球柵陣列封裝（英語(yǔ)：BGA、Ball Grid Array，以下簡(jiǎn)稱BGA）技術(shù)為應(yīng)用在集成電路上的一種表面黏著封裝技術(shù)，此技術(shù)常用來永久固定如微處理器之類的的裝置。BGA封裝能提供比其他如雙列直插封裝（Dual in-line package）或四側(cè)引腳扁平封裝（Quad Flat Package）所容納更多的接腳，整個(gè)裝置的底部表面可全作為接腳使用，而不是只有周圍可使用，比起周圍限定的封裝類型還能具有更短的平均導(dǎo)線長(zhǎng)度，以具備更佳的高速效能。
焊接BGA封裝的裝置需要精準(zhǔn)的控制，且通常是由自動(dòng)化程序的工廠設(shè)備來完成的。BGA封裝裝置并不適用于插槽固定方式。
敘述
BGA封裝技術(shù)是從插針網(wǎng)格陣列（pin grid array; PGA）改良而來，是一種將某個(gè)表面以格狀排列的方式覆滿（或部分覆滿）引腳的封裝法，在運(yùn)作時(shí)即可將電子訊號(hào)從集成電路上傳導(dǎo)至其所在的印刷電路板（printed circuit board，以下簡(jiǎn)稱PCB）。在BGA封裝下，在封裝底部處引腳是由錫球所取代，每個(gè)原本都是一粒小小的錫球固定其上。這些錫球可以手動(dòng)或透過自動(dòng)化機(jī)器配置，并透過助焊劑將它們定位。裝置以表面貼焊技術(shù)固定在PCB上時(shí)，底部錫球的排列恰好對(duì)應(yīng)到板子上銅箔的位置。產(chǎn)線接著會(huì)將其加熱，無論是放入回焊爐(reflow oven) 或紅外線爐，以將錫球溶解。表面張力會(huì)使得融化的錫球撐住封裝點(diǎn)并對(duì)齊到電路板上，在正確的間隔距離下，當(dāng)錫球冷卻并固定后，形成的焊接接點(diǎn)即可連接裝置與PCB。
優(yōu)勢(shì)
高密度
BGA封裝技術(shù)是在生產(chǎn)具有數(shù)百根引腳的集成電路時(shí)，針對(duì)封裝必須縮小的難題所衍生出的解決方案。插針網(wǎng)格陣列（Pinned grid array）和雙列直插封裝（Dual in-line package）的表面貼焊（小型塑封集成電路; Small-outline integrated circuit; SOIC）封裝生產(chǎn)時(shí)，由于必須加入越來越多引腳且彼此的間隙必須減少，這樣卻導(dǎo)致了焊接過程時(shí)的困難。當(dāng)封裝引腳彼此越來越近時(shí)，焊錫時(shí)意外地橋接到相鄰的引腳風(fēng)險(xiǎn)就因此增加。BGA封裝技術(shù)在工廠實(shí)作的焊接下，就沒有這類的困擾。
導(dǎo)熱性
BGA封裝技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，勝過分離式引腳（如含針腳的封裝技術(shù)）的其他封裝技術(shù)，那就是在封裝與PCB間能有較低的熱阻抗。這可以讓封裝內(nèi)的集成電路產(chǎn)生的熱能更容易傳導(dǎo)至PCB，避免芯片過熱。
低電感引腳
更短的導(dǎo)體也就意味著不必要的電感度能降低，此特性在高速的電子電路中會(huì)導(dǎo)致不必要的信號(hào)失真。BGA封裝技術(shù)，在封裝與PCB之間的距離非常短，有了低電感引腳，相較于針腳裝置能有更優(yōu)異的電子特性。
缺點(diǎn)
非延展性的接點(diǎn)
BGA封裝的其中一個(gè)缺點(diǎn)，就是錫球無法像長(zhǎng)引腳那樣可以伸展，因此他們?cè)谖锢硖匦陨鲜遣痪卟牧?a href="/hebeideji/7177708286623940373.html">剛度的。所有的表面貼焊裝置，因PCB基板和BGA封裝在熱膨脹系數(shù)的差異而彎曲（熱應(yīng)力），或延展并振動(dòng)（機(jī)械應(yīng)力）下，就可能導(dǎo)致焊點(diǎn)斷裂。
