工学BGA和CSP的封装技术
csp工艺技术
csp工艺技术CSP（Chip Scale Packaging），即芯片级封装技术，是一种先进的集成电路封装技术。
它的出现极大地推动了集成电路的快速发展，成为集成电路封装领域的重要技术。
CSP工艺技术是将芯片直接封装在其上的一种技术，封装的体积非常小，与芯片的尺寸相当，因此被称为芯片级封装。
由于CSP工艺技术的出现，不仅使芯片的封装体积显著减少，而且还提高了芯片的可靠性和性能。
CSP工艺技术的主要特点有以下几个方面：首先，CSP工艺技术使芯片的封装体积大大减小。
由于芯片和封装之间采用直接连接的方式，消除了传统封装中连接线的需要，使封装体积大大减小。
这不仅有利于集成电路的组装，还有助于减小电子产品的整体体积。
其次，CSP工艺技术提高了芯片的可靠性。
由于封装体积小，芯片与封装之间的连接线路更短，减小了电信号的传输延迟，提高了芯片的反应速度。
此外，CSP工艺技术还采用了先进的封装材料，具有良好的抗冲击性和耐热性，能够有效保护芯片的性能和稳定性。
再次，CSP工艺技术提高了芯片的性能。
CSP工艺技术使得芯片的电路布局更紧凑，电路元件之间的连接更短，减少了电阻和电感的损耗，提高了芯片的工作效率。
此外，CSP工艺技术还能够通过优化封装布局和材料的选择，进一步提高芯片的散热性能，提高芯片的工作频率和稳定性。
最后，CSP工艺技术提高了集成电路的制造效率。
CSP工艺技术采用了自动化的生产线和先进的制造设备，可以大大提高集成电路的生产效率。
同时，CSP工艺技术的应用还能够减少制造过程中的许多中间环节，降低了生产成本，提高了产品的市场竞争力。
总之，CSP工艺技术是一种先进的集成电路封装技术，通过直接将芯片封装在其上，实现了芯片级封装。
它的出现极大地推动了集成电路的快速发展，提高了芯片的可靠性和性能，提高了集成电路的制造效率。
随着科技的不断进步，CSP工艺技术将继续发展和创新，为电子产品的提升和发展带来更多的可能性。
微电子封装技术的研究现状及其应用展望
微电子封装技术的研究现状及其应用展望近年来，随着电子产品的快速普及和电子化程度的不断提高，微电子封装技术越来越引起人们的重视。
微电子封装技术主要是将电子器件、芯片及其他微型电子元器件封装在合适的封装材料中以保护它们免受机械损伤和外部环境的影响。
本文将分析现有微电子封装技术的研究现状，并探讨其未来的应用前景。
一、微电子封装技术的研究现状随着电子元器件不断地微型化、多功能化、高集成化和高可靠化，微电子封装技术越来越得到广泛的应用和发展。
在微电子封装技术中，主要有以下几种常用的封装方式：1. 线路板封装技术线路板封装技术（PCB）是较为常见的一种微电子封装技术。
这种方式主要利用印刷板制成印刷电路板，并通过它与芯片之间实现联系，使其具有一定能力。
通常，PCB 封装技术可用于集成电路和大多数微型传感器中的有效信号接口。
2. QFP 封装技术QFP 封装技术指的是方形封装技术，它是一种常见的微电子封装技术，这种技术的特点在于其实现方式非常灵活，具有高密度、高可靠的特点。
这种技术可以用于各种芯片、集成电路、传感器和其他各种微型电子元器件的封装。
3. BGA 封装技术BGA 封装技术指的是球格阵列封装技术，这种技术主要利用钎接技术将芯片连接到小球上。
BGA 封装技术常用于高密度封装尺寸的芯片和集成电路中，并具有高可靠和高信号性能等特点。
它目前被广泛应用于计算机芯片、消费电子、汽车电子、无人机和航空电子等领域中。
4. CSP 封装技术CSP 封装技术指的是芯片级封装技术，该技术是近年来发展起来的一种新型微电子封装技术，主要是使用钎接工艺将芯片封装在封装材料上。
CSP 封装技术具有极小的尺寸和高密度、高可靠性、高信号性能和高互连和生产效率等优点，因此，它被广泛地应用于各种电子元器件和集成电路中。
