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csp(chip scale package),是芯片級封裝的意思。csp封裝最新一代的內存芯片封裝技術,其技術性能又有新的提升。csp封裝可以讓芯片積與封裝積之比超過1:1.14,已經相當接近1:1的理想情況,絶對尺寸也僅有32平方毫米,約為普通的bga的1/3,僅僅相當於tsop內存芯片積的1/6。與bga封裝相比,同等空間下csp封裝可以將存儲容量提高三倍。
csp封裝內存不但積小,同時也更薄,其金屬基到散熱的最有效散熱路徑僅有0.2毫米,大大提高內存芯片在長時間運行的可靠性,綫路阻抗顯著減小,芯片速度也隨之得到大幅度提高。
csp封裝內存芯片的中心引腳形式有效地縮短信號的傳導距離,其衰減隨之減少,芯片的抗擾、抗噪性能也能得到大幅提升,這也使得csp的存取時間比bga改善15%-20%。在csp的封裝方式中,內存顆粒是通過一個個錫球焊接在pcb上,由於焊點和pcb的接觸積較大,所以內存芯片在運行中所産生的熱量可以很容易地傳導到pcb上散出去。csp封裝可以從背散熱,且熱效率良好,csp的熱阻為35℃/w,而tsop熱阻40℃/w。 |
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CSP(Chip Scale Package)封裝,是芯片級封裝的意思。csp封裝最新一代的內存芯片封裝技術,其技術性能又有新的提升。CSP封csp封裝裝可以讓芯片積與封裝積之比超過1:1.14,已經相當接近1:1的理想情況,絶對尺寸也僅有32平方毫米,約為普通的BGA的1/3,僅僅相當於TSOP內存芯片積的1/6。與BGA封裝相比,同等空間下csp封裝可以將存儲容量提高三倍。
這封裝形式是由日本三菱公司在1994年提出來的。對於CSP,有多定義:日本電子工業協會把CSP定義為芯片積與封裝當面表面反面方面正面迎面滿面封面地面路面世面平面斜面前面下面四面十面一面洗心革面方方面面面貌面容面色面目面面俱到積之比大於80%的封裝;美國國防部元器件供應中心的J-STK-012標把CSP定義為LSI封裝産品的積小於或等於LSI芯片積的120%的封裝;下電子工業公司將之定義為LSI封裝産品的邊長與封裝芯片的邊長的差小於Imm的産品等。這些定義雖然有些差別,但都指出CSP産品的主要特點:封裝尺寸小。
csp封裝內存不但積小,同時也更薄,其金屬基到散熱的最有效散熱路徑僅有0.2毫米,大大提高內存芯片在長時間運行的可靠性,綫路阻抗顯著減小,芯片速度也隨之得到大幅度提高。
csp封裝內存芯片的中心引腳形式有效地縮短信號的傳導距離,其衰減隨之減少,芯片的抗擾、抗噪性能也能得到大幅提升,這也使得CSP的存取時間比BGA改善15%-20%。在CSP的封裝方式中,內存顆粒是通過一個個錫球焊接在PCB上,由於焊點和PCB的接觸積較大,所以內存芯片在運行中所産生的熱量可以很容易地傳導到PCB上散出去。csp封裝可以從背散熱,且熱效率良好,CSP的熱阻為35℃/W,而TSOP熱阻40℃/W。
CSP技術是在電子産品的更新換代時提出來的,它的目的是在使用大芯片(芯片功能更多,性能更好,芯片更雜)替代以前的小芯片時,其封裝占用印刷的積保持不變或更小。正是由於CSP産品的封裝小、薄,因此它的手持式移動電子設備中迅速獲得應用。在1996年8月,日本Sharp公司就開始批量生産CSP産品;在1996年9月,日本索尼公司開始用日本TI和NEC公司提供的CSP産品組裝攝像機;在1997年,美國也開始生産CSP産品。世界上有十公司可以提供CSP産品,各類CSP産品品多達一百以上。 |
