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CSP封裝

CSP(Chip Scale Package)封裝，是芯片級(jí)封裝的意思。CSP封裝最新一代的內(nèi)存芯片封裝技術(shù)，其技術(shù)性能又有了新的提升。CSP封裝可以讓芯片面積與封裝面積之比超過1:1.14，已經(jīng)相當(dāng)接近1:1的理想情況，絕對(duì)尺寸也僅有32平方毫米，約為普通的BGA的1/3，僅僅相當(dāng)于TSOP內(nèi)存芯片面積的1/6。與BGA封裝相比，同等空間下CSP封裝可以將存儲(chǔ)容量提高三倍。

 

ara-title level-2" label-module="para-title" style="clear: both; zoom: 1; overflow: hidden; border-left-width: 12px; border-left-style: solid; border-left-color: rgb(79, 156, 238); line-height: 24px; font-size: 22px; font-family: 'Microsoft YaHei', SimHei, Verdana; margin: 35px 0px 15px -30px; position: relative; color: rgb(51, 51, 51); widows: 1; background: url(http://baike.bdimg.com/static/wiki-lemma/normal/resource/img/paraTitle-line_c5e6d61.png) rgb(255, 255, 255);">

nitial; background-attachment: initial; background-size: initial; background-origin: initial; background-clip: initial; background-position: initial; background-repeat: initial;">封裝形式

編輯
ap: break-word; color: rgb(51, 51, 51); margin-bottom: 15px; text-indent: 2em; line-height: 24px; zoom: 1; font-family: arial, 宋體, sans-serif; widows: 1; background-color: rgb(255, 255, 255);">這種封裝形式是由日本三菱公司在1994年提出來的。對(duì)于CSP，有
picture text-pic layout-right" style="border-style: solid; border-color: rgb(224, 224, 224); overflow: hidden; margin: 0px 0px 3px; position: relative; float: right; clear: right; width: 220px;">
isplay: block; color: rgb(85, 85, 85); font-size: 12px; text-indent: 0px; font-family: 宋體; word-wrap: break-word; word-break: break-all; line-height: 15px; padding: 8px 7px; min-height: 12px; border-top-width: 1px; border-top-style: solid; border-top-color: rgb(224, 224, 224);">
多種定義：日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)把CSP定義為芯片面積與封裝體面積之比大于80%的封裝；美國(guó)國(guó)防部元器件供應(yīng)中心的J-STK-012標(biāo)準(zhǔn)把CSP定義為LSI封裝產(chǎn)品的面積小于或等于LSI芯片面積的120%的封裝；松下電子工業(yè)公司將之定義為L(zhǎng)SI封裝產(chǎn)品的邊長(zhǎng)與封裝芯片的邊長(zhǎng)的差小于Imm的產(chǎn)品等。這些定義雖然有些差別，但都指出了CSP產(chǎn)品的主要特點(diǎn)：封裝體尺寸小。
CSP封裝內(nèi)存不但體積小，同時(shí)也更薄，其金屬基板到散熱體的最有效散熱路徑僅有0.2毫米，大大提高了內(nèi)存芯片在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后的可靠性，線路阻抗顯著減小，芯片速度也隨之得到大幅度提高。
CSP封裝內(nèi)存芯片的中心引腳形式有效地縮短了信號(hào)的傳導(dǎo)距離，其衰減隨之減少，芯片的抗干擾、抗噪性能也能得到大幅提升，這也使得CSP的存取時(shí)間比BGA改善15%-20%。在CSP的封裝方式中，內(nèi)存顆粒是通過一個(gè)個(gè)錫球焊接在PCB板上，由于焊點(diǎn)和PCB板的接觸面積較大，所以內(nèi)存芯片在運(yùn)行中所產(chǎn)生的熱量可以很容易地傳導(dǎo)到PCB板上并散發(fā)出去。CSP封裝可以從背面散熱，且熱效率良好，CSP的熱阻為35℃/W，而TSOP熱阻40℃/W。
CSP技術(shù)是在電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代時(shí)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，芯片更復(fù)雜)替代以前的小芯片時(shí)，其封裝體占用印刷板的面積保持不變或更小。正是由于CSP產(chǎn)品的封裝體小、薄，因此它的手持式移動(dòng)電子設(shè)備中迅速獲得了應(yīng)用。在1996年8月，日本Sharp公司就開始了批量生產(chǎn)CSP產(chǎn)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產(chǎn)品組裝攝像機(jī)；在1997年，美國(guó)也開始生產(chǎn)CSP產(chǎn)品。世界上有幾十家公司可以提供CSP產(chǎn)品，各類CSP產(chǎn)品品種多達(dá)一百種以上。
ist" style="position: relative; color: rgb(51, 51, 51); font-family: arial, 宋體, sans-serif; font-size: 12px; line-height: 18px; widows: 1; background-color: rgb(255, 255, 255);">

