bgacsp封装技术

bgacsp封装技术内容摘要：

SP 的 IC载体基片是用多层布线陶瓷或多层布线层压树脂板制成的。 采用倒装片的陶瓷基片 CSP 产品结构示意 图如图 2；采用引线键合的树脂基片 CSP 产品的典型结构 示意如图 3。 3． 3 引线框架 CSP 引线框架 CSP，使用类似常规塑封电路的引线框架，只是它的尺寸要小些，厚度也薄，并且它的指状焊盘伸人到了芯片内部区域。 引线框架 CSP 多采用引线键合 (金丝球焊 )来实现芯片焊盘与引线框架 CSP 焊盘的连接。 它的加工过程与常规塑封电路加工过程完全一样，它是最容易形成规模生产的。 引线框架 CSP 产品的典型结构示意图如图 4。 3． 4 圆片级 CSP 圆片级 CSP，是先在圆片上进行封装，并以圆片的形式进行测试，老化筛选，其后再 将圆片分割成单一的 CSP 电路。 3． 5 叠层 CSP 把两个或两个以上芯片重叠粘附在一个基片上，再封装起来而构成的 CSP 称为叠层 CSP。 在叠层 CSP 中，如果芯片焊盘和 CSP 焊盘的连接是用键合引线来实现的，下层的芯片就要比上层芯片大一些，在装片时，就可以使下层芯片的焊盘露出来，以便于进行引线键合。 在叠层 CSP 中，也可以将引线键合技术和倒装片键合技术组合起来使用。 如上层采用倒装片芯片，下层采用引线键合芯片。 引线键合叠层 CSP 结构示意图如图 5；倒装片键合叠层CSP 结构示意图如图 6。 4 CSP 产品的封装工艺 流程 目前， CSP 产品的品种很多，封装类型也很多，因而具体的封装工艺也很多。 不同类型的CSP 产品有不同的封装工艺，一些典型的 CSP 产品的封装工艺流程如下： 4． 1 柔性基片 CSP 产品的封装工艺流程 柔性基片 CSP 产品，它的芯片焊盘与基片焊盘问的连接方式可以是倒装片键合、 TAB 键合、引线键合。 采用的连接方式不同，封装工艺也不同。 (1)采用倒装片键合的柔性基片 CSP 的封装工艺流程 圆片 → 二次布线 (焊盘再分布 ) →( 减薄 )形成凸点 → 划片 → 倒装片键合 → 模塑包封 →( 在基片上安装焊球 ) → 测试、筛选 → 激光 打标 (2)采用 TAB 键合的柔性基片 CSP 产品的封装工艺流程 圆片 →( 在圆片上制作凸点 )减薄、划片 →TAB 内焊点键合 (把引线键合在柔性基片上 ) →TAB 键合线切割成型 →TAB 外焊点键合 → 模塑包封 →( 在基片上安装焊球 ) → 测试 → 筛选→ 激光打标 (3)采用引线键合的柔性基片 CSP 产品的封装工艺流程 圆片 → 减薄、划片 → 芯片键合 → 引线键合 → 模塑包封 →( 在基片上安装焊球 ) → 测试、筛选→ 激光打标 4． 2 硬质基片 CSP产品的封装工艺流程 硬质基片 CSP 产品封装工艺与柔性基片的封装工艺一样，芯片焊盘与基片焊 盘之间的连接也可以是倒装片键合、 TAB键合、引线键合。 它的工艺流程与柔性基片 CSP 的完全相同，只是由于采用的基片材料不同，因此，在具体操作时会有较大的差别。 4． 3 引线框架 CSP 产品的封装工艺流程 引线框架 CSP 产品的封装工艺与传统的塑封工艺完全相同，只是使用的引线框架要小一些，也要薄一些。 因此，对操作就有一些特别的要求，以免造成框架变形。 引线框架 CSP产品的封装工艺流程如下： 圆片 → 减薄、划片 → 芯片键合 → 引线键合 → 模塑包封 → 电镀 → 切筛、引线成型 → 测试 → 筛选 → 激光打标 4． 4 圆片级 CSP 产品的 封装工艺流程 (1)在圆片上制作接触器的圆片级 CSP 的封装工艺流程； 圆片 → 二次布线 → 减薄 → 在圆片上制作接触器 → 接触器电镀 → 测试、筛选 → 划片 → 激光打标 (2)在圆片上制作焊球的圆片级 CSP 的封装工艺流程 圆片 → 二次布线 → 减薄 → 在圆片上制作焊球 → 模塑包封或表面涂敷 → 测试、筛选 → 划片 →激光打标 4． 5 叠层 CSP 产品的封装工艺流程 叠层 CSP 产品使用的基片一般是硬质基片。 (1)采用引线键合的叠层 CSP 的封装工艺流程； 圆片 → 减薄、划片 → 芯片键合 → 引线键合 → 包封 → 在基片上安装焊球 → 测试 → 筛选 → 激 光打标 采用引线键合的 CSP 产品，下面一层的芯片尺寸最大，上面一层的最小。 芯片键合时，多层芯片可以同时固化 (导电胶装片 )，也可以分步固化；引线键合时，先键合下面一层的引线，后键合上面一层的引线。 (2)采用倒装片的叠层 CSP 产品的封装工艺流程 圆片 → 二次布线 → 减薄、制作凸点 → 划片 → 倒装键合 →( 下填充 )包封 → 在基片上安装焊球→ 测试 → 筛选 → 激光打标 在叠层 CSP 中，如果是把倒装片键合和引线键合组合起来使用。 在封装时，先要进行芯片键合和倒装片键合，再进行引线键合。 5 开发 CSP 产品需要解决的一些技术问题 5． 1 CSP 产品的标准化问题 CSP 是近几年才出现的一种集成电路的封装形式，目前已有上百种 CSP 产品，并且还在不断出现一些新的品种。 尽管如此， CSP 技术还是处于发展的初期阶段，因此还没有形成统一的标准。 不同的厂家生产不同的 CSP 产品。 一些公司在推出自己的产品时，也推出了自己的产品标准。 这些标准包括：产品的尺寸 (长、宽、厚度 )、焊球间距、焊球数等。 Sharp公司的 CSP 产品的标准有如表 表 2。 在我国，要开发 CSP 产品，也需要建立一个统一的标准，以便帮助我们自己的 CSP 产品的开发和应用。 5． 2 CSP 产品的封装技术问题 在 CSP 中，集成电路芯片焊盘与封装基片焊盘的连接方式主要有三种：倒装片键合、 TAB键合、引线键合，因此，开发 CSP 产品需要开发的封装技术就可以分为三类。 5． 2． 1 开发倒装片键合 CSP 产品需要开发的封装技术 (a)二次布线技术 二次布线，就是把 IC的周边焊盘再分布成间距为 200微米左右的阵列焊盘。 在对芯片焊盘进行再分布时，同时也形成了再分布焊盘的电镀通道。 (b)凸点形成 (电镀金凸点或焊料凸点 )技术。 在再分布的芯片焊盘上形成凸点。 (c)倒装片键合技术。 把 带有凸点的芯片面朝下键合在基片上。 (d)包封技术。 包封时，由于包封的材料厚度薄，空洞、裂纹的存在会更严重的影响电路的可靠性。 因此，在包封时要减少甚至避免孔洞、裂纹的出现。 另外，还要提高材料的抗水汽渗透能力。 因此，在 CSP 产品的包封中，不仅要提高包封技术，还要使用性能更好的包封材料。 (e)焊球安装技术。 在基片下面安装焊球。 (f)在开发叠层倒装片 CSP 产品中，还需要开发多层倒装片键合技术。 5． 2． 2 开发引线键合 CSP 产品需要开发的封装技术 目前，有不少的 CSP 产品 (40％左右 )是使 用引线键合技术来实现芯片焊盘和封装外壳引出焊盘间的连接的。 开发引线键合 CSP 产品需要开发如下一些封装技术。 (a)短引线键合技术 在基片封装 CSP 中，封装基片比芯片尺寸稍大 (大 1mm左右 )；在引线框架 CSP 中，引线框架的键合焊盘伸到了芯片上面，在键合时，键合线都很短，而且弧线很低。 而在键合引线很短时，键合引线的弧线控制很困难。 (b)包封技术 在引线键合 CSP 的包封中，不仅要解决倒装片 CSP 包封中的有关技术问题，还要解决包封的冲丝问题。 (c)焊球安装技术。 (d)在开发叠层引线键合 CSP 的产 品中，还需要开发多层引线的键合技术。 5． 2． 3 开发 TAB 键合 CSP 产品需要开发的封装技术 (a)TAB 键合技术。 (b)包封技术。 (c)焊球安装技术。 5． 2． 4 开发圆片级 CSP 产品需要开发的新技术 (a)二次布线技术。 (b)焊球制作技术。 (c)包封技术。 (d)圆片级测试和筛选技术。 (e)圆片划片技术。 5． 3 与 CSP 产品相关的材料问题 要开发 CSP 产品，还必须解决与 CSP 封装相关的材料问题。 5． 3． 1 CSP 产品的封装基片 在 CSP 产品的封装中，需要使用高密度 多层布线的柔性基片、层压树脂基片、陶瓷基片。 这些基片的制造难度相当大。 要生产这类基片，需要开发相关的技术。 同时，为了保证CSP 产品的长期可靠性，在选择材料或开发新材料时，还要考虑到这些材料的热膨胀系数应与硅片的相匹配。 5． 3． 