熱膨脹問題可透過PCB與封裝兩者相近的熱特性配合來解決，通常塑化BGA裝置可以比陶瓷BGA裝置更接近符合PCB的熱特性。
普遍采用的RoHS相容無鉛焊料合金產(chǎn)線，更顯示出BGA封裝所需面臨的挑戰(zhàn)，例如回焊過程時(shí)的“枕頭效應(yīng)”（Head-in-Pillow）、“承墊坑裂”（pad cratering）問題，相較于含鉛焊料的BGA封裝，由于RoHS相容焊料的低延展性，在高溫、高熱沖擊和高G力等極端環(huán)境下，有些BGA封裝的可靠度也因此降低。
機(jī)械應(yīng)力問題可透過一種叫做“底部填充”（Underfilling）的手續(xù)將裝置黏合在板子上，此手續(xù)會(huì)在裝置貼焊到PCB上后，在其下方注射環(huán)氧混合物，有效地將BGA裝置貼合至PCB上。有數(shù)種底部填充材料可供應(yīng)用，可對(duì)應(yīng)各種不同應(yīng)用與熱傳導(dǎo)的需求提供不同的特性。底部填充的另一個(gè)好處是，能夠限制住錫須的增生。
解決非延展性接點(diǎn)的另一個(gè)解決辦法，就是將封裝內(nèi)放入一道“延展性涂層”，能允許底部的錫球能按照封裝的相對(duì)應(yīng)位置移動(dòng)實(shí)際位置。這個(gè)技巧已成了BGA封裝DRAM廠的標(biāo)準(zhǔn)之一。
其他在PCB層級(jí)上用來增加封裝可靠度的技巧，還包括了專為陶瓷BGA（CBGA）使用的低延展性PCB、封裝與PCB板之間導(dǎo)入的中介板（interposers），或重新封裝裝置等。
檢驗(yàn)困難
當(dāng)封裝物貼焊至定位后，要找到焊接時(shí)的缺陷就變得困難。為了要檢測(cè)焊接封裝的底部，業(yè)界均開發(fā)了X光機(jī)、工業(yè)電腦斷層掃描機(jī)、特殊顯微鏡、和內(nèi)視鏡等設(shè)備來克服這個(gè)問題。若一塊BGA封裝發(fā)現(xiàn)是貼焊失敗，可以在“返修臺(tái)”（通稱rework station）上移除它，這是一臺(tái)裝有紅外線燈（或熱風(fēng)機(jī)）的夾具，以及備有熱電偶和真空裝置以便吸取封裝物。BGA封裝可以替換另一顆新的、重工（或稱“除錫植球”，英文稱reballing）并重新安裝在電路板上。
由于視覺化X光的BGA檢測(cè)方式所費(fèi)不，電路測(cè)試法反而也經(jīng)常被采用。常見的邊界掃描測(cè)試法可透過IEEE 1149.1JTAG接口連接進(jìn)行測(cè)試。
開發(fā)電路時(shí)的困難
在開發(fā)階段時(shí)，就將BGA裝置焊接至定點(diǎn)的話其實(shí)不切實(shí)際，通常反而是先使用插槽，雖然這樣比較不穩(wěn)定。通常有兩種常見的插槽：較可靠的類型具有彈簧針腳，可以貼緊下方的錫球，但不允許使用錫球已被移除的BGA裝置，因?yàn)檫@樣彈簧針腳可能會(huì)不夠長(zhǎng)。
而不可靠的類型是一種叫做“ZIF插槽”（Zero Insertion Force），具有彈簧鉗可以抓住錫球。但這個(gè)不容易成功，特別是當(dāng)錫球太小的話。
設(shè)備花費(fèi)
要可靠地焊接BGA裝置，需要昂貴的設(shè)備。人工焊接的BGA裝置非常困難且不可靠，通常只用在少量且小型的裝置。然而，由于越來越多的IC只提供在無鉛（例如，四側(cè)扁平無鉛封裝（quad-flat no-leads package））或BGA封裝使用，已逐漸發(fā)展出各種的DIY法（重工）可使用便宜的加熱源，例如熱風(fēng)槍、家用烤箱以及平底電熱鍋等。
變異版
??CABGA：Chip Array Ball Grid Array，芯片陣列BGA。