二、微电子封装技术的应用展望微电子封装技术具有比传统封装技术更高的密度、高速度、高可靠性和多功能的优点，因此，它的应用前景是广阔的。
FC、BGA、CSP三种封装技术。
最早的表面安装技术——倒装芯片封装技术（FC）形成于20世纪60年代，同时也是最早的球栅阵列封装技术（BGA）和最早的芯片规模封装技术（CSP）。
倒装芯片封装技术为1960年IBM公司所开发，为了降低成本，提高速度，提高组件可靠性，FC使用在第1层芯片与载板接合封装，封装方式为芯片正面朝下向基板，无需引线键合，形成最短电路，降低电阻；采用金属球连接，缩小了封装尺寸，改善电性表现，解决了BGA为增加引脚数而需扩大体积的困扰。
再者，FC通常应用在时脉较高的CPU或高频RF上，以获得更好的效能，与传统速度较慢的引线键合技术相比，FC更适合应用在高脚数、小型化、多功能、高速度趋势IC的产品中。
随着电子封装越来越趋于向更快、更小、更便宜的方向发展，要求缩小尺寸、增加性能的同时，必须降低成本。
这使封装业承受巨大的压力，面临的挑战就是传统SMD封装技术具有的优势以致向我们证实一场封装技术的革命。
2 IBM的FCIBM公司首次成功地实施直接芯片粘接技术（DCA），把铜球焊接到IC焊盘上，就像当今的BGA 封装结构。
图1示出了早期固态芯片倒装片示意图。
IBM公司继续采用铜球技术并寻求更高生产率的方法，最终选择的方案为锡-铅焊料的真空淀积。
为了形成被回流焊进入球凸点的柱状物，应通过掩模使焊料淀积。
由于淀积是在圆片级状况下完成的，因而此过程获得了良好的生产率。
这种凸点倒装芯片被称为C4技术（可控塌陷芯片连接）一直在IBM公司和别的生产厂家使用几十年，并保持着高的可靠性记录。
虽然C4在更快和更小方面显得格外突出，但是呈现出更节省成本方面的不足。
与C4相关的两个重要的经济问题是：形成凸点的成本和昂贵的陶瓷电路的各项要求。
然而，正确的形成凸点技术及连接技术能够提供更进一步探求较低成本的因素。
3 形成凸点技术凸点形成技术分为几个简单的类型，即淀积金属、机械焊接、基于聚合物的胶粘剂以及别的组合物。
最初的C4高铅含量焊料凸点，熔点在300℃以上，被低共熔焊料和胶粘剂代替，从而使压焊温度下降到易于有机PCB承受的范围。
先进封装技术完整版
先进封装技术目录：1.BGA技术2.CSP封装技术1倒装焊技术1晶圆级封装技术(WLP) 13D封装技术1SiP1柔性电子2.CSP封装技术WB －CSP 剖面示意图和外形图CSP•什么是CSP?─CSP--Chip Scale (Size) Package ─封装外壳的尺寸不超过裸芯片尺寸1.2倍(JEDEC 等共同制定的标准)─按互连方式，CSP 可分为WB 和FC 两种─缺乏标准化─引脚间距: 1.0, 0.75, 0.5mm 1.有效减小封装厚度和面积，利于提高组装密度2.有效降低电容、电感的寄生效应，大幅提高电性能3. 可利用原有的表面安装设备和材料4.散热性能优良特点:•结构特征─在IC的引出焊区的基础上,将引脚再分布(redistribution)─结构主要包括IC芯片, 互连层,保护层及焊球(凸点)刚性基板CSP引线框架式CSP焊区阵列式CSP2. CSP封装技术– 微小模塑封型CSP•微小模塑封型CSP①结构①结构②工艺再布线工艺流程•几种CSP互连的比较•CSP技术的应用情况•CSP发展仍需解决的问题：– 产品标准化问题– 二次布线技术– 封装材料– 组装CSP产品的印制电路板问题– 成本控制3. 倒装焊技术4. 晶圆级封装(Wafer level packaging)4.晶圆级封装•定义在通常制作IC芯片的Al焊区完成后，继续完成CSP的封装制作，称之为晶圆级CSP（WLCSP),又称作晶圆级封装。
它是一种以BGA技术为基础，是一种经过改进和提高的CSP，综合了BGA、CSP的技术优势。
•WLP 的主要技术种类•工艺5. 3D封装技术5. 3D封装技术• 3D封装的基本概念3D封装技术又称立体封装技术。