2 包封材料 由于 CSP 产品的尺寸小，在产品中，包封材料在各处的厚度都小。 为了避免在恶劣环境下失效，包封材料的气密性或与被包封的各种材料的粘附性必须良好；有好的抗潮气穿透能力，与硅片的热膨胀匹配；以及一些其它的相关性能。 5． 4 CSP 的价格问题 CSP 产品的价格也是一个重要 的问题。 目前， CSP 产品的价格都比较贵，是一般产品的一倍以上。 为了降低价格，需要开发一些新工艺、新技术、新材料，以降低制造成本，从而降低 CSP 的价格。 5． 5 组装 CSP 产品的印制板问题 组装 CSP 产品的印制板，其制造难度是相当大的，它不仅需要技术，而且需要经验，还要使用新材料。 目前，世界上只有为数不多的几个厂家可以制造这类印制板。 主要困难在于：布线的线条窄，间距窄，还要制作一定数量的通孔，表面的平整性要求也较高。 在选择材料时还要考虑到热膨胀性能。 5． 6 CSP 产品的市场问题 目前，国内的 CSP 市 场完全被外国公司和外资企业控制，国内企业产品要进入这个市场也是相当困难的。 要进入 CSP 市场，首先是要开发出适销对路的产品，其次是要提高和保持产品的质量，还必须要及时供货，并且价格要便宜。 6 关于开发我国 CSP 技术的几点建议 CSP 技术是为产品的更新换代提出来的，该技术一开发成功，就很快用于了产品的生产。 经过短短几年，它就成为了集成电路重要的封装技术之一。 而且，该技术还在迅速发展。 近几年， CSP 产品的产量增长很快，预计在今后的几年，还将高速增长。 在 2020年， CSP产品的产量已达到 50多亿只，接近 BGA的 产量，年产值已达 20多亿美圆。 近几年 CSP产品的统计和近两年 CSP 产品预测情况如表 3： 从表中可以看出， CSP 产品的增长速度是很快的，并且，它是以取代其它集成电路封装形式占领市场的。 目前的 PC市场容量达一千亿只， CSP 产品仅占有 IC 市场的二十分之一。 随着 CSP 技术的进一步开发，它会越来越多的取代其它的产品而占领更多的市场份额。 在我国， CSP 的市场 (手机、掌上电脑、薄型电脑等等 )很大。 但是，这个市场目前完全被国外公司和外资公司占据。 随着 CSP 产品应用范围的进一步扩大，市场还将增大。 如果我们自己有 CSP 技术，我们就可以在国内的市场上占有一席之地。 为了国家，为了民族，我们应该开展我们的 CSP 技术。 但是，开发 CSP 技术，困难很多，它涉及的范围宽、技术难度大。 因此，要开发 CSP 技术，需要有一批单位协同动作，还需要有足够的资金。 为此，我们有如下几点建议： 6． 1 建立 CSP 技术推进协会 CSP 技术是一项系统技术，它涉及封装材料、封装工艺、应用材料、应用工艺等，为了完成 CSP 技术的开发，需要材料研究部门、材料制造部门、封装研究部门、 CSP 产品应用部门、印制板制造部门等相关的各个部门协同努力。 为了协调这些部门的开发研究工作，需要有一定的组织形式。 建立 CSP 技术堆进协会 (或其它的组织形式 )应是一种可行的办法。 推进协会主要是领导、推动、协调、检查各部门的研究工作，以期加快 CSP 的开发研究和推广应用，使我国 CSP 产品的生产质量和能力得到迅速提高，从而可生产出高质量、高可靠性的 CSP 产品，满足国内市场 及军事方面的应用。 6． 2 建立 CSP 技术重点研究室 为了开发 CSP 技术，可建立一定数量的 CSP 技术研究室；模塑包封材料研究室、柔性基片材料研究室、高密度树脂基片研究室、高密度多层布线陶瓷基片研究室、 CSP 产品封装研究室、高密度印制板研究室、 CSP 产品组装研究室、 CSP 标准化研究室、 CSP 产品可靠性研究室等。 而且，一种类型的研究室应有两个以上，以使研究室之间互相竞争和互相促 进，从而可保证和加快 CSP 技术的开发和应用。 6． 3 需要国家投入足够的资金 CSP 技术，是一项有一定难度的高新技术。 有一些技术 是我们现在就有的，但需要提高；有一些技术是我们现在还没有的，需要开发。 并且，要实现这些技术，都需要购买先进的设备，而这些设备都比较贵。 另外，在进行技术开发时，需要投入一定的人力和物力；再进行试验时，。