复杂的集成电路正在向千兆赫,高时钟频率发展;与此同时宽频带还要求增加引出端的数目。为此类集成电路准备的封装必须具有比目前的封装形式具有更为精细的连接线,具有更好的电气和热学性能。一种翻转芯片球引出端阵列（FC-BGA,flip-chip ball grid array）封装可以满足这些要求（参看插图）。

---- 翻转芯片的键合技术和其它传统键合技术例如连接线键合,带式自动键合技术相比较,具有许多重要的优点。这些优点有：多层次连接线,低的寄生电阻和电感;可以在芯片的中心部位安排许多个接地和接电源的连接突起的阵列。而FC-BGA封装由于芯片是以突起的焊球做连接,更综合具有以下特性;1,精细的设计规则;2,低阻抗和低介质损耗;3,匹配的阻抗;4,低的接地和接电源连线电感;5,低电感的去偶合电容;6,低热阻;7,良好的装配性能和二次封装可靠性。

---- 1,600 根引出端的FC-BGA封装堪称为系统集成芯片的一种先进封装。它的衬底用的是玻璃陶瓷材料。封装的外形尺寸为42.5×42.5mm,球形引出端阵列的节距为1.00mm。它的设计规则为：线条和间距的宽度为70 / 70μm,穿孔和标记台阶的直径分别为100 / 130μm。有17层导电层。

---- 目前built-up衬底的使用比较普遍。它的设计规则为：线宽和间距为30 / 30μm;穿孔和标记台阶的直径分别为50 / 100μm。核心部分有四层导电层,前部和后部各有三层built-up形成的层（即3-4-3结构）。

---- 玻璃陶瓷作衬底比built-up衬底在布线方面具有较好的性能,因为前者的穿孔可以叠加,后者目前的技术水平只能做成错开的穿孔。玻璃陶瓷作衬底可以做较多的导电层;而built-up衬底只能在前、后各做四层。

---- Built-up衬底价格比较便宜,但只适用于焊接突起阵列的节距比较粗的场合,目前节距须大于208μm,焊料的融点温度也不能太高。玻璃陶瓷衬底适合于焊接突起阵列的节距较小的情况,可以小于200μm;可以使用较高融点的焊料,或无铅焊料。目前生产的具有最高集成度的器件,在17平方毫米面积的芯片上有将近11,000个突起,突起阵列的节距为153μm。信号线之间的距离为39μm。

---- 使用无铅焊料对于阿尔法粒子损伤的抵抗能力比较强。在芯片的背面直接装有使用树脂做的热均匀器,树脂的导热率为10 W /mK。

---- 封装的性能

---- 对于为千兆赫器件考虑采用FC-BGA封装的封装设计师来说,最关心的问题是信号完整性,和电源 / 接地的可靠性。曾经对一个2000引出端的FC-BGA进行过性能测试,用Spice模拟过其信号的完整性。此封装的尺寸为46×46mm,球阵列的节距为1.0mm。衬底材料为玻璃陶瓷。

---- 使用低压差分信号( LVDS, low-voltage differential signal ) 线作为高速串接数据信号连接以减少共模噪音。在进行Spice模拟时使用了500对LVDS传输线,传输线的特征阻抗为50Ω。

---- 模拟结果显示在3-GHz条件下波形良好,只是由于阻抗损耗和介质损耗波形稍有变形。交叉干扰也可以接受,内部热阻仍为0.4°C / W。