与传统封装技术相比，在原有基础上向Z方向即向空间发展的微电子封装高密度化。
• 3D封装技术的特点：– 更有效的利用基板，提高硅效率– 通过更短的互联获得更高的电性能– 有效降低系统成本•3D封装的主要类型：─ 芯片堆叠封装（Die stacking)以芯片叠层为特色，在单一封装衬底上叠加上两层或者多层芯片Samsung公司 6－Die 叠层封装芯片–封装体堆叠（Package stacking)在其内部经过完整测试的封装被堆叠到另一个经过完整测试的封装上部–晶圆级堆叠(Wafer-level stacking)3-D晶圆堆叠是通过对具有特殊功能的完整晶圆的生产达到的，这些晶圆垂直互连。
芯片规模封装(CSP)方案(一)
芯片规模封装（CSP）方案一、实施背景随着中国半导体市场的快速发展，芯片封装技术的重要性日益凸显。
传统封装技术已无法满足现代芯片的高性能、小型化和低功耗需求。
为了推动中国芯片产业的升级，实施规模封装（CSP）方案势在必行。
二、工作原理规模封装（CSP）是一种先进的芯片封装技术，旨在提高芯片的集成度和性能。
其工作原理是在芯片制造过程中，通过微细凸点将芯片与基板相连，实现电信号的传输。
CSP技术具有高密度、低成本、高可靠性等优点。
三、实施计划步骤1.技术研究：开展CSP技术的研究与开发，包括微凸点制造、芯片与基板连接技术等。
2.工艺流程优化：对CSP工艺流程进行优化，以提高生产效率。
3.设备采购与升级：采购先进的CSP封装设备，并对现有设备进行升级改造。
4.合作伙伴选择：选择具有丰富经验的CSP封装企业作为合作伙伴。
5.产品上市推广：完成产品研发后，进行市场推广与销售。
四、适用范围CSP技术适用于多种类型的芯片，如逻辑芯片、存储芯片、传感器等。
其适用于对性能要求较高的手机、笔记本电脑、服务器等电子产品。
五、创新要点1.采用先进的微凸点制造技术，实现高密度封装。
2.优化工艺流程，提高生产效率。
3.与合作伙伴共同研发适用于CSP技术的专用设备。
4.推广CSP技术在多领域的应用。
六、预期效果1.提高芯片性能：CSP技术可有效降低芯片的功耗和延迟，提高其性能。
2.降低成本：通过优化工艺流程和提高生产效率，可降低CSP产品的制造成本。
3.增强市场竞争力：CSP技术的应用将使中国芯片产业在全球市场中更具竞争力。
4.促进产业升级：CSP技术的推广将推动中国芯片产业的升级和发展。
七、达到收益通过实施CSP方案，中国芯片产业预计将实现以下收益：1.提高芯片性能和降低功耗，从而延长电子产品的使用寿命和降低能耗。
这将为消费者和企业节省成本，同时减少对环境的影响。
2.降低芯片制造成本将使更多的企业和消费者能够购买到价格更为合理的电子产品。
BGACSP和倒装焊芯片面积阵列封装技术
BGACSP和倒装焊芯片面积阵列封装技术摘要：随着表面安装技术的迅速发展，新的封装技术不断出现，面积阵列封装技术成了现代封装的热门话题，而BGA/CSP和倒装焊芯片（Flip Chip）是面积阵列封装主流类型。
BGA/CSP和倒装焊芯片的出现，适应了表面安装技术的需要，解决了高密度、高性能、多功能及高I/O数应用的封装难题。
本文介绍了BGA/CSP和倒装焊芯片的封装理论和技术优势及制造流程，并阐述了植球机的基本构成和工作原理。
