BGA和QFP之间的比较及发展趋势简介

通过60年代IC（集成电路）开始蓬勃发展的通孔技术（THT）逐渐被第一代SMT（表面贴装技术）取代，这种技术最早出现在舞台上80年代随着LSI在70年代后期的快速发展。外围封装已经成为以QFP（四方扁平封装）为例的电子封装的主流。 90年代见证了QFP的精细推销，引领了板装配技术以应对许多挑战。尽管有细间距技术（FPT）的出现，但是板间电路组件的间距低于0.4mm仍然存在许多应该处理的技术问题。作为最佳解决方案，第二代SMT在90年代的前阶段发布，即BGA（球栅阵列）封装。然后，芯片级封装（CSP）成为人们在20世纪90年代的焦点。特别是当使用倒装芯片（FC）技术时，PBGA（塑料球栅阵列）开始应用于超级计算机和工作站并逐渐变得实用。第三代SMT是直接芯片组装（DCA），由于在可靠性，成本和KGD等方面的限制，仅适用于特殊领域。近年来，晶圆级封装（WLP）和先进的FC参与了第三代SMT兼容半导体多引脚和高性能的要求。因此，可以得出结论，21世纪的IC封装将朝着高密度，细间距，高柔韧性，高可靠性和多样性的趋势发展。因此，了解QFP和BGA之间的差异及其发展趋势具有重要意义。

塑料四方扁平封装（PQFP）

PQFP显然具有IC封装市场的竞争优势。如今，由于其高附加值，电子封装正朝着封装BGA，CSP和超细间距QFP发展。随着引脚数不断上升，如果引脚间距小于0.5mm，如果引脚数高于200，则就300引脚的封装而言，引脚间距约为0.3mm。引脚间距越小，产品损耗将呈指数上升。随着引脚间距变小，桥接焊接将更容易发生。如果引脚间距为0.3mm，即使是一些直径小于15μm的颗粒也会带来焊球，这是桥接的常见原因。控制焊膏粒径更为重要。一旦引脚间距变小，就必须控制引线平面度和间距公差。当谈到QFP时，尺寸（40mm 2 ），引脚数（360）和间距（0.3mm）已达到极限。

显然，QFP很容易进行测试和重新设计，可以看到QFP上的所有线索。

BGA

•BGA和QFP之间的比较

典型的BGA组件非常耐用，即使它们不小心落在地板上也仍然可以用于装配，这对PQFP来说是不可能的程度。 BGA封装的主要优点在于其阵列形式，一般而言，BGA组件能够在与QFP组件相同的单位区域内提供更多I/O.每当I/O计数超过250时，BGA占用的空间总是小于QFP。由于BGA通常具有比QFP更大的间距，因此BGA元件更容易安装，从而将产生相对高的效率。当在装配前测试与包装有关的缺陷时，装配失败率可低于1ppm。到目前为止，BGA组装面临的最大挑战在于与封装相关的缺陷问题可能源于缺少焊球，湿度敏感性，运输过程中的碰撞以及回流焊接过程中的过度翘曲。焊球尺寸方面存在巨大偏差，这是焊球间体积偏差的两倍或三倍。双焊球可能存在于焊点的位置，并且存在与金属化有关的缺陷，例如焊球和元件焊盘之间的焊接不充分。由于技术原因，BGA组装允许最低的缺陷率（ppm）。

BGA封装的结构比QFP具有更短的引线，具有相同的功能和性能，从而实现BGA封装的出色电气性能。然而，BGA结构的最大缺陷在于其成本。在层压板和与基板承载部件相关的树脂成本方面，BGA具有比QFP更高的成本。 BT树脂，陶瓷和聚酰亚胺树脂载体含有较高成本的原始组分，而QFP含有塑料模塑树脂和金属板引线框架，成本低。由于细线电路和化学处理技术，阵列载体具有相当大的成本。此外，与QFP和BGA封装相比，高输出成型模具和模压机设备可以采用更少的封装技术程序。一旦量产，BGA封装成本将降低，但不可能降至QFP。

就BGA封装成本而言，BGA封装包含合适数量的I/O引脚将是最普遍的。这种类型的封装包含封装载体侧面的所有电路，并且没有调节通孔。因此，BGA封装必须承担额外费用。然而，BGA封装的极高组装效率可以在本地弥补其高成本的缺点。从经济价值的角度来看，当I/O引脚小于200时，QFP工作正常。当I/O引脚超过200时，QFP不工作，可以应用多种类型的BGA封装，从而实现BGA封装的广泛应用。

•检查和BGA封装的返工

BGA检查和返工也是一种逐渐成熟的技术。虽然可以检查，但BGA需要高精度设备，如X射线成像系统。

BGA组件隐藏了它们在封装下的连接，导致返工的难度大于带引线的元件。周边。有关BGA返工的主要问题包括：可拆卸部件损坏，更换部件损坏，电路板和相邻部件过热，局部加热和清洁导致的电路板翘曲以及某些部件的制造。返工必须考虑以下问题：芯片温度，返工周期内元件的温度分布和电路板温度分布。如果所有必要的设备都需要购买，BGA返工台将因以下原因而成本高昂：
a。只修改一个短路或开路缺陷是不可能的，并且必须对BGA的所有装配缺陷进行返工。
b。返工比QFP更难实施，需要增加设备投资。
c。返工后的BGA元件不能再用于QFP元件。

因此，BGA封装的批量生产源于装配缺陷的减少，确保了高通过率。

•清洁BGA封装

BGA封装的突出缺点在于它们无法清除阵列封装底部留下的焊剂。到目前为止，具有大量引脚的BGA元件的尺寸约为45mm2。因此，清洁问题变得如此重要。 BGA清洗要求必须清除所有助焊剂和焊膏，因为它们可能导致电力故障或信号在高功率应用中泄漏到地面。

发展趋势

可以预见，铅值低于200的PQFP将成为主要的封装技术。当铅的数量超过350时，QFP不可能被广泛应用。有两种类型的封装技术可作为I/O引脚从200到300的元件的竞争对手。因此，间距小于0.5mm的QFP封装技术肯定会被BGA封装取代。