產(chǎn)品特點(diǎn)

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CSP是最先進(jìn)的集成電路封裝形式，它具有如下一些特點(diǎn)：
①體積小
在各種封裝中，CSP是面積最小，厚度最小，因而是體積最小的封裝。在輸入/輸出端數(shù)相同的情況下，它的面積不到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(shí)它占用印制板的面積小，從而可提高印制板的組裝密度，厚度薄，可用于薄形電子產(chǎn)品的組裝；
②輸入/輸出端數(shù)可以很多
在相同尺寸的各類封裝中，CSP的輸入/輸出端數(shù)可以做得更多。例如，對(duì)于40mm×40mm的封裝，QFP的輸入/輸出端數(shù)最多為304個(gè)，BGA的可以做到600-700個(gè)，而CSP的很容易達(dá)到1000個(gè)。雖然目前的CSP還主要用于少輸入/輸出端數(shù)電路的封裝。
③電性能好
CSP內(nèi)部的芯片與封裝外殼布線間的互連線的長(zhǎng)度比QFP或BGA短得多，因而寄生參數(shù)小，信號(hào)傳輸延遲時(shí)間短，有利于改善電路的高頻性能。
④熱性能好
CSP很薄，芯片產(chǎn)生的熱可以很短的通道傳到外界。通過空氣對(duì)流或安裝散熱器的辦法可以對(duì)芯片進(jìn)行有效的散熱。
⑤CSP不僅體積小，而且重量輕
它的重量是相同引線數(shù)的QFP的五分之一以下，比BGA的少得更多。這對(duì)于航空、航天，以及對(duì)重量有嚴(yán)格要求的產(chǎn)品應(yīng)是極為有利的
⑥CSP電路
跟其它封裝的電路一樣，是可以進(jìn)行測(cè)試、老化篩選的，因而可以淘汰掉早期失效的電路，提高了電路的可靠性；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(yōu)點(diǎn)。
⑦CSP產(chǎn)品
它的封裝體輸入/輸出端(焊球、凸點(diǎn)或金屬條)是在封裝體的底部或表面，適用于表面安裝。

封裝分類

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CSP產(chǎn)品已有100多種，封裝類型也多，主要有如下五種：

柔性基片CSP

柔性基片CSP的IC載體基片是用柔性材料制成的，主要是塑料薄膜。在薄膜上制作有多層金屬布線。采用TAB鍵合的CSP，使用周邊焊盤芯片。

硬質(zhì)基片CSP

硬質(zhì)基片CSP的IC載體基片是用多層布線陶瓷或多層布線層壓樹脂板制成的。

引線框架CSP

引線框架CSP，使用類似常規(guī)塑封電路的引線框架，只是它的尺寸要小些，厚度也薄，并且它的指狀焊盤伸人到了芯片內(nèi)部區(qū)域。引線框架CSP多采用引線鍵合(金絲球焊)來實(shí)現(xiàn)芯片焊盤與引線框架CSP焊盤的連接。它的加工過程與常規(guī)塑封電路加工過程完全一樣，它是最容易形成規(guī)模生產(chǎn)的。