??CBGA和PBGA代表BGA所附著的基底材料為陶瓷（Ceramic）或塑料（Plastic）。
??CTBGA：Thin Chip Array Ball Grid Array，薄芯片陣列BGA。
??CVBGA：Very Thin Chip Array Ball Grid Array，特薄芯片陣列BGA。
??DSBGA：Die-Size Ball Grid Array，晶粒尺寸型BGA。
??FBGA：Fine Ball Grid Array 建構(gòu)在BGA技術(shù)上。其具備更細(xì)的接點(diǎn)，且主要用在系統(tǒng)單芯片設(shè)計(jì)，也就是阿爾特拉所稱的FineLine BGA。與Fortified BGA有所不同。
??FCmBGA：Flip Chip Molded Ball Grid Array，覆晶鑄模BGA。
??LBGA：Low-profile Ball Grid Array，薄型BGA。
??LFBGA：Low-profile Fine-pitch Ball Grid Array，薄型細(xì)間距BGA。
??MBGA：Micro Ball Grid Array，微型BGA。
??MCM-PBGA：Multi-Chip Module Plastic Ball Grid Array，多芯片模組塑料BGA。
??PBGA：Plastic Ball Grid Array，塑料型BGA。
??SuperBGA (SBGA)：Super Ball Grid Array，超級(jí)BGA。
??TABGA：Tape Array BGA，載帶陣列BGA。
??TBGA：Thin BGA，薄型BGA。
??TEPBGA：Thermally Enhanced Plastic Ball Grid Array，熱強(qiáng)化塑料型BGA。
??TFBGA：Thin and Fine Ball Grid Array，薄型精細(xì)BGA。
??UFBGA或UBGA：Ultra Fine Ball Grid Array，極精細(xì)BGA。
為了容易使用球柵陣列裝置，大部分的BGA封裝件僅在封裝外圍有錫球，而內(nèi)部方形區(qū)域均留空。
英特爾使用稱作BGA1的封裝法在他們的Pentium II和早期的Celeron行動(dòng)型處理器上。BGA2為Intel在其Pentium III的封裝法以及一些較晚期的Celeron行動(dòng)型處理器上。BGA2也就是所稱的FCBGA-479，用來取代它上一代的BGA1技術(shù)。
例如，“微型覆晶球柵陣列”（Micro Flip Chip Ball Grid Array，以下稱Micro-FCBGA）為Intel的BGA鑲嵌方法供采用覆晶接合技術(shù)的行動(dòng)型處理器。此技術(shù)被采用在代號(hào)coppermine的行動(dòng)型Celeron處理器。Micro-FCBGA具有479顆錫球，直徑0.78mm。處理器透過焊接錫球方式，黏著在主板上，比起針柵陣列插槽配置法還要更輕薄，但不可移除。
479顆錫球的Micro-FCBGA封裝（幾乎與478針腳可插入式Micro-FCPGA封裝法相同）配置出六道外圍1.27mm間距（每英寸間距內(nèi)有20顆錫球）構(gòu)成26x26方柵，其內(nèi)部有14x14區(qū)域是留空的。
采購(gòu)
BGA零件主要的目標(biāo)使用者均為原始設(shè)備制造商（OEM, Original Equipment Manufacturer）。在電子產(chǎn)品DIY愛好者中也有一定的市場(chǎng)，例如逐漸盛行的手作加工。一般來說OEM廠會(huì)從制造廠或其批發(fā)商取得他們的元件來源，而業(yè)余愛好者通常透過電子元件的提供者或批發(fā)商在改裝品市場(chǎng)取得BGA零件。
參考資料 >