当看到PQFP封装的种种不足之后,工程师们开始着手对PQFP封装进行改进,将长长的针状引脚改为触点,并且将触点排放在了芯片的底部,通过球型焊锡与PCB连接,这就是我们常见的BGA球状矩阵排列封装。
采用BGA封装的Riva 128图形芯片
早期采用BGA封装的Intel I740图形芯片
BGA封装有以下特点:1.输入输出引脚数大大增加,而且引脚间距远大于QFP,加上它有与电路图形的自动对准功能,从而提高了组装成品率;2.虽然它的功耗增加,但能用可控塌陷芯片法焊接,它的电热性能从而得到了改善,对于集成度很高和功耗很大的芯片,采用陶瓷基板,并在外壳上安装微型排风扇散热,从而可达到电路的稳定可靠工作;3.封装本体厚度比普通QFP减少1/2以上,重量减轻3/4以上;4.寄生参数减小,信号传输延迟小,使用频率大大提高;5.组装可用共面焊接,可靠性高。
当年的经典产品Geforce 2 GTS同样采用BGA封装
但是BGA封装也并非完美,BGA封装仍与QFP、PGA一样,占用基板面积过大;塑料BGA封装的翘曲问题是其主要缺陷,即锡球的共面性问题。共面性的标准是为了减小翘曲,提高BGA封装的特性,应研究塑料、粘片胶和基板材料,并使这些材料最佳化。同时由于基板的成本高,而使其价格很高。
揭下BGA封装芯片后的PCB
BGA封装后芯片的背面
在图形加速卡芯片行业,从1998年经典的nVIDIA Riva 128和ATi Rage Pro开始就使用了BGA封装方式,此后BGA封装成了图形加速卡芯片的唯一选择,直到Geforce FX系列产品,才开始改用FC-BGA封装方式。
采用Wirebond封装的Geforce 5200U芯片
这里值得一提的是,随着3D图形加速芯片的发热量逐渐增大,BGA的散热难问题越发严重,这时很多厂家都针对这点对BGA封装进行改进,在BGA封装的顶部加装了一块辅助散热用的金属顶盖,从而延长了BGA封装的生命周期,这就是Wirebond封装。
- 第3页:BGA(Ball Grid Array)球状矩阵排列封装
- 第4页:FC-BGA(flip-chip ball grid array)翻转芯片球引出端阵列封装