关键词：面积阵列封装；BGA；CSP；倒装焊芯片；植球机Area Array Pack age――BGA/CSP & flip chipLUO Wei-cheng，LIU Da-quan（Shanghai MICSON Semiconductor Equipment Co., Ltd.Shanghai 201114,China）Abstract：With the rapid development of surface mounting technology, new packaging technologies arise continually andarea array packaging technology becomes the main topics of contemporary packages. BGA/CSP and Flip Chip are two of the main area array types. BGA /CSP and flip chip meet the demand of surface mount technology, and resolve the applications with high density, high performance, multiple functions and high I/O counts. In this article, many issues of BGA /CSP and flip chip, such as structure, type, application, development etc are described and introduced. The ball mounting system’s struct ure and principle are also introduced.Keywords：Area array package；BGA；CSP；Flip Chip；ball mounterBGA/CSP（球栅阵列）和倒装片（Flip Chip）作为当今大规模集成电路的封装形式，引起了电子组装行业的关注，并且已经在不同领域中得到应用。
BGA、CSP的封装形式
BGA/QFP 比较结果（优点〕
➢ 同样为304-管脚的器件的比较:
封装尺寸 (平方毫米) 脚间距/球栏栅间距 (毫米) 组装损坏率 (PPM/管脚) 器件费品率* 器件管脚间信号干扰
高I/O 芯 片 可 允 许50％ 对 中 误 差 较大的管脚间距(1.0;1.27 毫 米) 降低贴片废品率 BT （Bismaleinide Triazine) PCB 片 基 63/37 Sn/Pb 焊 锡 球 H－PBGA较好的抗热损坏特性 HL－PBGA 金属顶盖散热 型
发展趋势
• 2001年 DRAM 存储器 1G Bit • 2001年 I/O 端子数达到 1500 • 2007年 DRAM 存储器 16 G Bit • 2007年 I/O 端子数达到 3600 • 2007年 芯片开关速度达 1000MHz • 存储器件－> SOJ－>TSOP－>TSSOP－>μBGA (CSP) • 逻辑器件－>QFP－>PGA－>PBGA－>PBGA－> TBGA
须将整个芯片取下来进行返工 • 清洁芯片底部焊盘有难度
BGA 封 装－2000 年 的 贴片技术
BGA Package Overview
BGA 封 装 种 类:
。 PBGA - 塑封BGA 。 CBGA - 陶瓷封装BGA 。 CCBGA -陶瓷封装柱形焊球BGA 。 TBGA - Tape Ball Grid Array 。 SBGA - Super Ball Grid Array 。 MBGA - Metal Ball Grid Array 。 μBGA - Fine Pitch BGA (20 mil pitch) a trade
芯片规模封装(CSP)方案(二)
芯片规模封装（CSP）方案一、实施背景随着中国半导体产业的飞速发展，传统的芯片封装技术已经无法满足市场对高性能、低功耗、小型化的需求。
同时，全球芯片封装市场正面临重大变革，中国必须寻找一种创新的封装技术，以提升自身在全球半导体产业链中的地位。
在此背景下，本方案提出了规模封装（CSP）技术。
二、工作原理规模封装（CSP）技术是一种先进的芯片封装形式，它采用细间距连接和精细的封装工艺，将多个裸芯片集成在一个封装内。
