【正文】 常數(shù) 5． 4，低阻的銅互連系統(tǒng)。正因為 BGA封裝有如此的優(yōu)越性，我們也應該開展 BGA封裝技術的研究，把我國的封裝技術水平進一步提高，為我國電子工業(yè)作出更大的貢獻。 2CSP 產品的特點 CSP 是目前最先進的集成電路封裝形式，它具有如下一些特點： ① 體積小。采用 TAB 鍵合的柔性基片 CSP 產品的典型結構示意圖如圖 1。采用的連接方式不同，封裝工藝也不同。 在我國，要開發(fā) CSP 產品，也需要建立一個統(tǒng)一的標準，以便幫助我們自己的 CSP 產品的開發(fā)和應用。 5． 2． 2 開發(fā)引線鍵合 CSP 產品需要開發(fā)的封裝技術 目前，有不少的 CSP 產品 (40％左右 )是使 用引線鍵合技術來實現(xiàn)芯片焊盤和封裝外殼引出焊盤間的連接的。 5． 3． 1 CSP 產品的封裝基片 在 CSP 產品的封裝中，需要使用高密度 多層布線的柔性基片、層壓樹脂基片、陶瓷基片。經過短短幾年，它就成為了集成電路重要的封裝技術之一。建立 CSP 技術堆進協(xié)會 (或其它的組織形式 )應是一種可行的辦法。要開發(fā)我國的 CSP 封裝技術，也需要各級領導的關心和支持，更需要國家在經濟方面的大力支持。所以 CSP 都附著有錫 /鉛 (Sn/Pb)共晶焊錫球，其范圍是從 到 。由于一個修正的回流工藝，開發(fā)出元件取下和元件回流貼附的分開的工藝步驟。板放在偏置底板上，預熱到大約 130176。跟著預熱保溫后，吸取管向上移動另外 或 ，以防止焊錫回流期間元件倒塌。當 回流周期開始時，真空管回輕輕縮回，允許元件熔濕焊盤而不損壞焊接點。最終返工焊接點與非返工焊接點是可以比較的。這個溫度循環(huán)范圍可能太進取一點。 選擇兩個印刷電路板供應商來制造測試載體。測試載體樣品是來自兩個具有可比較的 PCB制造能力的供應商；接到板后測量尺寸的完整性。作為參考，每個條件的目標焊錫高度為模板厚度加上 。在貼裝之后，玻璃平板被翻轉，在高倍放大鏡下觀察 CSP 的錫球對目標的對齊。雖然 CSP 是最脆弱的元件，但最大溫度為225℃ 是工藝所希望的。 PCMCIA卡有其它的 元件可能會要求更多的焊錫， 。（圖 1) 事實上 CSP 可以是任何封裝形式，但它的面積不能大于 IC裸片的 (否則就不能稱為芯片級封裝 )。 ◆ 加熱曲線 加熱曲線應精心設置，好的加熱曲線能提供足夠但不過量的預熱時間，用以激活助焊劑，時間太短或溫度太低都不能做到這一點。焊膏一般用于 BGA，涂敷的方法可以采用模板或可編程分配器。重復性是指在同一位置放置元件的一致性，然而一致性很好不一定表示放在所需的位 置上；偏差是放置位置測得的平均偏移值，一個高精度的系統(tǒng)只有很小或者根本沒有放置偏差，但這并不意味放置的重復性很好。清除系統(tǒng)的自動工作臺 一排一排依次掃過線路板，將所有焊盤陣列中的殘留焊料除掉。傳導加熱時熱源與板子相接觸 (例如用電熱板 )，這對背面有元件的線路板不適用；輻射法使用紅外 (IR)能，它要實用一些，但由于板上各種材料和元件對紅外線吸收不均勻，故而也影響質量；對流加熱被證明是返修和裝配中最有效和最實用的技術。 CSP，全稱為 Chip Scale Package，即芯片級封裝的意思。 知識轉化 在試驗載體上的 181。