先进的芯片尺寸封装(CSP)技术第一部分

先进的芯片尺寸封装(CSP)技术第一部分


2024年4月11日发(作者:)

1 引言

所谓芯片尺寸封装就是CSP (Chip Size Package或Chip Scale

Package)。JEDEC(美国EIA协会联合电子器件工程委员会)的JSTK一

012标准规定,LSI芯片封装面积小于或等于LSI芯片面积的120%的产品

称之为CSP。CSP技术的出现确保VLSI在高性能、高可靠性的前提下实

现芯片的最小尺寸封装(接近裸芯片的尺寸),而相对成本却更低,因此符

合电子产品小型化的发展潮流,是极具市场竞争力的高密度封装形式。本

文从CSP的特点、类别和制作上艺以及生产和研发等几个方面详细论述这

种先进的封装技术,并对我国CSP技术的研发提出几点建议。

2 CSP的特点

CSP实际上是在BGA封装小型化过程中形成的,所以有人也将CSP称之

为μBGA(微型球栅阵列,现在仅将它划为CSP的一种形式),因此它自然

地具有BGA封装技术的许多优点。

2.1 封装尺寸小

CSP是目前体积最小的VLSI封装之一。一般,CSP封装面积不到0.5

mm,而间距是QFP的1/10,BGA的1/3~l/10。

2.2 可容纳引脚的数最多

在各种相同尺寸的芯片封装中,CSP可容纳的引脚数最多,适宜进行多引

脚数封装,甚至可以应用在I/0数超过2000的高性能芯片上。例如,引

脚间距为0.5 mm,封装尺寸为40 mm×40 mm的QFP,引脚数最多

为304根,若要增加引脚数,只能减小引脚间距,但在传统工艺条件下,

OFP难以突破0.3 mm的技术极限;与CSP相提并论的是BGA封装,

它的引脚数可达600~1000根,但值得重视的是,在引脚数相同的情况

下,CSP的组装远比BGA容易。

2.3 电性能优良

CSP的内部布线长度(仅为0.8~1.O mm)比QFP或BGA的布线长度

短得多,寄生引线电容、引线电阻及引线电感均很小,从而使信号传输延

迟大为缩短。CSP的存取时间比QFP或BGA短1/5~1/6左右,同时

CSP的抗噪能力强,开关噪声只有DIP(双列直插式封装)的1/2。这些主

要电学性能指标已经接近裸芯片的水平,在时钟频率己超过双G的高速通

信领域,LSI芯片的CSP将是十分理想的选择。

2.4 测试、筛选、老化操作容易实现

MCM技术是当今最高效、最先进的高密度封装之一,其技术核心是采用

裸芯片安装,优点是无内部芯片封装延迟及大幅度提高了组件封装密度,

因此未来市场令人乐观。但它的裸芯片测试、筛选、老化问题至今尚未解

决,合格裸芯片的获得比较困难,导致成品率相当低,制造成本很高;而

CSP则可进行全面老化、筛选、测试,并且操作、修整方便,能获得真正

的KGD芯片,在目前情况下用CSP替代裸:芯片安装势在必行。

2.5 散热性能优良

CSP封装通过焊球与PCB连接,由于接触面积大,所以芯片在运行时所

产生的热量可以很容易地传导到PCB上并散发出去;而传统的TSOP(薄

型小外形封装)方式中,芯片是通过引脚焊在PCB上,焊点和PCB板的接

触面积小,使芯片向PCB板散热相对困难。测试结果表明,通过传导方式

的散热量可占到80%以上。同时,CSP芯片正面向下安装,可以从背面


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