材料（TIM）以提高散热性能。

• 芯片互连：

• 引线键合：通过细金属线（如金线、铜线）连接。

• 倒装芯片：通过焊球（Bump）直接连接。

• 使用引线键合（Wire Bonding）或倒装芯片（Flip Chip）技术将芯片焊盘与基板焊盘连接。

4. 焊球植球

• 焊球材料：

• 通常使用锡铅合金（Sn-Pb）或无铅焊料（如Sn-Ag-Cu）。

• 植球工艺：

• 使用植球机将焊球精确放置在基板底部的焊盘上。

• 焊球直径通常为0.2mm至0.8mm，间距为0.4mm至1.27mm。

• 焊球固定：

• 通过助焊剂（Flux）将焊球临时固定在焊盘上，防止移位。

5. 回流焊接

• 回流炉设置：

• 将贴装好的芯片和基板放入回流炉中。

• 设置温度曲线，确保焊球均匀熔化并形成可靠的焊点。

• 焊接过程：

• 预热阶段：使基板和焊球温度均匀上升。

• 回流阶段：焊球熔化并与焊盘形成冶金结合。

• 冷却阶段：焊点固化，形成稳定的电气和机械连接。

6. 清洗与检测

• 清洗：

• 使用去离子水或溶剂清洗基板表面，去除助焊剂残留和污染物。

• 检测：

• X射线检测：检查焊球的完整性和焊接质量。

• 自动光学检测（AOI）：检查基板表面的缺陷。

• 电性能测试：验证封装的电气连接是否正常。

7. 封装成型

• 塑封：

• 使用环氧树脂等材料将芯片和基板封装起来，形成保护层。

• 塑封工艺包括注塑成型和压缩成型。

• 固化：

• 在高温下固化塑封材料，确保封装结构稳定。

8. 切割与分选

• 切割：

• 将封装好的基板切割成单个BGA封装芯片。

• 分选：

• 根据性能测试结果对芯片进行分类和分级。

9. 最终测试与包装

• 最终测试：

• 对封装完成的BGA芯片进行全面的功能和性能测试。

• 包装：

• 将合格的芯片放入防静电包装中，准备发货。

BGA封装的特点

• 优点：

• 高密度引脚，适合高性能芯片。

• 电气性能优异，信号传输速度快。

• 散热性能好，适合高功耗芯片。

• 缺点：

• 工艺复杂，成本较高。

• 焊接质量检测难度大，需要专用设备（如X射线检测仪）。

总结

BGA封装工艺技术是现代半导体封装中的重要技术之一，其制造过程涉及多个精密步骤，包括芯片准备、基板设计、焊球植球、回流焊接等。随着电子设备向高性能、小型化方向发展，BGA封装技术将继续发挥重要作用，并在先进封装领域（如3D封装、异构集成）中得到进一步发展和应用。

BGA芯片封装清洗介绍

·         9001诚信金沙研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

·         水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

·         污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

·         这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

·         9001诚信金沙运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。