倒裝芯片尺寸級封裝工藝流程與技術(shù)

FC-CSP 是芯片級尺寸封裝（CSP）形式中的一種。根據(jù)J-STD-012 標準的定義口，CSP 是指封裝體尺寸不超過裸芯片 1.2倍的一種封裝形式，它通過凸塊與基板倒裝焊方式實現(xiàn)芯片與基板的電氣互連，且芯片面朝下，芯片焊區(qū)與基板焊區(qū)直接互連。相比于 WB 和TAB 鍵合方法，F(xiàn)C-CSP 中的半導(dǎo)體芯片與基板的間距更小，信號損失減小，I/O密度高，更適合大規(guī)模集成電路 (LSI)、超大規(guī)模集成電路（VLSI)和專用集成電路（ASIC)芯片使用。FC-CSP 的基本封裝結(jié)構(gòu)如圖所示。

作為一種先進的封裝技術(shù)，F(xiàn)C-CSP 主要具有如下技術(shù)特點。

（1）封裝尺寸較?。篎C-CSP 的封裝面積不到 QPP （0.5mm 節(jié)距）的1/10，只有BCA 封裝的 1/3~1/10；特別是運用銅杜凸塊封裝，可以進一步滅小凸塊間距，從而減小封裝面積。

（2）引腳數(shù)（I0）更多：在相同尺寸的芯片封裝中，相對于傳統(tǒng)的打線封裝，F(xiàn)C-CSP 可容納更多的引腳數(shù)。

（3） 電性能更優(yōu)：由于芯片與封裝外殼布線之間的互連線更短，寄生參數(shù)更小，信號干擾較小，且信號傳輸延遲時問短，因此具有更小的電阻率，以區(qū)更快的信號傳輸速度。

（4） 實現(xiàn)多種不同功能芯片及器件的一體式封裝。以單芯片 (Single Die) FC-CSP 產(chǎn)品為例，F(xiàn)C-CSP 封裝工藝流程如圖所示。

FC-CSP 的關(guān)鍵技術(shù)如下所述、

(1）FC-CSP 對于封裝的厚度有較高的要求，因此在圓片減薄時，需要嚴格控制好最終的厚度（在目標值士151μm 以內(nèi)）。另外，還要控制好工藝參數(shù)避免在切割時發(fā)生產(chǎn)品芯片破片及裂紋如圖等問題

(2）由于采用回流焊連接芯片凸塊及基板的線路，所以需要防止回流過程中的斷路，以及過小間距時的短路問題。特別是當(dāng)芯片與基板的面積比較大時，由于芯片與基板材料的熱收縮比有所不同，可能造成高溫回流焊時的翹曲不致，從而產(chǎn)生一定的應(yīng)力，導(dǎo)致凸塊與基板連接處發(fā)生斷裂。

(3）必須嚴格控制回流焊的降溫速率，避免凸塊與基板結(jié)合處及圓片內(nèi)低K材料的斷裂。通常，降溫到 150攝氏度以下時，應(yīng)控制降溫速率在4攝氏度/s以內(nèi)，如圖所示。

（4）當(dāng)凸塊與基板上的線路較窄時，必須嚴格控制凸塊的錫量及倒裝對位的精度，防止凸塊與鄰近的基板線路相連而造成短路。

（5）倒裝貼片后，必須用塑封體并加以固化來保護內(nèi)部的芯片，同時也起到阻隔外界信號干擾的作用。必須嚴格控制塑封過程中的固化時間及溫度，避免塑封體與芯片分離，以及塑封后產(chǎn)品翹曲問題等的發(fā)生。

結(jié)合工藝和目前各 IC 制造廠 商的研發(fā)情況來看，F(xiàn)C-CSP 的主要結(jié)構(gòu)類型有單芯片 (Single Die) FC-CSP、多芯片平置 ( Muli-Chip Side byside) FC-CSP（見圖1）和疊層芯片混聯(lián) (Stacked-Die Hybid) FC-CSP(見圖2）。疊層封裝是指在一個芯腔或基片上將多個芯片堆看起來，芯片與芯片或封裝之問實現(xiàn)連接。疊層封裝主要應(yīng)用在手機處理器中，以此來降低功耗、縮小尺寸，提高封裝的集成度和性能。

隨著 FC-CSP 技術(shù)的迅速推廣，其應(yīng)用也越來越廣泛，主要應(yīng)用領(lǐng)域如下

所述

(1）消費類電子產(chǎn)品：手機、便攜式攝像機、數(shù)碼電子產(chǎn)品、DVD、無線產(chǎn)品等。

（2）計算機類：穩(wěn)壓器、高速存儲器、智能卡、外設(shè)等。

(3）通信類：數(shù)宇傳呼機、移動電話、CPS 等。

（4）因其具有高引腳數(shù)、小型化、微型化、薄型化、多功能等特性，使得FC-CSP 在網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)宇信號處理、混合信號和射頻信號、專用集成電路、微控制器等領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。

審核編輯：湯梓紅