由于 CSP 元件相當于生產裝配上那些周圍 SMT 元件質量較小，板面的空氣流速度必須控制到在焊接之前元件的干擾最小。用測試載體把元件貼裝擰到所希望的精度水平，該玻璃平板被用來確定機器貼裝的精度和可重復性水平。使用桌上型激光掃描顯微鏡對每一種因 素組合的五塊板和每塊板上總共 20 個錫膏高度進行測量。BGA***來開發(fā) CSP 裝配工藝。載體的基本結構代表使用 CSP 的預期產品等級。C~100176。 另外，使用的板的上助焊劑技術招徠問題；它是很主觀的，一個技術員與另一個技術員差別很大。在不同情況下，元件錫球在板上焊盤內熔濕不均勻。助焊劑起著將元件保持在位和回流前清潔焊盤表面的作用。當元件達到回流溫度，真空吸嘴降低到預定高度，打開真空，移去元件而不破壞共晶焊錫接點。曲線參數(shù)必須符合錫膏制造商推薦的回流溫度和保溫時間。這些元件代表了各種輸入 /輸出 (I/O)數(shù)量、間距和包裝形式。在一種或幾種工藝開發(fā)完成后，再開發(fā)另外一些封裝工藝。 但是，開發(fā) CSP 技術，困難很多，它涉及的范圍寬、技術難度大。在選擇材料時還要考慮到熱膨脹性能。 (c)包封技術。因此，在 CSP 產品的包封中，不僅要提高包封技術，還要使用性能更好的包封材料。不同的廠家生產不同的 CSP 產品。如上層采用倒裝片芯片，下層采用引線鍵合芯片。 ⑥ CSP 電路，跟其它封裝的電路一樣，是可以進行測試、老化篩選的，因而可以淘汰掉早期失效的電路，提高了電路的可靠性；另外， CSP也可以是氣密封裝的，因而可保持氣密封裝電路的優(yōu)點。正是由于 CSP 產品的封裝體小、薄，因此它的手持式移動電子設備中迅速獲得了應用。對于國內 BGA封裝技術的開發(fā)和應用，希望國家能夠予以重視和政策性傾斜。 對倒裝焊而言，使用有機物基板非常流行，它是以高密度多層布線和微通孔基板技術為基礎制造的，其特點是有著低的互連電阻和低的介電常數(shù)。目前新一代的鍵合機都能滿足上述要求。 引線鍵合是單元化操作。在 CBGA的組裝中，基板與芯片、 PCB 板的 CTE失配是造成 CBGA產品失效的主要因素。該種 BGA使用的基板是薄的核心層壓板，包封采用模塑結構，封裝體高度為 。 TBGA的優(yōu)點如下： 1)封裝體的柔性載帶和 PCB板的熱匹配性能較 2)在回流焊過程中可利用焊球的自對準作用， 印焊球的表面張力來達到焊球與焊盤的對準要求。焊球材料為高溫共晶焊料 10Sn90Pb，焊球和封裝體的連接需使用低溫共晶焊料 63Sn37Pb。 6)BGA適用于 MCM封裝，能夠實現(xiàn) MCM的高密度、高性能。采用該項技術封裝的器件是一種表面貼裝型器件。 BGA封裝技術 摘要：本文簡述了 BGA封裝產品的特點、結構以及一些 BGA產品的封裝工藝流程，對BGA封裝中芯片和基板兩種互連方法 引線鍵合／倒裝焊鍵合進行了比較以及對幾種常規(guī)BGA封裝的成本／性能的比較，并介紹了 BGA產品的可靠性。與傳統(tǒng)的腳形貼裝器件 (LeadedDe~ce如 QFP、 PLCC等 )相比， BGA封裝器件具有如下特點。 7)BGA和～ BGA都比細節(jié)距的腳形封裝的 IC牢固可靠。其結構示意圖如圖 6，封裝體尺寸為 1035mm，標準的焊球節(jié)距為 1． 