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）上的對應(yīng)焊盤相連，從而實現(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行連接，這些焊球位于芯片底部的金屬接點上，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)特點對比

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”來實現(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，其加工難度遠大于FCCSP封裝基板。目前，F(xiàn)CBGA封裝基板產(chǎn)業(yè)主要集中在中國臺灣、日本和韓國等國家和地區(qū)，如三星、南亞、欣興、京瓷、景碩等公司，中國大陸僅深南、越亞、華進等少部分企業(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，熱量傳導(dǎo)路徑相對較長且效率較低，在處理高性能芯片產(chǎn)生的大量熱量時，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荷運行時不會因為過熱而出現(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，限制了引腳和信號線密度的提升。這種相對較低的接線密度在一些對I/O數(shù)量要求不是特別高的應(yīng)用場景下可以滿足需求，但在高性能計算、高速通信等對信號傳輸和處理要求極高的場景下，可能會存在局限性。

• 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)實現(xiàn)更多的引腳和信號線連接，滿足更多的輸入/輸出信號需求。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 。

3. 電氣性能

• BGA：BGA封裝中的傳統(tǒng)連接方式（如線纜連接）會引入一定的電阻和電感，這可能會對信號傳輸產(chǎn)生一定的影響，例如信號延遲、衰減等問題。在高速信號傳輸時，這種影響可能會導(dǎo)致信號完整性受損，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傳輸特性。這使得FCBGA在高速信號傳輸時能夠更好地保持信號的完整性，減少信號失真，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和速度，從而提升芯片的整體性能，特別適用于高速通信、高頻信號處理等對電氣性能要求較高的應(yīng)用場景。

BGA和FCBGA在實際應(yīng)用中的不同

1. 應(yīng)用場景

• BGA：

• 一般消費電子：由于BGA封裝成本相對較低，制造和組裝過程相對簡單，在一些對成本較為敏感的一般消費電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，例如普通的移動設(shè)備、低端的智能家居設(shè)備等。這些設(shè)備對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，同時在成本控制上具有優(yōu)勢。

• 部分工業(yè)控制領(lǐng)域：在一些對可靠性要求不是非常高，對性能要求相對適中的工業(yè)控制場景下，BGA封裝也有應(yīng)用。例如一些簡單的工業(yè)自動化設(shè)備中的控制芯片，這些設(shè)備的運行環(huán)境相對穩(wěn)定，對于芯片的散熱、信號傳輸速度等要求不像高端應(yīng)用場景那么苛刻，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算、大量數(shù)據(jù)處理時的需求。它可以實現(xiàn)芯片與主板之間的高速信號傳輸，同時有效地將芯片產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，保證芯片的穩(wěn)定運行。

• 高速通信設(shè)備：對于5G通信基站中的基帶處理芯片、網(wǎng)絡(luò)交換機芯片等高速通信設(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傳輸過程中保持信號的完整性，高接線密度能夠滿足通信設(shè)備對于大量數(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時間高負荷運行下的穩(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)用場景，如自動駕駛系統(tǒng)中的高性能計算芯片、高級車載信息娛樂系統(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，對濕氣不敏感，但整體來說，BGA封裝在應(yīng)對高性能芯片的復(fù)雜工作環(huán)境時，其可靠性可能會受到一定挑戰(zhàn)。如在長時間高負荷運行或者高溫環(huán)境下，由于其散熱性能和信號完整性等方面的局限性，可能會影響產(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。特別是在一些對可靠性要求極高的應(yīng)用場景，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市場占有率對比

1. FCBGA的市場情況

• FCBGA預(yù)計將在市場需求中占據(jù)很大份額，因為它具有布線密度可用性，并且可以進行調(diào)整以實現(xiàn)最大電氣性能。據(jù)QYResearch調(diào)研團隊最新報告“全球ABF載板（FCBGA）市場報告2023 - 2029”顯示，預(yù)計2029年全球ABF載板（FCBGA）市場規(guī)模將達到93.3億美元，未來幾年年復(fù)合增長率CAGR為6.9%。全球消費和工業(yè)領(lǐng)域?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)的需求預(yù)計將增加對IC基板的需求不斷增長，這也為FCBGA的市場發(fā)展提供了有利的環(huán)境。FCBGA市場的主要參與者包括Unimicron、ASE Group、IBIDEN和SCC等。例如，欣興科技和景碩正在擴大其基板產(chǎn)能，欣興微電子宣布，截至2022年，將投資總計200億新臺幣用于先進倒裝芯片基板的研發(fā)和產(chǎn)能擴張 。

2. BGA的市場情況

• BGA作為一個封裝家族，包含多種類型，雖然在一些對成本敏感、性能要求相對較低的應(yīng)用場景中有廣泛應(yīng)用，但整體市場占有率難以給出一個明確的數(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)更多的高端市場份額，而BGA在傳統(tǒng)的、對成本較為敏感的市場中仍保持一定的份額。例如在一些低端消費電子、簡單工業(yè)控制等領(lǐng)域，BGA由于其成本優(yōu)勢和技術(shù)成熟度，仍然是主要的封裝選擇之一。但在高性能計算、高速通信等領(lǐng)域，其市場份額正逐漸被FCBGA等更先進的封裝技術(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:

W3110水基清洗劑處理銅、鋁、特別是鎳等敏感時確保了極佳的材料兼容性，除金屬外對各種保護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，按不同比例進行稀釋后使用，稀釋液無閃點，其配方中不含任何鹵素成份且氣味小。

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