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CSP是最先進的集成電路封裝形式,它具有如下一些特點:
①積小。在各種封裝中,CSP是積最小,厚度最小,因而是積最小的封裝。在輸入/輸出端數相同的情況下,它的積不到0.5mm間距QFP的十分之一,是BGA(或PGA)的三分之一到十分之一。因此,在組裝時它占用印木板的積小,從而可提高印木板的組裝密度,厚度薄,可用於薄形電子産品的組裝;
②輸入/輸出端數可以很多。在相同尺寸的各類封裝中,CSP的輸入/輸出端數可以做得更多。例如,對於40mm×40mm的封裝,QFP的輸入/輸出端數最多為304個,BGA的可以做到600-700個,而CSP的很容易達到1000個。雖然目前的CSP還主要用於少輸入/輸出端數電路的封裝。
③電性能好。CSP內部的芯片與封裝外殼綫間的互連綫的長度比QFP或BGA短得多,因而寄生參數小,信號傳輸延遲時間短,有利於改善電路的高頻性能。
④熱性能好。CSP很薄,芯片産生的熱可以很短的通道傳到外界。通過空氣對流或安裝散熱器的辦法可以對芯片進行有效的散熱。
⑤CSP不僅積小,而且重量輕,它的重量是相同引綫數的QFP的五分之一以下,比BGA的少得更多。這對於航空、航天,以及對重量有嚴格要求的産品應是極為有利的
⑥CSP電路,跟其它封裝的電路一樣,是可以進行測試、老化篩選的,因而可以淘汰掉早期失效的電路,提高電路的可靠性;另外,CSP也可以是氣密封裝的,因而可保持氣密封裝電路的優點。
⑦CSP産品,它的封裝輸入/輸出端(焊球、凸點或金屬條)是在封裝的底部或當面表面反面方面正面迎面滿面封面地面路面世面平面斜面前面下面四面十面一面洗心革面方方面面面貌面容面色面目面面俱到,適用於當面表面反面方面正面迎面滿面封面地面路面世面平面斜面前面下面四面十面一面洗心革面方方面面面貌面容面色面目面面俱到安裝。 |
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CSP産品已有100多,封裝類型也多,主要有如下五:
1、柔性基片CSP
柔性基片CSP的IC載基片是用柔性材料成的,主要是塑料薄膜。在薄膜上作有多層金屬綫。用TAB鍵的CSP,使用周邊焊盤芯片。
2、硬質基片CSP
硬質基片CSP的IC載基片是用多層綫陶瓷或多層綫層壓樹脂節制制度成的。
3、引綫框架CSP
引綫框架CSP,使用類似常規塑封電路的引綫框架,是它的尺寸要小些,厚度也薄,且它的指狀焊盤伸人到芯片內部區域。引綫框架CSP多用引綫鍵(金絲球焊)來實現芯片焊盤與引綫框架CSP焊盤的連接。它的加工過程與常規塑封電路加工過程完全一樣,它是最容易形成規模生産的。
4、圓片級CSP
圓片級CSP,是先在圓片上進行封裝,以圓片的形式進行測試,老化篩選,其再將圓片分割成單一的CSP電路。
5、疊層CSP
把兩個或兩個以上芯片重疊粘附在一個基片上,再封裝起來而構成的CSP稱為疊層CSP。在疊層CSP中,如果芯片焊盤和CSP焊盤的連接是用鍵引綫來實現的,下層的芯片就要比上層芯片大一些,在裝片時,就可以使下層芯片的焊盤露出來,以便於進行引綫鍵。在疊層CSP中,也可以將引綫鍵技術和倒裝片鍵技術組起來使用。如上層用倒裝片芯片,下層用引綫鍵芯片。 |
