導語
BGA工藝一出現，便成為IC封裝的最佳選擇之一。發展至今，BGA封裝工藝種類越來越多，不同的種類具有不同的特點，工藝流程也不盡相同。同時，伴隨著BGA工藝和IC產業的發展，國產封測廠商逐漸登上歷史舞臺。
上世紀90年代，BGA（Ball grid array，球柵陣列或焊球陣列）封裝技術發展迅速並成為主流的封裝工藝之一。它是一種高密度表面裝配封裝技術，在封裝底部，引腳都成球狀並排列成一個類似于格子的圖案，由此命名為BGA。
目前主板控制晶片組多採用此類封裝技術，材料多為陶瓷。採用BGA技術封裝的內存，可以使內存在體積不變的情況下，內存容量提高兩到三倍。
本文主要內容為BGA封裝的主要分類及其特點，BGA封裝工藝流程，以及國產封測廠商三方面。
BGA的封裝類型很多，根據焊料球的排布方式可分為周邊型、交錯型和全陣列型。
根據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）。
PBGA是最常用的BGA封裝形式，採用塑料材料和塑料工藝製作。其採用的基板類型為PCB基板材料（BT樹脂/玻璃層壓板），裸晶片經過粘接和WB技術連接到基板頂部及引腳框架後，採用注塑成型（環氧膜塑混合物）方法實現整體塑模。Intel系列CPU中，Pentium II、III、IV處理器均採用這種封裝形式。
焊球材料為低熔點共晶焊料合金63Sn37Pb，直徑約為1mm，間距範圍1.27-2.54mm，焊球與封裝體底部的連接不需要另外使用焊料。組裝時焊球熔融，與PCB表面焊板接合在一起，呈現桶狀。
PBGA封裝特點主要表現在以下四方面：
1.製作成本低，性價比高。
2.焊球參與再流焊點形成，共面度要求寬鬆。
3.與環氧樹脂基板熱匹配性好，裝配至PCB時質量高，性能好。
4.對潮氣敏感，PoPCorn effect 嚴重，可靠性存在隱患，且封裝高度之QFP高也是一技術挑戰。
CBGA是將裸晶片安裝在陶瓷多層基板載體頂部表面形成的，金屬蓋板用密封焊料焊接在基板上，用以保護晶片、引線及焊盤，連接好的封裝體經過氣密性處理，可提高其可靠性和物理保護性能。Pentium I、II、Pentium Pro處理器均採用過這種封裝形式。
CBGA採用的是多層陶瓷布線基板，焊球材料為高熔點90Pb10Sn共晶焊料，焊球和封裝體的連接使用低溫共晶焊料63Sn37Pb，採用封蓋+玻璃氣封，屬於氣密封裝範疇。
CBGA封裝特點主要表現在以下六方面：
1.對溼氣不敏感，可靠性好，電、熱性能優良。
2.與陶瓷基板CTE匹配性好。
3.連接晶片和元件可返修性較好。
4.裸晶片採用FCB技術，互連密度更高。
5.封裝成本較高。
6.與環氧樹脂等基板CTE匹配性差。
FCBGA是目前圖形加速晶片最主要的封裝格式，這種封裝技術始於1960年代，當時IBM為了大型計算機的組裝，而開發出了所謂的C4(Controlled Collapse Chip Connection)技術，隨後進一步發展成可以利用熔融凸塊的表面張力來支撐晶片的重量及控制凸塊的高度，並成為倒裝技術的發展方向。
這種封裝使用小球代替原先採用的針來連接處理器。一共需要使用479個球，且直徑均為0.78毫米，能提供最短的對外連接距離。FCBGA通過FCB技術與基板實現互連，與PBGA的區別就在於裸晶片面朝下。
FCBGA封裝特點主要表現在以下三方面：
1.優異的電性效能，同時可以減少組件互連間的損耗及電感，降低電磁幹擾的問題，並承受較高的頻率。
2.提高I/O的密度，提高使用效率，有效縮小基板面積縮小30%至60%。
3.散熱性好，可提高晶片在高速運行時的穩定性。
