90年代前半期美國提出了第二代表面組裝技術的IC封裝技術--BGA（球柵陣列封裝），其進一步的小型封裝為CSP（芯片規模封裝），在20世紀90年代末成為人們關注的焦點。

球柵陣列封裝（BGA）

典型的球柵陣列封裝（BGA）是非常耐用的，如圖1所示。一旦被掉落到地板上之后，BGA可進行組裝。這對PQFP封裝來說，在某種程度上是不可能的。BGA的先進性為面積陣列形式，通常情況下較QFP在每一面積中提供較多的I/O數（如圖2所示）。當I/O數大于250時，BGA所占用的空間總是小于QFP，由于BGA的引線間距通常較類似的QFP寬松，組裝工藝較易，從而產生較高的效率。如果在組裝前測定與封裝相關的缺陷，那么此面積陣列封裝第一次通過的組裝效率可接近于小于1ppm/線水平。目前，BGA組裝最大的問題是與封裝相關的缺陷問題，這些問題可能起因于焊球丟失、濕敏性、裝運破壞及回流焊期間過度的翹曲。球尺寸方面存在非常大的變化，是大約從球到球的容積差異的2至3倍。一個焊點位置上雙層焊球及與金屬化相關的缺陷，諸如球和元件焊盤之間的貧焊。由于工藝問題，BGA組裝的最堅固的制造工藝提供最低的缺陷。然而，目前的組裝問題仍困擾著面積陣列封裝制造業。這不足為怪，由于BGA封裝正常的成熟周期還未完成。

BGA封裝的構造為在通常情況下，具有比等效的QFP較短的引線長度，因此具有較好的電性能。不過BGA構造引起的最大缺陷之一為成本問題，BGA較QFP昂貴的主要原因是與元件載體基板有關的疊層板和樹脂的成本。BT樹脂、陶瓷和聚酰亞胺樹脂載體比QFPs包含有更昂貴的原始配料，而QFPs包含有低成本的模塑樹脂和金屬薄片引線框架。面積陣列載體的生產成本非常昂貴，是由于細線電路和化學處理工藝的緣故。另外，QFPs能夠使用的封裝硅材料與BGA封裝工藝相比，其工藝步驟所要求的高輸出精整壓模和多腔模壓較少。一旦形成高容積，面積陣列封裝的成本將下降，但也許不會下降到QFP的成本狀況。

就BGA封裝的成本而言，有發展前景的例外情況就是適中的I/O數，即單層腔體向下型BGA封裝。在此類型的陣列中，封裝載體的焊球邊緣上，所有的電路無須通孔。因此，對每個BGA封裝而言，成本較高。BGA封裝極具優勢的組裝效率將局部地彌補了這一差異。然而，當QFP適用時，在經濟價值方面認為BGA只有在下列條件下將是合理的。低于200I/Os時，QFPs是適用的，相對來說易于組裝。但高于200I/Os時，情況正好是相反的。而當QFP不適用時，這種狀況將促使BGA廣泛的使用。并且極具可能的情況是高引線元件，使用高于200I/Os的BGA封裝。

BGA封裝的檢查與返修

BGA的檢查和返修也是日趨成熟的技術。雖然可進行成品的檢查，但是要求精密的設備諸如X射線成像系統或超聲顯微鏡系統。隨著整個BGA封裝生產周期和經驗的不斷成熟，通過統計抽樣檢查所發現的問題會越來越少，從而使生產效率逐步提高。

返修也是一個值得考慮的問題，BGA的返修主要是由于與元件相關的各種缺陷，因此同完成良好的制造工藝關系重大。因為連接頭位于封裝體的下面，返修比周邊上有引線器件的明接頭困難得多。BGA返修方面的一些關鍵性的問題為：對拆卸部件的損壞，對替換部件的損壞，板與相鄰元件過熱，因局部加熱出現板的翹曲，適當部位的清洗和制備。返修需要考慮的問題包括：芯片溫度，返修周期內元件上的溫度分布及板的溫度分布。如果所有需要的裝置都要購買的話，BGA返修臺的費用將是非常昂貴的。