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CSP産品的品很多,封裝類型也很多,因而具的封裝工藝也很多。不同類型的CSP産品有不同的封裝工藝,一些典型的CSP産品的封裝工藝流程如下:
1 、柔性基片CSP産品的封裝工藝流程
柔性基片CSP産品,它的芯片焊盤與基片焊盤問的連接方式可以是倒裝片鍵、TAB鍵、引綫鍵。用的連接方式不同,封裝工藝也不同。
(1)用倒裝片鍵的柔性基片CSP的封裝工藝流程
圓片→二次綫(焊盤再分佈) →(減薄)形成凸點→片→倒裝片鍵→模塑包封→(在基片上安裝焊球) →測試、篩選→激光打標
(2)用TAB鍵的柔性基片CSP産品的封裝工藝流程
圓片→(在圓片上作凸點)減薄、片→TAB內焊點鍵(把引綫鍵在柔性基片上) →TAB鍵綫切割成型→TAB外焊點鍵→模塑包封→(在基片上安裝焊球)
→測試→篩選→激光打標
(3)用引綫鍵的柔性基片CSP産品的封裝工藝流程
圓片→減薄、片→芯片鍵→引綫鍵→模塑包封→(在基片上安裝焊球) →測試、篩選→激光打標
2、硬質基片CSP産品的封裝工藝流程
硬質基片CSP産品封裝工藝與柔性基片的封裝工藝一樣,芯片焊盤與基片焊盤之間的連接也可以是倒裝片鍵、TAB鍵、引綫鍵。它的工藝流程與柔性基片CSP的完全相同,是由於用的基片材料不同,因此,在具操作時會有較大的差別。
3 、引綫框架CSP産品的封裝工藝流程
引綫框架CSP産品的封裝工藝與傳統的塑封工藝完全相同,是使用的引綫框架要小一些,也要薄一些。因此,對操作就有一些特的要求,以免造成框架變形。引綫框架CSP産品的封裝工藝流程如下:
圓片→減薄、片→芯片鍵→引綫鍵→模塑包封→電鍍→切篩、引綫成型→測試→篩選→激光打標
4、 圓片級CSP産品的封裝工藝流程
(1)在圓片上作接觸器的圓片級CSP的封裝工藝流程;
圓片→二次綫→減薄→在圓片上作接觸器→接觸器電鍍→測試、篩選→片→激光打標
(2)在圓片上作焊球的圓片級CSP的封裝工藝流程
圓片→二次綫→減薄→在圓片上作焊球→模塑包封或姓涂涂姓涂氏涂公涂家涂吾涂月敷→測試、篩選→片→激光打標
5 、疊層CSP産品的封裝工藝流程
疊層CSP産品使用的基片一般是硬質基片。
(1)用引綫鍵的疊層CSP的封裝工藝流程;
圓片→減薄、片→芯片鍵→引綫鍵→包封→在基片上安裝焊球→測試→篩選→激光打標
用引綫鍵的CSP産品,下面一層的芯片尺寸最大,上一層的最小。芯片鍵時,多層芯片可以同時固化(導電膠裝片),也可以分步固化;引綫鍵時,先鍵下面一層的引綫,鍵上一層的引綫。
(2)用倒裝片的疊層CSP産品的封裝工藝流程
圓片→二次綫→減薄、作凸點→片→倒裝鍵→(下填充)包封→在基片上安裝焊球→測試→篩選→激光打標
在疊層CSP中,如果是把倒裝片鍵和引綫鍵組起來使用。在封裝時,先要進行芯片鍵和倒裝片鍵,再進行引綫鍵。 |
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1、CSP産品的標化問題
CSP是近年出現的一種集成電路的封裝形式,目前已有上百CSP産品,且還在不斷出現一些新的品。儘管如此,CSP技術還是處於展的初期階段,因此還沒有形成統一的標。不同的學家全家家庭家乡生産不同的CSP産品。一些公司在推出自己的産品時,也推出自己的産品標。這些標包括:産品的尺寸(長、寬、厚度)、焊球間距、焊球數等。Sharp公司的CSP産品的標有如1、2。
在我國,要開CSP産品,也需要建立一個統一的標,以便幫助我們自己的CSP産品的開和應用。
2、CSP産品的封裝技術問題