TBGA又稱陣列載帶自動鍵合，是一種相對較新穎的BGA封裝形式。其採用的基板類型是PI多層布線基板，焊料球材料為高熔點焊料合金，焊接時採用低熔點焊料合金。
TBGA封裝特點主要表現在以下五方面：
1.與環氧樹脂PCB基板熱匹配性好。
2.最薄型BGA封裝形式，有利於晶片薄型化。
3.相比於CBGA，成本較低。
4.對熱度和溼度，較為敏感。
5.晶片輕且小，相比其他BGA類型，自校準偏差大。
目前，許多晶片封裝都為BGA型，這類封裝的最大優點就是能節約板上空間。最常見的是晶片向上結構，對熱處理要求較高的通暢是使用腔向下的結構。
多數封裝都採用晶片鍵合技術將晶片與基板連接起來，並實現晶片與基板之間的電連接。BGA也如此，但更多是採用倒裝晶片互連技術。採用倒裝晶片設計可將散熱片直接與晶片連接起來，達到更好散熱的目的。
1.PBGA基板的製備
在BT樹脂/玻璃芯板的兩面壓極薄（12-18um厚）的銅箔，然後進行鑽孔和通孔金屬化，通孔一般位於基板的四周；再用常規的PWB工藝（壓膜、曝光、顯影、蝕刻等）在基板的兩面製作圖形（導帶、電極以及安裝焊球的焊區陣列）；最後形成介質阻焊膜並製作圖形，露出電極及焊區。
2.封裝工藝流程
圓片減薄→圓片切削→晶片粘結→清洗→引線鍵合→清洗→模塑封裝→裝配焊料球→回流焊→打標→分離→檢查及測試→包裝
晶片粘結：採用充銀環氧樹脂粘結劑（導電膠）將IC晶片粘結在鍍有Ni-Au薄層的基板上
引線鍵合：粘結固化後用金絲球焊機將IC晶片上的焊區與基板上的鍍Ni-Au的焊區以金線相連
模塑封裝：用天有石英粉的環氧樹脂模塑進行模塑包封，以保護晶片、焊接線及焊盤。
回流焊：固化之後，使用特設設計的吸拾工具（焊球自動拾放機）將浸有焊劑熔點為183℃、直徑為30mil（0.75mm）的焊料球Sn62Pb36Ag2，或者Sn63Pb37放置在焊盤上，在傳統的回流焊爐內在N2氣氛下進行回流焊接（最高加工溫度不超過230℃），焊球與鍍Ni-Au的基板焊區焊接。
1.TBGA載帶製作
TBGA載帶是由聚醯亞胺PI材料製成的，在製作時，先在載帶的兩面覆銅，接著衝通孔和通孔金屬化及製作出圖形；然後鍍鎳、金，將帶有金屬化通孔和再分布圖形的載帶分割成單體。
封裝熱沉又是封裝的加固體，也是管殼的芯腔基底，因此在封裝前先要使用壓敏粘結劑將載帶粘結在熱沉上。
TBGA適合於高I/O數應用的一種封裝形式，I/O數可為200-1000，晶片的連接可以用倒裝晶片再流，也可以用熱壓鍵合。
2.封裝工藝流程
圓片減薄→圓片切割→晶片粘結→清洗→引線鍵合→等離子清洗→液態密封劑灌封→裝配焊料球→回流焊→打標→最終檢查→測試→包裝
晶片粘結：全陣列型晶片，用C4工藝；周邊型金凸點晶片，熱壓鍵合。
裝配焊料球：用微焊技術把焊球（10Sn90Pb）焊接到載帶上，焊球的頂部熔進電鍍通孔內，焊接後用環氧樹脂將晶片包封。
1.FCGBA基板製作
FCGBA基板製作是將多層陶瓷片高溫共燒成多層陶瓷金屬化基片，再在基片上製作多層金屬布線，然後進行電鍍等。
2.封裝工藝流程
圓片凸點的製備→圓片切割→晶片倒裝及回流焊→底部填充→導熱脂、密封焊料的分配→封蓋→裝配焊料球→回流焊→打標→分離最終檢查→測試→包封
倒裝焊接：克服了引線鍵合焊盤中心距極限的問題，在晶片的電源/地線分布設計上提供了更多便利，為高頻率、大功率器件提供更完善的信號。
基板選擇：關鍵因素在於材料的熱膨脹係數（CTE）、介電常數、介質損耗、電阻率和導熱率等。
凸點技術：常用的凸點材料為金凸點，95Pb5Sn、90Pb10Sn焊料球（回流焊溫度約為350℃）。技術的關鍵在於當節距縮小時，必須保持凸點尺寸的穩定性。焊料凸點尺寸的一致性及其共面性對倒裝焊的合格率有極大的影響。
相比於PBGA和TBGA，CBGA有些許不同，主要表現在三個方面：
