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圆片级封装的一些根本原则

发布时间:2022-04-19 01:33:14 来源:米乐m6官网

  (WLP)技能正在流行,这主要是它可将封装尺度减小至IC芯片巨细,以及它能够圆片办法成批加工制作,使封装降低本钱。WLP封装本钱还会随芯片尺度减小相应下降。此外,由于对电路封装、测验、别离和发运已知好电路可进行流水线作业和办理,然后进一步降低了封装总本钱和缩短了周期时间。假如在规划半导体器材时就考虑到封装要求,这无疑会有益于器材布局规划,并可改善元件功能。

  圆片级封装(WLP)和圆片级芯片尺度封装(WL-CSP)是同一概念,它们标明在电路封装完成后,仍以圆片办法存在。它们可用于有源IC和无源元件的封装。同其它封装相同,WLP有必要为芯片供给导热和电气通道,还要为芯片供给适宜的机械和环境维护。相同重要的是WLP还有必要与标准的外表安装技能(SMT)兼容。

  圆片级封装产品正以惊人的速度添加。估量到2005年,其均匀年递增率(CAGR)可达210%。拉动这种添加的器材是集成电路、无源元件、高功能存贮器和引脚数量少的器材,如闪存/EEPROM、高速DRAM、SRAM、LCD驱动器、射频器材、逻辑器材、电池组电源办理器材及模仿器材( 电压调整器、温度传感器、控制器、运算放大器、功率放大器等)。这些器材支撑移动电话、存储器材、PDA、笔记本电脑、数字视频控制器及通讯网络等终端运用。

  在剖析一种圆片是否合适于WLP时,圆片上的器材尺度、焊盘数量、以及期望的节距等有必要联系起来考虑,才干承认在芯片外表是否有满足的面积来散布所需的互连。这是由于:圆片级封装需求选用与扇出布线相反的扇人布线所示),芯片的边际便是圆片级封装电路的鸿沟。

  相反,CSP(比IC大,不超越20%)可运用扇人和扇出布线两种办法,有时还可在横向或纵向添加焊球

  和CSP相同,当时圆片级封装选用与SMT兼容的0.8mm、0.75mm、0.65mm和0.5mm节距。图2示出了这四种节距与器材尺度和I/O数量的联系。该图近似地标明当节距从0.5mm至0.8mm改变时,IC外表能否支撑一个给定的I/O数。图中仅为近似值,规划者可利用公共I/O末削减电路与线mm节距新标准(随后将是0.4mm节距)的呈现,将会有更多类型的器材选用圆片级封装。由于节距减小时,能够散布更多的互连。

  味着器材不足以支撑给定节距的悉数I/O。公共I/O能够兼并,以削减I/O数。该图可用来简略地估量扇人才能

  Atmel、Bourns、加利福尼亚微器材、达拉斯半导体、仙童、富士通、日立、世界整流器、Maxim、Micro、三菱、国家半导体、日本电气、冲电气、菲利普、ST微电子、德克萨斯仪器及Xicor等厂商推出了不同型式的WLP产品。所有这些产品的封装工艺可分红三种根本工艺类型(表1)。

  薄膜再散布WL-CSP-E艺是当今运用最遍及的工艺。由于它的本钱较低,十分合适大批量、便携式产品板级运用牢靠性标准的要求。

  现在正在开发合适于更省I/O数器材的下一代WLP工艺。由于薄膜再散布工艺主导着当今商场,所以咱们有必要细心调查这类WL-CSP的现有规划和工艺。

  好像其它的WLP相同,薄膜再散布WL-CSP的圆片仍选用惯例圆片工艺制作。在圆片送交WLP供货商之前,要对圆片进行测验,以便对电路进行分类和绘出合格电路的圆片图。圆片在再散布之前,先要对器材的布局进行评价,以承认该圆片是否合适于进行焊球再散布。

  当初度评价一种圆片级封装工艺时,关于器材工程师来说,典型的办法是选取一种现有的引线键合器材来进行WLP转化。这一战略可为评价和转化的承认供给最快的途径。可是,引线键合的I/O焊盘一般排布得过于挨近,以致于不能安放焊球。即便可在现有的I/O焊盘上放置焊球,但焊球的散布不或许是最佳的,因而不能取得最好的牢靠性。

  再散布工艺便是在器材外表从头安置I/O焊盘。图3示出了引线键合闪速存储器上再散布的景象。从图上可见,闪速存储器芯片的两个短边上的原有焊盘转化成了凸点阵列。在此实例中,器材外表运用了两层介质层,中心夹有的一层再散布金属化层用于改动I/O的散布。在这工序之后,安装上焊料球(见图4),所以芯片就变成了WLP产品。

  将引线键合焊盘规划再散布成焊球阵列焊盘的缺陷是:出产的WLP产品在器材规划、结构或制作本钱方面不或许是最佳时。可是,一旦证明其技能上可行,那么就可对这种电路从头规划,所以就能够消除外加再散布。这种状况已成一致。为此,特别界说了一种双相断定程序。下一代的改变或许是在芯片终究金属层内集成再散布层,或者是一种用以改善功能的最短信号线的新规划。

  从头规划或许需求弥补新的软件东西。由于从头规划可消除外加的再散布工序和相关工艺,因而,从头规划的信号、电源和接地线的结构十分低价。比较一下图4中所示的两种WLP结构。第一种示出的是较为杂乱的薄膜再散布的截面第二种是把焊球直接安装在芯片I/O焊盘顶部的规划。第二种WLP被界说为单层聚合物WLP。聚合物用于硅片平整化,对芯片供给必要的维护,以及用作标准的外表涂敷。关于薄膜再散布WLP来说,后一种办法不失为一种本钱--效益更佳的规划。

  假如一种器材是以WLP和引线键合封装两种办法供货,把这种器材从头规划成非再散布结构是一种破例。在这种状况下,外加再散布工艺仍将必要,由于直到圆片制作好还不能确认封装类型。

  WLP的终究结构取决于IC的要求及其运用状况。例如,规划高功能存储器要求WIJ恪守总的电容标准。在这种状况下,为了使终究互连结构添加的电容量尽或许少,有必要把焊料凸点置于再散布介质层外表,而且,在这种结构中有必要运用低介电常数资料。在第二种实例中,终究金属层中的布线或许十分强,乃至其距离小到了牢靠性要求的最小规划规矩以下。因而,封装制作厂家引荐添加介质层数以使结构安稳。

  当时,好像 有许多产品类型相同,也有许多互连计划。形成这种现象的原因是WLP技能仍是新技能,以及缺少内部的和工业化规划的标准。这就要求ⅢM和封装制作厂家彼此密切联系,了解对方的标准和规划规矩,以便出产出功能/价格比最佳的产品。

  焊料衔接牢靠性与焊料体积有关,添加焊料高度和直径可延长疲惫寿数。关于0.75~0.80mm节距的IC来说,典型的焊球直径为0.5mm。当节距挨近0.5mm时,焊球尺度能够削减至0.30~0.35mm。这类结构一般运用预成型焊球。尺度≤0.25mm的焊料衔接,要选用其他衔接办法,由于预成型焊球的本钱尚无竞争力。

  现在,共晶Sn/Pb焊料是WLP运用最广的合金。商场还可买到其它合金,包含在电源运用中运用的高Pb(95Pb/Sn)合金;用于对。粒子灵敏产品或绿色环保产品的无铅合金。

  WLP上布线状况取决于封装制作者的规划规矩。关于非阻抗匹配布线来说,一般将线条和距离特征最大化并防止90