圓片級(jí)CSP

圓片級(jí)CSP，是先在圓片上進(jìn)行封裝，并以圓片的形式進(jìn)行測(cè)試，老化篩選，其后再將圓片分割成單一的CSP電路。

疊層CSP

把兩個(gè)或兩個(gè)以上芯片重疊粘附在一個(gè)基片上，再封裝起來而構(gòu)成的CSP稱為疊層CSP。在疊層CSP中，如果芯片焊盤和CSP焊盤的連接是用鍵合引線來實(shí)現(xiàn)的，下層的芯片就要比上層芯片大一些，在裝片時(shí)，就可以使下層芯片的焊盤露出來，以便于進(jìn)行引線鍵合。在疊層CSP中，也可以將引線鍵合技術(shù)和倒裝片鍵合技術(shù)組合起來使用。如上層采用倒裝片芯片，下層采用引線鍵合芯片。

工藝流程

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CSP產(chǎn)品的品種很多，封裝類型也很多，因而具體的封裝工藝也很多。不同類型的CSP產(chǎn)品有不同的封裝工藝，一些典型的CSP產(chǎn)品的封裝工藝流程如下：
柔性基片CSP產(chǎn)品的封裝工藝流程
柔性基片CSP產(chǎn)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合、TAB鍵合、引線鍵合。采用的連接方式不同，封裝工藝也不同。
(1)采用倒裝片鍵合的柔性基片CSP的封裝工藝流程
圓片→二次布線(焊盤再分布) →(減薄)形成凸點(diǎn)→劃片→倒裝片鍵合→模塑包封→(在基片上安裝焊球) →測(cè)試、篩選→激光打標(biāo)
(2)采用TAB鍵合的柔性基片CSP產(chǎn)品的封裝工藝流程
圓片→(在圓片上制作凸點(diǎn))減薄、劃片→TAB內(nèi)焊點(diǎn)鍵合(把引線鍵合在柔性基片上) →TAB鍵合線切割成型→TAB外焊點(diǎn)鍵合→模塑包封→(在基片上安裝焊球)
→測(cè)試→篩選→激光打標(biāo)
(3)采用引線鍵合的柔性基片CSP產(chǎn)品的封裝工藝流程
圓片→減薄、劃片→芯片鍵合→引線鍵合→模塑包封→(在基片上安裝焊球) →測(cè)試、篩選→激光打標(biāo)
硬質(zhì)基片CSP產(chǎn)品的封裝工藝流程
硬質(zhì)基片CSP產(chǎn)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合、TAB鍵合、引線鍵合。它的工藝流程與柔性基片CSP的完全相同，只是由于采用的基片材料不同，因此，在具體操作時(shí)會(huì)有較大的差別。
引線框架CSP產(chǎn)品的封裝工藝流程
引線框架CSP產(chǎn)品的封裝工藝與傳統(tǒng)的塑封工藝完全相同，只是使用的引線框架要小一些，也要薄一些。因此，對(duì)操作就有一些特別的要求，以免造成框架變形。引線框架CSP產(chǎn)品的封裝工藝流程如下：
圓片→減薄、劃片→芯片鍵合→引線鍵合→模塑包封→電鍍→切篩、引線成型→測(cè)試→篩選→激光打標(biāo)
圓片級(jí)CSP產(chǎn)品的封裝工藝流程
(1)在圓片上制作接觸器的圓片級(jí)CSP的封裝工藝流程；
圓片→二次布線→減薄→在圓片上制作接觸器→接觸器電鍍→測(cè)試、篩選→劃片→激光打標(biāo)
(2)在圓片上制作焊球的圓片級(jí)CSP的封裝工藝流程
圓片→二次布線→減薄→在圓片上制作焊球→模塑包封或表面涂敷→測(cè)試、篩選→劃片→激光打標(biāo)
疊層CSP產(chǎn)品的封裝工藝流程
疊層CSP產(chǎn)品使用的基片一般是硬質(zhì)基片。
(1)采用引線鍵合的疊層CSP的封裝工藝流程；
圓片→減薄、劃片→芯片鍵合→引線鍵合→包封→在基片上安裝焊球→測(cè)試→篩選→激光打標(biāo)
采用引線鍵合的CSP產(chǎn)品，下面一層的芯片尺寸最大，上面一層的最小。芯片鍵合時(shí)，多層芯片可以同時(shí)固化(導(dǎo)電膠裝片)，也可以分步固化；引線鍵合時(shí)，先鍵合下面一層的引線，后鍵合上面一層的引線。
(2)采用倒裝片的疊層CSP產(chǎn)品的封裝工藝流程
圓片→二次布線→減薄、制作凸點(diǎn)→劃片→倒裝鍵合→(下填充)包封→在基片上安裝焊球→測(cè)試→篩選→激光打標(biāo)
在疊層CSP中，如果是把倒裝片鍵合和引線鍵合組合起來使用。在封裝時(shí)，先要進(jìn)行芯片鍵合和倒裝片鍵合，再進(jìn)行引線鍵合。