1.CBGA的基板是多層陶瓷布線基板，PBGA的基板是BT多層布線基板，TBGA基板是加強環的聚醯亞胺（PI）多層Cu布線基板。
2.CBGA基板下面的焊球為90%Pb-10Sn%或95%Pb-5Sn%的高溫焊球，而與基板和PWB焊接的焊料則為37%Pb-63Sn%的共晶低溫焊球
3.CBGA的封蓋為陶瓷，使之成為氣密性封裝；而PBGA和TBGA則為塑料封裝，非氣密性封裝。
封裝與測試是半導體製造不可或缺的環節。全球封測市場將繼續穩步增長，其中專業代工封測市場佔比逐漸擴大。
近年來隨著半導體產業進入成熟期，封測行業併購不斷，大者恆大的趨勢越發明顯。中國臺灣是專業代工封測實力最強的區域，近年來中國大陸封測企業通過內生發展與外延併購實現營業收入快速增長，逐漸成為全球封測產業重要力量。
官網：http://www.cj-elec.com/
公司介紹：長電科技成立於1972年， 2003年在上交所主板成功上市。歷經四十餘年發展，長電科技已成為全球知名的集成電路封裝測試企業。長電科技面向全球提供封裝設計、產品開發及認證，以及從晶片中測、封裝到成品測試及出貨的全套專業生產服務。
長電科技致力於可持續發展戰略，崇尚員工、企業、客戶、股東和社會和諧發展，合作共贏之理念，先後被評定為國家重點高新技術企業，中國電子百強企業，集成電路封裝技術創新戰略聯盟理事長單位，中國出口產品質量示範企業等，擁有國內高密度集成電路國家工程實驗室、國家級企業技術中心、博士後科研工作站等。
官網：http://www.tshtkj.com/index.html
公司介紹：天水華天科技股份有限公司成立於2003年12月25日，2007年11月20日在深圳證券交易所掛牌上市交易。股票簡稱：華天科技；股票代碼：002185。目前，公司總股本213,111.29萬股，註冊資本213,111.29萬元。
公司主要從事半導體集成電路封裝測試業務。目前公司集成電路封裝產品主要有DIP/SDIP、SOT、SOP、SSOP、TSSOP/ETSSOP、QFP/LQFP/TQFP、QFN/DFN、BGA/LGA、FC、MCM（MCP）、SiP、WLP、TSV、Bumping、MEMS等多個系列，產品主要應用於計算機、網絡通訊、消費電子及智能移動終端、物聯網、工業自動化控制、汽車電子等電子整機和智能化領域。公司集成電路年封裝規模和銷售收入均位列我國同行業上市公司第二位。
官網：http://www.tfme.com/
公司介紹：通富微電子股份有限公司成立於1997年10月，2007年8月在深圳證券交易所上市（股票簡稱：通富微電，股票代碼：002156）。公司總股本115370萬股，第一大股東南通華達微電子集團有限公司（佔股28.35%）、國家集成電路產業投資基金股份有限公司在完成股權交割後將成為第二大股東（佔股21.72%），公司總資產120多億元。
通富微電專業從事集成電路封裝測試，是國家重點高新技術企業、中國半導體行業協會副理事長單位、國家集成電路封測產業鏈技術創新聯盟常務副理事長單位、中國電子信息百強企業、中國前三大集成電路封測企業。2017年全球封測企業排名第6位。
官網：http://www.nthuada.com/index.aspx
公司介紹：南通華達微電子集團有限公司始建於1966年，經過50多年的發展，已經成為一家以半導體器件封裝、測試為主業的具有一定實力的民營企業集團公司。
公司業務涉及產業鏈上、下遊，在半導體器件封裝測試、設備製造、模具等領域處於國內領先水平。公司總資產為128億元，2017年銷售收入達76億元。 公司為國家第一批集成電路認定企業，連續多年被評為「中國電子百強企業」、「中國十大封測企業」。
官網：http://www.mountek-sc.com/