在CSP中,集成電路芯片焊盤與封裝基片焊盤的連接方式主要有三:倒裝片鍵、TAB鍵、引綫鍵,因此,開CSP産品需要開的封裝技術就可以分為三類。
① 開倒裝片鍵CSP産品需要開的封裝技術
(a)二次綫技術 二次綫,就是把IC的周邊焊盤再分佈成間距為200微米左右的陣列焊盤。在對芯片焊盤進行再分佈時,同時也形成再分佈焊盤的電鍍通道。
(b)凸點形成(電鍍金凸點或焊料凸點)技術。在再分佈的芯片焊盤上形成凸點。
(c)倒裝片鍵技術。
把帶有凸點的芯片朝下鍵在基片上。
(d)包封技術。
包封時,由於包封的材料厚度薄,空洞、裂紋的存在會更嚴重的影響電路的可靠性。因此,在包封時要減少甚至避免孔洞、裂紋的出現。另外,還要提高材料的抗水汽滲透能力。因此,在CSP産品的包封中,不僅要提高包封技術,還要使用性能更好的包封材料。
(e)焊球安裝技術。
在基片下面安裝焊球。
(f)在開疊層倒裝片CSP産品中,還需要開多層倒裝片鍵技術。
② 開引綫鍵CSP産品需要開的封裝技術
目前,有不少的CSP産品(40%左右)是使用引綫鍵技術來實現芯片焊盤和封裝外殼引出焊盤間的連接的。開引綫鍵CSP産品需要開如下一些封裝技術。
(a)短引綫鍵技術
在基片封裝CSP中,封裝基片比芯片尺寸稍大(大1mm左右);在引綫框架CSP中,引綫框架的鍵焊盤伸到芯片上,在鍵時,鍵綫都很短,而且弧綫很低。而在鍵引綫很短時,鍵引綫的弧綫控很難。
(b)包封技術
在引綫鍵CSP的包封中,不僅要解决倒裝片CSP包封中的有關技術問題,還要解决包封的衝絲問題。
(c)焊球安裝技術。
(d)在開疊層引綫鍵CSP的産品中,還需要開多層引綫的鍵技術。
③開TAB鍵CSP産品需要開的封裝技術
(a)TAB鍵技術。
(b)包封技術。
(c)焊球安裝技術。
④開圓片級CSP産品需要開的新技術
(a)二次綫技術。
(b)焊球作技術。
(c)包封技術。
(d)圓片級測試和篩選技術。
(e)圓片片技術。
3、與CSP産品相關的材料問題
要開CSP産品,還必須解决與csp封裝相關的材料問題。
①CSP産品的封裝基片
在CSP産品的封裝中,需要使用高密度多層綫的柔性基片、層壓樹脂基片、陶瓷基片。這些基片的製造難度相當大。要生産這類基片,需要開相關的技術。同時,為保證CSP産品的長期可靠性,在選擇材料或開新材料時,還要考慮到這些材料的熱膨脹數應與硅片的相匹配。
②包封材料
由於CSP産品的尺寸小,在産品中,包封材料在各處的厚度都小。為避免在惡劣環境下失效,包封材料的氣密性或與被包封的各種材料的粘附性必須良好;有好的抗潮氣穿透能力,與硅片的熱膨脹匹配;以及一些其它的相關性能。
4 、CSP的價格問題
CSP産品的價格也是一個重要的問題。目前,CSP産品的價格都比較貴,是一般産品的一倍以上。為降低價格,需要開一些新工藝、新技術、新材料,以降低製造成本,從而降低CSP的價格。
5、組裝CSP産品的印木板問題
組裝CSP産品的印木板,其製造難度是相當大的,它不僅需要技術,而且需要經驗,還要使用新材料。目前,世界上衹有為數不多的幾個學家全家家庭家乡可以製造這類印木板。主要難在於:綫的綫條窄,間距窄,還要作一定數量的通孔,當面表面反面方面正面迎面滿面封面地面路面世面平面斜面前面下面四面十面一面洗心革面方方面面面貌面容面色面目面面俱到的平整性要求也較高。在選擇材料時還要考慮到熱膨脹性能。
6、CSP産品的市場問題
國內的CSP市場完全被外國公司和外資企業控,國內企業産品要進入這個市場也是相當難的。要進入CSP市場,首先是要開出適銷對路的産品,其次是要提高和保持産品的質量,還必須要及時供貨,且價格要便宜。 |