相比传统的封装技术，CSP具有更小的封装尺寸、更高的集成度、更低的功耗和更好的性能。
具体来说，CSP技术通过以下步骤实现：1.裸芯片制备：将多个裸芯片制备好，每个裸芯片都具有相同的结构和功能。
2.细间距连接：利用精细的焊接技术，将每个裸芯片通过微凸点连接到底层基板上。
3.封装保护：将连接好的芯片阵列进行封装，以保护芯片免受环境的影响，同时增加芯片的机械强度。
4.测试与验证：对封装好的芯片进行测试和验证，确保其性能符合要求。
三、实施计划步骤1.技术研究：开展CSP技术的基础研究，包括芯片设计、细间距连接技术、封装工艺等。
2.试验验证：利用实验室设备和资源，对CSP技术进行试验验证，确保其技术成熟度和可行性。
3.建厂投资：建设CSP生产线，包括设备采购、厂房建设等，预计投资将达到1亿美元。
4.生产调试：在生产线建成后，进行生产调试，确保生产线的稳定性和高效性。
5.客户推广：向客户推广CSP产品，包括性能展示、应用案例等，以赢得客户的信任和市场份额。
四、适用范围CSP技术适用于多种类型的芯片封装，包括处理器、存储器、传感器等。
同时，CSP技术也适用于多种应用领域，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、服务器等。
通过使用CSP技术，客户可以获得更小的封装尺寸、更高的性能和更低的功耗。
五、创新要点1.CSP技术采用了先进的细间距连接技术，使得连接更加可靠和稳定。
2.CSP技术采用了精细的封装工艺，使得封装尺寸更小，同时增加了芯片的机械强度。
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1.27mm间距的CBGA器件
(4)由于引脚是焊球，可明显改善共面性，大大地减少了共 面失效。
(5)BGA引脚牢固，不像QFP那样存在引脚易变形问题。 (6)BGA引脚很短，使信号路径短，减小了引脚电感和电容， 改善了电性能。 (7)焊球熔化时的表面张力具有明显的“自对准”效应，从 而可大为减少安装、焊接的失效率。 (8)BGA有利于散热。 (9)BGA也适合MCM的封装,有利于实现MCM的高密度、高性能。
基板制备完之后，首先用含银环氧树脂（导电胶）将硅芯 片粘到镀有Ni—Au的薄层上，粘接固化后用标准的金丝球焊机 将IC芯片上的铝焊区与基板上的镀Ni—Au的焊区用WB相连。然 后用填有石英粉的环氧树脂模塑料进行模塑包封。固化之后， 使用一个焊球自动拾放机将浸有焊剂的焊球（预先制好）安放 到各个焊区，用常规的SMT再流焊工艺在N2气氛下进行再流，焊 球与镀Ni—Au的PWB焊区焊接。
(1)和环氧树脂电 路板的热匹配性好。
(2)对焊球的共面 要求宽松,因为焊球参 与再流焊时焊点的形成。
(3)安放时，可以通过封装体边缘对准。 (4)在BGA中成本最低。 (5)电性能良好。 (6)与PWB连接时，焊球焊接可以自对准。 (7)可用于MCM封装。 PBGA封装的缺点主要是对湿气敏感。
下图为CBGA封装结构,最早源于IBM公司的C4倒装芯片工艺。 采用双焊料结构,用10%Sn-90%Pb高温焊料制作芯片上的焊球,用 低熔点共晶焊料63%Sn-37%Pb制作封装体的焊球。此方法也称为 焊球连接(SBC)工艺。
CBGA封装的优点如下： (1)可靠性高，电
性能优良。 (2)共面性好，焊
点成形容易。 (3)对湿气不敏感。 (4)封装密度高(焊球为全阵列分布)。 (5)和MCM工艺相容。 (6)连接芯片和元件的返修性好。
CBGA封装的缺点是： (1)由于基板和环氧树脂印制电路板的热膨胀系数不同，因 此热匹配性差。CBGA-FR4基板组装时，热疲劳寿命短。 (2)封装成本高。 如图为CCGA封 装结构，CCGA是 CBGA的扩展。它采 用10%Sn-90%Pb焊柱 代替焊球。焊柱较 之焊球可降低封装 部件和PWB连接时的 应力。这种封装具 有清洗容易、耐热性能好和可靠性高的特点。
