LGA载板类封装解决方案

一、产品概述

LGA（Land Grid Array，栅格阵列封装）是一种表面贴装封装技术，其核心特征是通过芯片底部排列成网格状的金属焊盘（触点）与PCB板实现电气连接。与传统引脚封装（如QFP、DIP）不同，LGA的引脚位于芯片底部而非侧面，且无突出引脚，而是通过压力接触或焊接与PCB连接。这种设计显著提升了引脚密度、电气性能和机械可靠性，同时降低了封装体积，成为高性能芯片的主流封装形式之一。

二、产品应用

LGA载板类封装凭借其高密度、高可靠性和优异的电气性能，广泛应用于以下领域：

1. 计算机与服务器CPU
   • 代表产品：英特尔LGA 1700（12/13代酷睿）、LGA 1851（新一代平台）；AMD LGA 1718（Ryzen Threadripper系列）、LGA 4094（EPYC服务器系列）。
   • 特点：支持数千个触点，满足高功率密度和复杂信号传输需求；采用有机基板（如BT树脂）承载芯片，顶部金属顶盖（IHS）用于散热和保护。
2. 系统级封装（SiP）与多芯片模块（MCM）
   • 代表产品：苹果M1 Ultra芯片载板、高端FPGA、AI加速卡。
   • 特点：集成多个芯片（如CPU、GPU、内存）通过硅中介层或EMIB技术互联，实现功能完整的子系统，适用于异质集成场景。
3. 射频与微波器件
   • 代表产品：功率放大器、低噪声放大器、射频开关。
   • 特点：采用陶瓷基板（如氧化铝或氮化铝）实现低损耗、高热导率；严格阻抗控制满足高频信号传输需求。
4. 传感器与微机电系统（MEMS）
   • 代表产品：压力传感器、加速度计、陀螺仪。
   • 特点：带腔体封装保护敏感结构，顶部金属盖或带孔盖子允许介质交互，满足气密性要求。
5. 工业与汽车电子
   • 代表产品：工控MCU、汽车控制器、功率模块驱动IC。
   • 特点：满足车规级（AEC-Q100）或工业级温度范围（-40℃~125℃），封装材料耐恶劣环境（温度、湿度、振动）。
6. 消费电子与物联网
   • 代表产品：智能手机、智能穿戴设备、物联网模块。
   • 特点：小型化、低成本、高集成度，支持SMT自动化生产，简化制造流程。

三、技术特性

1. 高引脚密度与小型化
   • LGA通过底部网格状焊盘排列，支持更高I/O数量，适用于高集成度芯片设计。例如，服务器CPU的LGA 4677封装引脚数达4677个，远超传统QFP封装。
   • 封装体积显著缩小，如华宇电子的LGA-24L/LGA-56L封装通过3D堆叠技术实现芯片小型化，空间利用率提升30%以上。
2. 优异的电气性能
   • 焊盘直接贴装PCB，信号路径缩短，干扰降低，适合高速信号传输（如高频射频器件）。
   • 倒装芯片（Flip-Chip）LGA技术通过芯片表面凸块直接连接基板，互联路径更短，电气性能更优，支持更高功率密度。
3. 高可靠性与机械稳定性
   • 无引脚结构消除引脚变形或断裂风险，焊点高度降低，抗振动、抗弯曲、抗跌落性能提升。例如，工业级LGA封装通过MIL-STD-883K标准测试，振动耐受性达20G。
   • 陶瓷LGA封装采用气密封装，满足高可靠性需求（如医疗电子、航空航天）。
4. 散热优化
   • 底部金属焊盘直接接触PCB，热传导效率提升；服务器CPU的LGA封装通过金属顶盖（IHS）和散热膏实现均匀散热，功率密度支持达100W/cm²以上。
5. 材料与工艺创新
   • 基板材料：塑料LGA（成本低，消费电子主流）、陶瓷LGA（高频、气密性场景）、层压板LGA（CPU/高端芯片常用，如BT树脂、ABF材料）。
   • 焊接工艺：引线键合（传统工艺）与倒装芯片（高性能主流）并存，再流焊接技术确保焊点强度。
   • 测试技术：LGA芯片测试座支持高精度电气测试，具备可调电压/电流输出、导热散热设计，确保测试稳定性。
6. 自动化生产兼容性
   • LGA封装适合SMT贴片工艺，支持大规模自动化生产，降低制造成本。例如，华宇电子通过自主研发的3D编带机、指纹识别分选设备提升生产效率。

四、发展趋势

• 高密度化：触点间距持续缩小（如从1.0mm降至0.4mm），支持更多I/O数量。
• 材料升级：采用更高玻璃化转变温度（Tg）的基板材料，提升耐热性。
• 异质集成：结合SiP、MCM技术，实现多芯片模块的高密度集成。
• 新兴领域拓展：从传统电子向医疗电子、航空航天、新能源等领域渗透。