5mm、 1． 27mm、 1． 0mm。 3)是最經濟的 BGA封裝。 幾種常規(guī) BGA封裝類型的比較如表 1所示。要改善這一情況，除采用 CCGA結構外，還可使用另外一種陶瓷基板 HITCE陶瓷基板。每一根鍵合線都是單獨完成的。 對劈刀的要求：必須具 有良好的幾何形狀，能適應高頻鍵合，以提供足夠高的鍵合強度；材質好，使用壽命長。它的局限性在于：①在芯片與基板之間高的 CTE差會產生大的熱失配；②在可靠性環(huán)境試驗中，與同類型的陶瓷封裝器件相比，可靠性較差，其主要原因是水汽的吸附。開發(fā) BGA封裝技術目前需要解決的總是應有以下幾項： ①需要解決 BGA封裝的基板制造精度問題和基板多層布線的鍍通孔質量問題； ②需要解決 BGA封裝中的焊料球移植精度問題； ③倒裝焊 BGA封裝中需要解決凸點的制備問題； ④需要解決 BGA封裝中的可靠性問題。在 1996 年 8月，日本 Sharp公司就開始了批量生產 CSP 產品；在 1996年 9月，日本索尼公司開始用日本 TI 和 NEC公司提供的 CSP 產品組裝攝像機；在 1997年，美國也開始生產 CSP 產品。 ⑦ CSP 產品，它的封裝體輸入／輸出端 (焊 球、凸點或金屬條 )是在封裝體的底部或表面，適用于表面安裝。引線鍵合疊層 CSP 結構示意圖如圖 5；倒裝片鍵合疊層CSP 結構示意圖如圖 6。一些公司在推出自己的產品時，也推出了自己的產品標準。 (e)焊球安裝技術。 (d)圓片級測試和篩選技術。 5． 6 CSP 產品的市場問題 目前，國內的 CSP 市 場完全被外國公司和外資企業(yè)控制，國內企業(yè)產品要進入這個市場也是相當困難的。因此，要開發(fā) CSP 技術，需要有一批單位協(xié)同動作，還需要有足夠的資金。 7 結束語 我國的集成電路封裝，從上世紀 60年代末期到現(xiàn)在，經歷了金屬圓管殼 → 扁平陶瓷管殼 →雙列陶瓷管殼、雙列塑封 → 陶瓷 QFP 管殼、塑料 QFP→ 陶瓷、塑料 LCC→ 陶瓷 PGA管殼的封裝，目前正在進入 BGA、 μBGA、 CSP 的封裝階段。 內存芯片包裝通常是低 I/O包裝，如包裝 2和 4。返工的每個元件座單獨地作曲線，由于板面吸熱的不同，內層和相鄰元件的不同。丟棄取下的元件，加熱板上的下一個點。使用返工工具的分離光學能力來將元件定位在板，完成元件貼裝。人們相信，元件太輕，在熱風噴嘴內移來移去。太多的助焊劑產生一層液體，回流期間 CSP 元件可能漂移。C的測試中表現(xiàn)良好 (大多數(shù)情況經受大于 1000次循環(huán) )，而 40176。由于相對較小的包裝附著點或焊盤，平面拋光處理是最適 合的。計劃用于生產的CSP 在幾何形狀上與 181。在測量錫膏高度同時，通過 2D印刷后檢查相機和軟件決定截面上錫膏沉淀區(qū)域或焊盤覆蓋范圍。玻璃平板的設計使得 181。錫膏的粘 性是唯一用于保持元件位置的。BGA的裝配試之后，為電路板、 SMT 工具設計、元件貼裝、回流焊接和檢查所決定的參數(shù)被轉換到使用 CSP 的第二類 PCMICA卡的裝配中。作為新一代的芯片封裝技術，在 BGA、 TSOP 的基礎上， CSP 的性能又有了革命性的提升。 元件加熱 (或稱頂部加熱 )一般采用對流熱氣噴嘴，仔細控制頂部加熱使元件均勻受熱是極為重要的，特別是對小質量元件尤為關鍵 (圖 3)。