技術(shù)問題

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CSP產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化問題
CSP是近幾年才出現(xiàn)的一種集成電路的封裝形式，目前已有上百種CSP產(chǎn)品，并且還在不斷出現(xiàn)一些新的品種。盡管如此，CSP技術(shù)還是處于發(fā)展的初期階段，因此還沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。不同的廠家生產(chǎn)不同的CSP產(chǎn)品。一些公司在推出自己的產(chǎn)品時(shí)，也推出了自己的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)包括：產(chǎn)品的尺寸(長(zhǎng)、寬、厚度)、焊球間距、焊球數(shù)等。Sharp公司的CSP產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)有如表1、表2。
在我國(guó)，要開發(fā)CSP產(chǎn)品，也需要建立一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以便幫助我們自己的CSP產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。
CSP產(chǎn)品的封裝技術(shù)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種：倒裝片鍵合、TAB鍵合、引線鍵合，因此，開發(fā)CSP產(chǎn)品需要開發(fā)的封裝技術(shù)就可以分為三類。
① 開發(fā)倒裝片鍵合CSP產(chǎn)品需要開發(fā)的封裝技術(shù)
(a)二次布線技術(shù) 二次布線，就是把IC的周邊焊盤再分布成間距為200微米左右的陣列焊盤。在對(duì)芯片焊盤進(jìn)行再分布時(shí)，同時(shí)也形成了再分布焊盤的電鍍通道。
(b)凸點(diǎn)形成(電鍍金凸點(diǎn)或焊料凸點(diǎn))技術(shù)。在再分布的芯片焊盤上形成凸點(diǎn)。
(c)倒裝片鍵合技術(shù)。
把帶有凸點(diǎn)的芯片面朝下鍵合在基片上。
(d)包封技術(shù)。
包封時(shí)，由于包封的材料厚度薄，空洞、裂紋的存在會(huì)更嚴(yán)重的影響電路的可靠性。因此，在包封時(shí)要減少甚至避免孔洞、裂紋的出現(xiàn)。另外，還要提高材料的抗水汽滲透能力。因此，在CSP產(chǎn)品的包封中，不僅要提高包封技術(shù)，還要使用性能更好的包封材料。
(e)焊球安裝技術(shù)。
在基片下面安裝焊球。
(f)在開發(fā)疊層倒裝片CSP產(chǎn)品中，還需要開發(fā)多層倒裝片鍵合技術(shù)。
② 開發(fā)引線鍵合CSP產(chǎn)品需要開發(fā)的封裝技術(shù)
目前，有不少的CSP產(chǎn)品(40%左右)是使用引線鍵合技術(shù)來實(shí)現(xiàn)芯片焊盤和封裝外殼引出焊盤間的連接的。開發(fā)引線鍵合CSP產(chǎn)品需要開發(fā)如下一些封裝技術(shù)。
(a)短引線鍵合技術(shù)
在基片封裝CSP中，封裝基片比芯片尺寸稍大(大1mm左右)；在引線框架CSP中，引線框架的鍵合焊盤伸到了芯片上面，在鍵合時(shí)，鍵合線都很短，而且弧線很低。而在鍵合引線很短時(shí)，鍵合引線的弧線控制很困難。