清洗

BGA封裝的不利因素就是不能恰當地把位于陣列封裝底部的板表面的焊劑廢料洗掉。目前，高管腳數的面陣列封裝在尺寸大小方面接近于45mm ，因此，清洗問題變得相當關鍵。清洗要求使用的各種焊劑和焊膏可導致電失效，并且在高功率應用中接地的性號會發生泄漏。為了減少殘存于封裝體底部未清除的焊劑廢料而導致的問題，要求在大面積陣列封裝應用中，使用免清洗焊劑/焊膏。采用各種溶劑的清洗系統可適當地清洗BGA封裝體的底部，但是將面臨各種環境限制和過高的成本問題。

BGA的各種規格

目前適用的幾種規格的BGA封裝類型包括：塑料過模BGA（PBGA），有機帶式載體BGA（TBGA），陶瓷BGA（CBGA），陶瓷柱狀陣列（CGA），腔體型BGA，包括熱增強及芯片腔體朝下型，金屬體BGA（MBGA）。一般認為，TBGA、CGA、CBGA封裝使用高熔融焊料合金（10Sn/90Pb），而大部分別的BGAs使用低熔融共晶焊料63Sn/37Pb或接近于低共熔的62Sn/36Pb/2Ag焊料合金。

有效性（利用率）

概括地說，在過去幾年中已通用的高于208個管腳、間距為0.5mm款式的QFPs ，應用范圍不夠廣泛，更高管腳數的QFPs包括256個管腳、間距0.4mm，304個管腳、間距0.4mm的各個品種，應用范圍也不夠廣泛。大部分QFPs為塑料和陶瓷殼體款式，通常各類塑料型器件適合于較高的引線數。另外，兩種較少使用的QFP類型為密封TAB型和金屬殼體型（高熱損耗）。隨著QFP封裝引線數的增加，其殼體尺寸急劇地增加，可以替代封裝尺寸增加的是更進一步縮減引線間距。一些商用的0.3mm間距的器件已獲得成功，但是有限的封裝有效性和非常密的組裝工藝已防礙著大規模的器件組裝。通用的QFPs產品來源很多，包括IBM、Intel、Shinko、Seiko、Olin、Swire、IPAC 和Motorola 等公司。

BGAs在高于200I/O數水平的各種各樣的類型中是通用的，在塑料BGAs中，通用的封裝規格包括225、256、313、352、361和400I/O數的各種元件。各種熱增強型面陣列封裝包括479和503個管腳的類型。腔體向下型BGAs目前適用的為204、208、240、256、312、352、432、479、560和596等各種款式。提供的TBGAs的類型的管腳數分別為：240、342、432、647和736，并且可安裝散熱片或在封裝的后背部粘附一個金屬板。CBGAs典型地使用于非常高的管腳數的各種應用，并且一般為高于1000I/O數。為了獲得高的熱損耗問題的解決，近年來已開展進行兩種金屬殼體型BGAs的嘗試。通用的BGAs封裝產品的供應商主要包括：IBM、Motorola 、Citizen 、LSI Logic 、Amkor、 Anam 、Cassia、SAT、AT&T、National Semiconductor 、Olin and ASE 等公司。

發展趨勢

可預見，未來一段時間里，引線數低于200的PQFP將成為主要的封裝技術。當引線數高于350時，QFPs要得到廣泛的應用是不可能的。在200到300I/O的各類器件之間，將繼續存在兩個封裝技術領域之間的競爭。因此，小于0.5mm的QFP封裝工藝將被極具吸引力的BGAs封裝工藝所代替。然而，與PQFPs較適中的8%的年增長率相比較，BGA的年增長率將增大為每年25%。