對板子和清除器加熱要進行控制，提供均勻的處理過程以避免板子過熱。 。在大批量生產中，一般用元件浸一下助焊劑，而在返修工藝中則是用刷子將助焊劑直接刷在板上。掩膜技術雖然比較麻煩費時，但是實際效果相當好。 CSP 最早用在小型便攜式產品中，由于體積和電性能方面的原因它的應用正在增長，預計 2020年 CSP 的使用量將超過 20億片。在產品原型與新產品介紹的生產準備階段，在開發(fā)期間得出的過程參數(shù)被檢查和確認，用于穩(wěn)定的裝配過程。 選擇用于裝配的溫度曲線應容納錫膏的特性，如助焊劑載體與合金、 CSP 錫球合金、最 脆弱的元件最高溫度和推薦的升溫斜度。后者用 “粘性的 ”膠帶覆蓋，以提供 CSP 的暫時的附著力。 使用一個評分的線性模型；評分系統(tǒng)內的分等級是基于被觀察的試驗變量，累加的或印刷性能分數(shù)是錫膏偏離和覆蓋區(qū)域分數(shù)的總和。 測試載體的獲得與來料檢查。雖然鍍錫電路板用于 CSP 也有有限的成功之例，但從熱空氣灶錫均勻工藝得到的焊錫厚度的正常差異相對于 CSP 特征尺寸是非常大的。C的試驗有混合的結果。較近的論文指出，只對 BGA本身而不是板的焊接點上助焊劑改進了返工工藝的效率。為了防止元件移動，返工工具設定程序，在貼裝之后把真空吸取管留在元件頂上，直到通過溫度曲線的預熱部分。這允許吸取管保持與熱風噴嘴內面 的元件接觸，當熱風預熱步驟開始時保持元件在位置上。這個是使用返工工具的自動焊錫清道夫來完成的。一旦得到溫度曲線，對將來所有相同位置的返工使用相同的條件。包裝 3，有 144個 I/O，典型地用于高性能產品應用。但是封裝技術的進步，除了封裝技術人員的努力外，還離不開各 級領導的關心和支持，也離不開國家的大力投資。為了協(xié)調這些部門的開發(fā)研究工作，需要有一定的組織形式。 6 關于開發(fā)我國 CSP 技術的幾點建議 CSP 技術是為產品的更新?lián)Q代提出來的，該技術一開發(fā)成功，就很快用于了產品的生產。 5． 3 與 CSP 產品相關的材料問題 要開發(fā) CSP 產品，還必須解決與 CSP 封裝相關的材料問題。 (f)在開發(fā)疊層倒裝片 CSP 產品中，還需要開發(fā)多層倒裝片鍵合技術。 Sharp公司的 CSP 產品的標準有如表 表 2。不同類型的CSP 產品有不同的封裝工藝，一些典型的 CSP 產品的封裝工藝流程如下： 4． 1 柔性基片 CSP 產品的封裝工藝流程 柔性基片 CSP 產品，它的芯片焊盤與基片焊盤問的連接方式可以是倒裝片鍵合、 TAB 鍵合、引線鍵合。在薄膜上制作有多層金屬布線。 由于 CSP 產品的體積小、薄， 因而它改進了封裝電路的高頻性能，同時也改善了電路的熱性能；另外， CSP 產品的重量也比其它封裝形式的輕得多，除了在手持式移動電子設備中應用外，在航天、航空，以及對電路的高頻性能、體積、重量有特殊要求的軍事方面也將獲得廣泛應用。隨著時間的推移， BGA封裝會有越來越多的改進，性價比將得到進一步的提高，由于其靈活性和優(yōu)異的性能， BGA封裝有著廣泛的前景。它的高介電常數(shù)、電阻率也不適用于高速、高頻器件。 5． 2 倒裝焊方式 最近幾年，倒裝焊技術的應用急劇增長，它與引線鍵合