微电子概论结课论文-集成电路芯片封装技术的发展前景

1、 微电子概论结课论文 学 院： 化工学院 年级专业： 制药111 姓 名： 孟 岭 学 号： 110102124 完成日期： 2012年12月21日 集成电路芯片封装技术的发展前景 CSP封装技术一、 CSP技术的特点及分类1.1 CSP技术的特点根据J-STD-012标准的定义，CSP是指封装尺寸不超过裸芯片1.2倍的一种先进的封装形式。CSP实际上是在原有芯片封装技术尤其是BGA小型化过程中形成的，有人称之为BGA，因此它自然地具有BGA封装技术的许多优点。（1）封装尺寸小，可满足高密封装CSP是目前体积最小的VLSI封装之一，引脚数相同的CSP封装与QFP、BGA尺寸。在各种相同尺寸的芯

2、片封装中，CSP可容纳的引脚数最多，适宜进行多引脚数封装，甚至可以应用在I/O数超过2000的高性能芯片上。（2）电学性能优良CSP的内部布线长度比QFP或BGA的布线长度短得多，寄生引线电容、引线电阻及引线电感均很小，从而使信号传输延迟大为缩短。CSP的存取时间比QFP或BGA短1/51/6左右，同时CSP的抗噪能力强，开关噪声只有DIP的1/2。这些主要电学性能指标已经接近裸芯片的水平，在时钟频率已超过双G的高速通信领域，LSI芯片的CSP将是十分理想的选择。（3）测试、筛选、老化容易MCM技术是当今最高效、最先进的高密度封装之一，其技术核心是采用裸芯片安装，优点是无内部芯片封装延迟及大幅

3、度提高了组件封装密度，因此未来市场令人乐观。（4）散热性能优良CSP封装通过焊球与PCB连接，由于接触面积大，所以芯片在运行时所产生的热量可以很容易地传导到PCB上并散发出去；而传统的TSOP方式中，芯片是通过引脚焊在PCB上的，焊点和pcb板的接触面积小，使芯片向PCB板散热就相对困难。测试结果表明，通过传导方式的散热量可占到80%以上。（5）封装内无需填料大多数CSP封装中凸点和热塑性粘合剂的弹性很好，不会因晶片与基底热膨胀系数不同而造成应力，因此也就不必在底部填料，省去了填料时间和填料费用，这在传统的SMT封装中是不可能的。（6）制造工艺、设备的兼容性好 CSP与现有的SMT工艺和基础设

4、备的兼容性好，而且它的引脚间距完全符合当前使用的SMT标准，无需对PCB进行专门设计，而且组装容易，因此完全可以利用现有的半导体工艺设备、组装技术组织生产。1.2 CSP的基本结构及分类CSP的结构主要有4部分：IC芯片，互连层，焊球，保护层。互连层是通过载带自动焊接、引线键合、倒装芯片等方法来实现芯片与焊球之间内部连接的，是CSP封装的关键组成部分。目前全球有50多家IC厂商生产各种结构的CSP产品。根据目前各厂商的开发情况，可将CSP封装分为下列5种主要类别：（1）柔性基板封装由美国Tessera公司开发的CSP封装。主要由IC芯片、载带、粘接层、凸点等构成。载带是用聚酰亚胺和铜箔组成。它

5、的主要特点是结构简单，可靠性高，安装方便，可利用原有的TAB设备焊接。（2）刚性基板封装由日本Toshiba公司开发的这类CSP封装,实际上就是一种陶瓷基板薄型封装。它主要由芯片、氧化铝基板、铜凸点和树脂构成。通过倒装焊、树脂填充和打印3个步骤完成。它的封装效率可达到75，是相同尺寸的TQFP的2.5倍。（3）引线框架式CSP封装由日本Fujitsu公司开发的此类CSP封装。它分为Tape-LOC和MF-LOC两种形式，将芯片安装在引线框架上，引线框架作为外引脚，因此不需要制作焊料凸点，可实现芯片与外部的互连。（4）圆片级CSP封装由ChipScale公司开发的封装。它是在圆片前道工序完成后，

6、直接对圆片利用半导体工艺进行后续组件封装，利用划片槽构造周边互连，再切割分离成单个器件。它有以下特点：相当于裸片大小的小型组件；以圆片为单位的加工成本；加工精度高。（5）微小模塑型CSP由日本三菱电机公司开发的CSP结构。它主要由IC芯片、模塑的树脂和凸点等构成。芯片上的焊区通过在芯片上的金属布线与凸点实现互连，整个芯片浇铸在树脂上，只留下外部触点。二、CSP封装技术展望尽管CSP具有众多的优点，但作为一种新型的封装技术，难免还存在着一些不完善之处。1、标准化每个公司都有自己的发展战略，任何新技术都会存在标准化不够的问题。尤其当各种不同形式的CSP融入成熟产品中时，标准化是一个极大的障碍。CS

7、P迫切需要标准化，设计人员都希望封装有统一的规格，而不必进行个体设计。为了实现这一目标，器件必须规范外型尺寸、电特性参数和引脚面积等，只有采用全球通行的封装标准，它的效果才最理想。2、可靠性可靠性测试已经成为微电子产品设计和制造一个重要环节。CSP常常应用在VLSI芯片的制备中，返修成本比低端的QFP要高，CSP的系统可靠性要比采用传统的SMT封装更敏感，因此可靠性问题至关重要。虽然汽车及工业电子产品对封装要求不高，但要能适应恶劣的环境，例如在高温、高湿下工作，可靠性就是一个主要问题。3、成本价格始终是影响产品市场竞争力的最敏感因素之一。尽管从长远来看，更小更薄、高性价比的CSP封装成本比其他

8、封装每年下降幅度要大，但在短期内攻克成本这个障碍仍是一个较大的挑战。目前CSP是价格比较高，其高密度光板的可用性、测试隐藏的焊接点所存在的困难、对返修技术的生疏、生产批量大小以及涉及局部修改的问题，都影响了产品系统级的价格比常规的BGA器件或TSOPTSSOPSSOP器件成本要高。但是随着技术的发展、设备的改进，价格将会不断下降。目前许多制造商正在积极采取措施降低CSP价格以满足日益增长的市场需求。随着便携产品小型化、OEM厂商组装能力的提高及硅片工艺成本的不断下降，圆片级CSP封装又是在晶圆片上进行的，因而在成本方面具有较强的竞争力，是最具价格优势的CSP封装形式，并将最终成为性能价格比最高的封装。三、CSP的未来发展趋势技术走向终端产品的尺寸会影响便携式产品的市场同时也驱动着CSP的市场。要为用户提供性能最高和尺寸最小的产品，CSP是最佳的封装形式。由于现有封装形式的优点各有千秋，实现各种封装的优势互补及资源有效整合是目前可以采用的快速、低成本的提高IC产品性能的一条途径。对高性价比的追求是圆片级CSP被广泛运用的驱动力。近年来WLP封装因其寄生参数小、性能高且尺寸更小、成本不断下降的优势，越来越受到业界的重视。WLP从晶圆片开始到做出器件，整个工艺流程一起完成，并可利用现有的标准SMT设