球栅阵列制备方法研究

赵鹤然，王广奇，郑 策，马艳艳，蔡 震，刘庆川

（中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳 110000）

1 引言

上世纪90 年代以后，单芯片集成度不断提高，I/O 引脚数急剧增加，功耗也随之增大，为满足新的发展需要，BGA（Ball Grid Array Package，球栅阵列封装）作为一种新的封装形式应运而生。最近20 年间，国内涌现出大量的关于BGA 的研究，尤其2000年到2005 年之间发表了许多高引用数的文章，较为全面地探讨了BGA 技术的优势，推动了后续研究工作的开展。行业内最关注的是BGA 的可靠性问题，从应力-热损伤到疲劳、加速试验、强化试验、焊点形貌、界面时效演化等主题层层展开[1-4]。提出了“填充加固”、“缺陷检查”、“失效机理”、“热应力仿真”、“寿命预测”、“高速电性能仿真”等诸多具体技术范畴。直至现在，“可靠性”、“空洞”、“应力”、“高频特性”等方向[5-6]，仍然是国内BGA 研究的热点。基于已有的成果，本研究偏重于BGA 球栅阵列的制备过程，结合试验分析，介绍三种有代表性的方法，阐述它们的植球原理及成球的基本形貌，对比每种植球方法的特点，比较不同焊球制备方法在平面度和剪切力等方面的表现。

2 试验条件及要求

试验采用7×11 阵列PCB 板，焊盘直径0.63mm，焊盘中心距为1.27mm；使用Sn63Pb37 锡铅焊球和Sn10Pb90 高铅焊球。焊球的固化工艺选用回流焊，回流温度曲线如图1 所示。使其峰值温度略高于Sn63Pb37 熔点。固化后焊球的高度为0.6±0.1mm，焊球为0.76 mm。

图1 回流温度曲线

3 球栅阵列制备方法

3.1 “助焊剂-锡铅焊球”植球法

助焊剂植球如图2 所示。它是先在焊盘上均匀刷一层助焊剂，再通过钢网将锡球放置在助焊剂上，之后进行回流固化。……