超越bga封装技术

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1、超越BGA封装技术

2、第1...摘要：简要介绍了芯片级封装技术诸如芯片规模封装（CSP）、微型（SMT）封装（MSMT）、迷你型球栅阵列封装（miniBGA）、超级型球栅阵列封装（SuperBGA)和mBGA封装。1引言BGAs封装已成为当今制造的主流，并已发展成为新一代微型BGA封装技术。芯片规模封装就是比裸芯片略大一些或几乎与裸芯片一样大的封装形式，即敞型的BGA封装技术。虽然芯片规模封装的产品在设计和结构方面与别的封装产品存在差异，并依赖于供应商而定，但是它们具有一些共同的特性，拥显而易见的优越性。其一为高密度，芯片规模封装器件中硅片部分与封装部分的比率接近于1。这表明与BGAs或别

3、的表面安装技术封相比较，利用率和效率更高，封装效率已达到50％-90％。其二为操作技术，在芯片规模封装技术中，把芯片在典型状况下进行密封，从而避免了裸芯片所需要的任何专门的操作技术。其三为可测试性，芯片可在具有各种外部连接的封装中测试，而不履行芯片的各种探测技术，并且也不冒可能把焊盘损坏的危险。标准的体尺寸会使测试夹具装置易于使用，再者，芯片规模封装器件通常具有从芯片焊盘到外部连接的短连接途径，这可有助于电特性的改善。总之，芯片规模封装提供了裸芯片封装技术尺寸和性能方面的优越性，从而避免了部分缺陷，具有较高的I／O密度，引脚更短，与PCB的接点面积更大，体积更小，因而有效地改善了电性能和

4、热设计性能。如今，芯片规模封装已成为主流封装形式，主要应用于存储卡、PC卡、便携式电子产品和移动等领域。2．三菱公司的CSP封装日本三菱公司称其设计的芯片规模封装为CSP。在此封装中，把一芯片进行模塑包封，并把其焊盘通过芯片上的导体图形与外部凸点相连接。与传统的表面安装技术不同，此类封装不包括引线框架或焊丝，因为不使用丝焊技术，芯片焊盘可做得比正常的小些。日本三菱公司的研究人员研制出三种模式的CSP封装形式，主体尺寸为6．35mm×l5．24mm×0．65mm，芯片尺寸为5．95mm×14．84mm×O．4mm。第一种模式拥有一个(5×12)60个凸点的阵列，直径为0．68mm，间距为1

5、．0mm。第二种模式，阵列增加为96个凸点(6×16)，而在较窄的0．8mm间距上采用较小的直径为0．55mm的凸点。第三种模式，仅呈现为外部两排阵列的形式，凸点数32(2×16)。CSP封装从外表看上去是简单的，但是此封装的构造并不是直截了当的。三菱公司选取了TiN和Ni／Au二重冶金技术，使芯片从内部焊盘到外部凸点形成线连接。为了确定凸点的位置，在圆片上涂覆起保护作用的聚酰压胺膜。通过一层厚的光刻胶把铅和锡焊膏蒸敷到圆片上，以便在凸点位置形成高湿焊料层(95％Pb／5％Sn)。凸点由两部分组成，传导的内部凸点和外部焊料凸点。表面上看起来，在新的工艺中，使内部凸点形成镍／薄镀金的铜镀层

6、(高度100mm)，并粘贴到不锈钢框架上。把芯片置于该框架之上，并校准凸点部位与这些内部凸点的位置。在氢气和氮气环境中加热，芯片上的焊料层使内部凸点润湿，从而提供了小的负载。接着，把芯片进行密封，要么通过传递模塑，要么通过球顶部树脂模塑，剥去不锈钢框架，完成内部凸点传导过程。内部凸点熔融之后，把焊料球置于封装底部覆盖模板处，然后回流焊到内部凸点。三菱公司已模拟了3种CSP模式的焊点疲劳状况，并计算出循环数达50％失效。就装配到玻璃环氧树脂板的情况而言，60个凸点阵列数目为621，96个凸点阵列为478，有两排16个凸点的模式为129。该公司声称，除最后的一种模式之外，这些结果与可预料到的

7、宽度为400密耳的TSOP封装情况相类似。按照公司的状况，目前还需要做有关可测试性和耐湿性方面的工作。另外，三菱公司提供较低管脚数的器件，诸如各类存储器所采用的CSP封装。更进一步把此封装扩展为较高管脚数的ASIC，将意味着降低了凸点间距。虽然公司声称CSP封装的间距可被收缩到0．3mm，但是此间距问题也引起了诸如板设计、装配、测试和可靠性方面的诸多问题。3．MSMT封装微型SMT公司研制出一种称为MSMT封装的芯片规模封装技术，也就是众所周知的微型或小型SMT封装技术，封装部分与芯片部分的面积之比为1．0—1．2。它不同于标准的封装特征在于MSMT封装技术是在圆片级水平上进行的。使圆片

8、的划线面积(或较高密度的压焊焊盘面积)在每一芯片周围形成硅支柱。通过溅射和蒸发的贵金属支撑的梁把这些端子连接到芯片焊盘上。再沿着这些端子——梁结构用环氧树脂、聚酰压胺或特氟隆密封芯片。对较大的IC而言，微型SMT公司指出了在密封剂上使用一个帽盖的做法的优点，此帽盖确保了6mm之内端子的平面性，从而提供了对增加的散热及阻抗的控制能力。有了此帽盖，MSMT封装的高度为0．5mm，而无此冒盖，断面降至0．3mm。该公司预计小于80线的IC