公司介紹：四川明泰電子科技有限公司成立於2010年8月，致力於推動中國集成電路的封測產業的發展。
公司總投資1.5億元人民幣，廠房面積12000平米，封裝淨化面積達到6000平方米；擁有國際著名品牌DISCO、K&S 及ASM公司製造的全新全自動封裝設備，以及DAGE、島津、PVA公司製造的具有國際先進水平的推拉力計、X-RAY、分層掃描儀等檢測儀器設備。
官網：http://www.hgsemi.net/
公司介紹：廣東華冠半導體有限公司成立於2011年，是一家專業從事半導體器件的研發，封裝、測試和銷售為一體的準高新技術企業，HGSEMI&HGC是華冠公司自主品牌。
企業具備實現年產值3億人民幣，年出貨量20億塊集成電路能力，目前產品有電源管理，運算放大器，音頻放大器，接口與驅動，邏輯器件，存儲器，時基與時鐘，數據採集，MOSFT以及專用電路，主要應用於汽車電子、儀器儀表、安防，網絡通訊、工業自動化、LED照明、開關電源、智能家電、金卡工程、智能交通等領域。
官網：http://www.jdsemi.cn/cn/about.asp
公司介紹：深圳市晶導電子有限公司是專業的半導體分立器件封裝企業，公司成立於1994年，註冊資金為人民幣4000萬元，是集研發、生產、銷售、技術服務為一體的高新技術企業，是我國較早從事規模化生產高反壓、中大功率的二、三極體的企業之一，是中國半導體行業協會的會員單位。
公司擁有9800㎡的生產車間，包括1500㎡的萬級超淨車間，生產能力達到450萬隻/日，連續幾年年產銷值超兩億元人民幣。
官網：http://www.payton.com.cn/index_zw.aspx
公司介紹：沛頓科技（深圳）有限公司是深圳長城開發科技股份有限公司於國內投資建設的有限責任公司，目前主要從事動態隨機存儲（DRAM）和快閃記憶體（FLASH）晶片封裝和測試業務。
沛頓科技為世界大型DRAM和FLASH製造商提供優質的晶片封裝與測試服務。企業註冊資金為人民幣24830萬元，投資總額為1億美元；自2004年7月成立以來，截止2015年12月份已累計完成固定資產投資約10億元人民幣。
官網：http://www.scc.com.cn/
公司介紹：深南電路股份有限公司，成立於1984年，註冊資本2.8億元，總部坐落於中國廣東省深圳市，主要生產基地位於中國深圳、江蘇無錫及南通，在北美擁有技術支持與銷售服務中心，在歐洲設有研發站點。
公司擁有印製電路板、封裝基板及電子裝聯三項業務，形成了業界獨特的「3-In-One」業務布局：即以互聯為核心，在不斷強化印製電路板業務領先地位的同時，大力發展與其「技術同根」的封裝基板業務及「客戶同源」的電子裝聯業務。公司具備提供「樣品→中小批量→大批量」的綜合製造能力，通過開展方案設計、製造、電子裝聯、微組裝和測試等全價值鏈服務，為客戶提供專業高效的一站式綜合解決方案。
官網：http://www.biwin.com.cn/
公司介紹：深圳佰維存儲科技股份有限公司成立於1995年，專注存儲與電子產品微型化品牌。佰維集研發、生產和銷售和服務於一體，為客戶提供全面的存儲解決方案和封裝測試服務，產品和服務包括SSD、 嵌入式存儲晶片、SIP模塊以及封裝測試業務。作為國內領先的封裝測試OEM/ODM供應商，我們為行業夥伴提供客制化封測服務。
官網：http://www.siga.cc/about.html
公司介紹：深圳市矽格半導體科技有限公司，成立於1997年，是專業從事集成電路晶片封裝、研發、生產為一體的現代化國家高新技術企業。公司自創立以來，致力於發展LED驅動集成電路、電源、通信、存儲、感光集成電路等晶片封裝、測試產業。
