集成电路芯片封装第十九讲.ppt
先进封装技术,前课回顾,2、BGA返修工艺流程,、BGA质量检测范围与方法,3、CSP概念及分类,焊前检测-三角激光测量法：是否有脱落及尺寸一致性焊后检测-X射线检测法:对位误差和桥连等焊接缺陷,CSP技术应用现状,CSP封装具有轻、薄、短、小的特点，在便携式、低I/O数和低功率产品中的应用广泛，主要用于闪存（Flash Card）、RAM、DRAM存储器等产品中。目前，超过100家公司开发CSP产品：Amkor、Tessera、Chip-scale、Sharp等，市场潜力巨大。,ROM只读内存Read-Only Memory，一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。,RAM-Random Access Memory 随机存储器。存储单元内容可按需随意取出或存入，且存取速度与存储单元位置无关。在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。按照存储信息的不同，随机存储器又分为静态随机存储器（Static RAM,SRAM)和动态随机存储器（Dynamic RAM,DRAM)。,ROM与RAM,CSP技术存在的问题,【标准化】-市场准入机制：全球通行【可靠性】-系统可靠性要求高，可返修性及返修成本高。【成本】-价格影响市场竞争力【与CSP芯片配套的基板、安装】-技术成熟度,倒装芯片技术,倒装芯片技术（FCT）是直接通过芯片上呈阵列分布的凸点来实现芯片与封装衬底（基板）或PCB的互连的技术：裸芯片面朝下安装。用于裸芯片连接在基板上的FCT称为FCB，采用FC互连技术的芯片封装型式称为FCP。,倒装芯片技术的特点,FC采用阵列凸点结构，互连长度更短，互连电性能较之WB和TAB得到明显改善；FC将焊料凸点转移至芯片下面，具有更高的I/O引脚数；FC组装工艺与BGA类似，关键在于芯片凸点的对位，凸点越小、间距越密，对位越困难。芯片产生的热量可通过凸点直接传给封装基板，且裸芯片上面可外加散热器。,FC与BGA类似，对位需要借助专门的定位设备，但焊料凸点与焊盘间的表面张力可以提供一定的自对准效应，可适应较大范围的贴装偏差。FC技术广泛应用于CSP和常规BGA、PGA封装中，Intel的CPU芯片组常采用FC-PBGA和FC-PGA技术。,倒装芯片技术,PGA,FC与BGA、CSP的关系,FC既可用于一种裸芯片键合方式又是一种芯片封装互连方式，BGA和CSP是芯片封装类型；BGA是采用面阵列焊料凸点作互连引脚的芯片类型，BGA内部裸芯片的键合形式可采用FCB，但并非所有BGA都采用FCB方式。CSP是一类特殊的BGA技术，是采用FCB键合互连和FCP封装的微型BGA芯片；其封装面积与裸芯片面积比小于等于1.2，,FC、BGA与CSP的区别和联系,可控塌陷芯片连接-C4技术,可控塌陷芯片连接简称C4（Controlled Collapse Chip Connection)技术，是一种超精细的BGA型式。焊接过程中，位于芯片基板下面的焊料凸点高度发生改变，但变化值处于一定范围内。C4技术的焊料凸点可分布在芯片四周，也可全阵列分布，采用焊料为高熔点焊料合金，保证在焊接时焊点高度变化可控。,可控塌陷芯片连接-C4技术,可控塌陷芯片连接,C4元器件主要应用于CBGA和CCGA领域：组件具有优异的电性能和热性能 中等焊球间距下能支持极大的I/O数 不存在I/O焊盘尺寸限制：自对准 采用群焊技术，可进行大批量可靠装配 可实现最小的元器件尺寸和重量,直接芯片连接-DCA,DCA（Direct Chip Attach）技术也是一种超微细间距BGA形式，是将C4技术得到的裸芯片直接贴装在各类基板（PCB）上进行直接安装，且与SMT工艺相兼容：DCA与C4的异同点？目前，轻、薄、短、小的高密度电子整机都采用了C4技术和PCB-DCA技术。,胶黏剂连接的倒装芯片,胶黏剂连接倒装芯片（Flip Chip Adhesive Attachment，FCAA）存在很多型式，采用胶黏剂代替焊料，将芯片与有源电路连接在一起，胶黏剂可采用各向异性和各向同性的导电材料或非导电材料。基材选用范围通常包括陶瓷、PCB基板和柔性电路板、玻璃材料等。,倒装芯片的凸点技术,FC凸点可分为焊料凸点和非焊料凸点两类，其基本结构相一致，由IC、UBM和Bump组成。,UBM通常由粘附层、扩散阻挡层和浸润层（提高互连电性能）组成，通常采用溅射、蒸发和电镀等方法形成UBM。,凸点材料可分为焊料合金、金凸点和聚合物凸点三类，各类凸点采用的材料及其特点？,凸点制作方法：电镀凸点、印刷凸点和喷射凸点方法。,倒装芯片的凸点技术,FC的应用现状,目前，国内仍以采用传统的DIP、SOP、QFP、PLCC、CPGA等封装形式为技术主流，BGA、CSP技术等先进封装形式的应用还不够广泛。解决途径：【引进先进技术，以部分FC技术为突破口】【加强产学研结合，充分发挥大学人才优势】,晶圆级芯片尺寸封装技术,晶圆级封装（Wafer Level Package，WLP）以BGA技术为基础，是一种特殊类型的CSP封装型式，又称为圆片级芯片尺寸封装（WL-CSP），由IBM公司在1964年为其360主机系统引入焊料凸点技术时出现并不断发展起来。,芯片尺寸真正减小至IC芯片尺寸将芯片封装与制造融为一体,WLP芯片的制作工艺是在传统圆片制作工艺基础上增加薄膜再布线工艺和凸点制作工艺：采用两层BCB作为保护层和介质层，生产成本大幅降低：,薄膜再分布：通过薄膜技术将沿芯片周边分布的焊区转换为芯片表面上阵列分布的凸点焊区。,晶圆级芯片尺寸封装技术,薄膜再分布技术,钝化的圆片表面涂覆首层BCB,光刻老焊区,淀积金属薄膜制备金属导线连接焊区,溅射淀积、光刻UBM层,二次涂覆BCB,光刻新焊区窗口,电镀或印刷焊料合金,再流形成焊料凸点,WLP测试、打印、包装,凸点制作技术,WLP结构中的焊料凸点通常为球形，制备球栅阵列的方法一般有三种：【预制焊料球】【丝网印刷或模板印刷】【电化学淀积（电镀）】凸点质量要求：【焊球共面度好】【焊球合金成分均匀，回流特性一致性好】【焊球直径随间距变化】,WLP优点和应用局限性,【封装效率高：适应大直径晶圆片】【具有FCP和CSP的技术特点：轻薄短小】【引脚短，电、热性能好】【制作WLP的工艺成熟度高，不存在新工艺瓶颈】【符合当今的SMT技术潮流，适用SMT焊接工艺】,WLP的应用局限性,【WLP裸芯片焊盘不能引出，引脚数目有限制】【具体结构形式、封装工艺等有待优化】【可靠性数据积累有限，影响广泛推广】【成本相对较高】,半导体芯片技术发展趋势,国际半导体技术路线（ITRS）,未来发展趋势-SIP,