(b)包封技術(shù)
在引線鍵合CSP的包封中，不僅要解決倒裝片CSP包封中的有關(guān)技術(shù)問題，還要解決包封的沖絲問題。
(c)焊球安裝技術(shù)。
(d)在開發(fā)疊層引線鍵合CSP的產(chǎn)品中，還需要開發(fā)多層引線的鍵合技術(shù)。
③開發(fā)TAB鍵合CSP產(chǎn)品需要開發(fā)的封裝技術(shù)
(a)TAB鍵合技術(shù)。
(b)包封技術(shù)。
(c)焊球安裝技術(shù)。
④開發(fā)圓片級(jí)CSP產(chǎn)品需要開發(fā)的新技術(shù)
(a)二次布線技術(shù)。
(b)焊球制作技術(shù)。
(c)包封技術(shù)。
(d)圓片級(jí)測(cè)試和篩選技術(shù)。
(e)圓片劃片技術(shù)。
與CSP產(chǎn)品相關(guān)的材料問題
要開發(fā)CSP產(chǎn)品，還必須解決與CSP封裝相關(guān)的材料問題。
①CSP產(chǎn)品的封裝基片
在CSP產(chǎn)品的封裝中，需要使用高密度多層布線的柔性基片、層壓樹脂基片、陶瓷基片。這些基片的制造難度相當(dāng)大。要生產(chǎn)這類基片，需要開發(fā)相關(guān)的技術(shù)。同時(shí)，為了保證CSP產(chǎn)品的長(zhǎng)期可靠性，在選擇材料或開發(fā)新材料時(shí)，還要考慮到這些材料的熱膨脹系數(shù)應(yīng)與硅片的相匹配。
②包封材料
由于CSP產(chǎn)品的尺寸小，在產(chǎn)品中，包封材料在各處的厚度都小。為了避免在惡劣環(huán)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(guān)性能。
CSP的價(jià)格問題
CSP產(chǎn)品的價(jià)格也是一個(gè)重要的問題。目前，CSP產(chǎn)品的價(jià)格都比較貴，是一般產(chǎn)品的一倍以上。為了降低價(jià)格，需要開發(fā)一些新工藝、新技術(shù)、新材料，以降低制造成本，從而降低CSP的價(jià)格。
組裝CSP產(chǎn)品的印制板問題
組裝CSP產(chǎn)品的印制板，其制造難度是相當(dāng)大的，它不僅需要技術(shù)，而且需要經(jīng)驗(yàn)，還要使用新材料。目前，世界上只有為數(shù)不多的幾個(gè)廠家可以制造這類印制板。主要困難在于：布線的線條窄，間距窄，還要制作一定數(shù)量的通孔，表面的平整性要求也較高。在選擇材料時(shí)還要考慮到熱膨脹性能。
CSP產(chǎn)品的市場(chǎng)問題
國(guó)內(nèi)的CSP市場(chǎng)完全被外國(guó)公司和外資企業(yè)控制，國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品要進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng)也是相當(dāng)困難的。要進(jìn)入CSP市場(chǎng)，首先是要開發(fā)出適銷對(duì)路的產(chǎn)品，其次是要提高和保持產(chǎn)品的質(zhì)量，還必須要及時(shí)供貨，并且價(jià)格要便宜。

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