官網：http://www.wlcsp.com/who_we_are.html
公司介紹：蘇州晶方半導體科技股份有限公司（SSE：603005）於2005年6月成立於蘇州，是一家致力於開發與創新新技術，為客戶提供可靠的，小型化，高性能和高性價比的半導體封裝量產服務商。
近十年來，晶方科技已經成為技術開發與創新、提供優質量產服務的領導者。隨著公司不斷發展壯大，已經在美國設立了子公司Optiz Inc.。
官網：http://www.simat-sh.com/
公司介紹：上海芯哲微電子科技股份有限公司於2007年6月成立，是一家從事集成電路研發，設計，加工，製造並為國內外晶片設計公司、晶圓製造商提供封裝測試一站式技術服務的高科技企業。
其產品主要用於汽車電子、醫療電子、智慧型手機、平板電腦、綠色能源、LED驅動、矽麥克風等電子電器設備。生產的產品50%以上用於出口海外電子市場，是目前全球最大的光電滑鼠控制晶片封裝公司。
官網：http://www.aseglobal.com/ch/
公司介紹：日月光集團成立於1984年，創辦人是張虔生與張洪本兄弟。1989年在臺灣證券交易所上市，2000年美國上市。而其子公司——福雷電子（ASE Test Limited）於1996年在美國NASDAQ上市，1998年臺灣上市。
日月光集團為全球第一大半導體製造服務公司之一，長期提供全球客戶最佳的服務與最先進的技術。自1984年設立至今，專注於提供半導體客戶完整之封裝及測試服務，包括晶片前段測試及晶圓針測至後段之封裝、材料及成品測試的一元化服務。
官網：http://www.pti.com.tw/ptiweb/index.aspx
公司介紹：力成科技成立於1997年，為臺灣股票上市公司(股票代碼：6239)，是專業的記憶體IC封裝測試公司，在全球集成電路的封裝測試服務廠商中位居全球領導地位。
服務範圍涵蓋晶圓針測、封裝、測試、預燒至成品的全球出貨。目前在全球各地，力成科技已經擁有超過15,000名的員工以及數座世界級的廠房各自分布在臺灣的新竹、竹南、中國的蘇州、西安、新加坡及日本。
官網：http://www.kyec.com.tw/cn/
公司介紹：京元電子股份有限公司成立於1987年5月，目前在全球半導體產業上下遊設計、製造、封裝、測試產業分工的型態中，已成為最大的專業測試公司。總公司座落在新竹市公道五路旁，生產基地則位於苗慄縣竹南鎮。
京元電子公司在半導體製造後段流程中，服務領域包括晶圓針測 (約佔 45%)、IC成品測試 (約佔46%) 及晶圓研磨/切割/晶粒挑揀(約佔 9%)等。產品線涵蓋Memory、Logic&Mixed-Signal、SOC、CIS /CCD、LCD Driver、RF /Wireless，測試機臺總數超過 2000 臺。主要客群型態上，fabless 廠約佔 73% 強，foundry廠約佔 3% 弱，其餘IDM廠約佔 24%。
官網：https://www.chipmos.com/index.aspx
公司介紹：南茂科技成立於1997年8月，於2014年4月在臺灣證券交易所掛牌上市（股票代碼：8150），其母公司百慕達南茂科技則於2001年6月在美國納斯達克股票上市（股票代號：IMOS），服務對象包括半導體設計公司、整合元件製造公司及半導體晶圓廠。
南茂科技主要業務為提供高密度、高層次之記憶體產品，邏輯產品與混合信號產品之封裝、測試及相關之後段加工、配貨服務。經由南茂提供的整體性機體電路封裝、測試後，客戶的產品即能順利地應用在資訊、通訊、辦公室自動化以及消費性電子等相關產業之商品上。
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