P技 术的延伸，利用TAB实现芯片的连接。TBGA封装的优点如下：
TBGA封装的优点如下： (1)尽管在芯片连接中局部存在应力，但总体上和环氧
树脂印刷电路板热匹配性较好。 (2)是最薄型的BGA封装，可节省安装空间。
(3)是经济型的BGA封装。 TBGA封装的缺点是：
Motorola 1.27mm引脚间距的CBGA
BGA具有以下特点： (1)失效率低。使用 BGA，可将窄节距QFP的 焊点失效率减小两个数 量级，且无需对安装工 艺作大的改动。
(2)BGA焊点节距一 般为1.27mm和0.8mm，可 以利用现有的SMT工艺设 备。
(3)提高了封装密度， 改进了器件引脚和本体 尺寸的比率。
5.2 BGA的封装技术
5.2.1 BGA的封装技术
PBGA中的焊球做在PWB基板上，在芯片粘接和WB后模塑。下 面以OMPAC为例，简要介绍BGA的制作过程。
如图为Motorola公司生产的OMPAC(模塑BGA)的结构示意图。 其制作过程如下：
OMPAC基板的PWB，材料是BT树脂或玻璃。BT树脂或玻璃芯 板被层层压在两层18um厚的铜箔之间。然后钻通孔和镀通孔， 通孔一般位于基板的四周。用常规的PWB工艺在基板的两面制作 图形(导带、电极以及安装焊球的焊区阵列)。然后形成介质阻 焊膜并制作图形，露出电极和焊区。
5.1.2 BGA的封装类型和结构
BGA封装按基板的种类，分为：PGBA(塑封BGA)、CBGA(陶 瓷BGA)、CCGA(陶瓷焊柱阵列)、TBGA(载带BGA)、MBGA(金属 BGA)、FCBGA(倒装芯片BGA)和EBGA(带散热器BGA)等。
PBGA封装结构如图所示，焊球做在PWB基板上，在芯片粘接 和WB后模塑。采用的焊球材料为共晶或准共晶Pb-Sn合金。焊球 的封装体的连接不需要另外的焊料。PBGA封装的优点如下：
(1)对湿气敏感。 (2)对热敏感。
下图为FCBGA封装结构。FCBGA通过FC实现芯片与BGA衬底 的连接。FCBGA有望成为发展最快的一种BGGA封装。其优点如下：
(1)电性能优良， 如电感、延迟较小。
(2)热性能优良， 背面可安装散热器。
(3)可靠性高。 (4)与SMT技术 相容，封装密度高。 (5)可返修性强。 (6)成本低。 EBGA与PBGA相比较，PBGA一般是芯片正装，而EBGA是芯片 倒装，芯片背面连接散热器，因此耗散功率大。它的特点主要 是性能优于PBGA，其他性能基本与PBGA相似。
第5章 BGA和CSP的封装技术
5.1 BGA的基本概念、特点和封装类型
5.1.1 BGA的基本概念和特点
BGA(Ball Grid Array)即“焊球阵列”。它是在基板的下 面按阵列方式引出球形引脚,在基板上面装配LSI芯片(有的BGA 引脚端与芯片在基板同一面),是LSI芯片用的一种表面安装型封 装。
在基板上装配焊球有两种方法：“球在上”和“球在下”， OMPAC采用的是前者。先在基板上丝网印制焊膏，将印有焊膏的 基板装在一个夹具上，用定位销将一个带筛孔的顶板与基板对 准，把球放在顶板上，筛孔的中心距与阵列焊点的中心距相同， 焊球通过孔对应落到基板焊区的焊膏上，多余的球则落入一个 容器中。取下顶板后将部件送去再流，再流后进行清洗。“球 在下”方法被IBM公司用来在陶瓷基板上装焊球，其过程与“球 在上”相反，先将一个带有以所需中心距排列的孔（直径小于 焊球）的特殊夹具（小舟）放在一个振动/摇动装置上，放入焊 球，通过振动使球定位于各个孔，在焊球位置上印焊膏，再将 基板对准放在印好的焊膏上，送去再流，之后进行清洗。焊球 的直径一般是0.76mm(30mil)或0.89mm(35mil)，PBGA焊球的成 分为低熔点的63%Sn-37%Pb(OMPAC为62%Sn-36%Pb-2%Ag)。