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采用晶圓級封裝(wafer-level package；WLP)可降低解決方案的整體尺寸及成本。然而當(dāng)你使用晶圓級封裝IC時，印刷電路板(PCB)將變得較為復(fù)雜，而且若未仔細(xì)規(guī)劃，則將導(dǎo)致不穩(wěn)定的設(shè)計。本文章將針對在應(yīng)用上選擇使用0.4或0.5毫米間距的晶圓級封裝時，有關(guān)PCB設(shè)計上的考量及一般的建議事項。
設(shè)計系統(tǒng)級線路時，印刷電路板的面積是相當(dāng)珍貴的。一個降低設(shè)計所需PCB面積的方法就是使用較小的IC封裝，例如晶圓級封裝(wafer-level package；WLP)。若您能依照以下準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計，則PCB將能釋很多面積，同時也可節(jié)省許多成本。
晶圓級封裝體積較它們的前一代技術(shù)小很多，這是因為此封裝是直接建立在矽基板上，而且毋需使用焊線，如此能縮短周期時間并節(jié)省封裝成本。然而，為了讓PCB的成本維持在最低水準(zhǔn)，還是必須采取一些布局方面的考量。此篇文章提出在使用晶圓級封裝設(shè)計時，一些需遵循的PCB布局通用準(zhǔn)則。在進(jìn)行PCB布局設(shè)計時，這些準(zhǔn)則能協(xié)助增加設(shè)計被可靠生產(chǎn)的機(jī)會。
SMD與NSMD焊墊
在開始任何布線之前，首先要考慮的應(yīng)該是WLP占板空間的設(shè)計。WLP的設(shè)計圖將會提供用以建置PCB占板空間的大部分訊息(包括封裝尺寸、誤差、接腳間距等)。此外，在建置WLP占板空間時，還需要考量用於IC接腳的焊墊類型。焊墊的選擇包括焊罩定義型(solder mask defined；SMD)及非焊罩定義型(nonsolder mask defined；NSMD)，圖1顯示了這兩者的分別。
圖1：在建置WLP的占板空間時，需考慮用於IC接腳的焊墊類型，這可以是焊罩定義型(solder mask defined；SMD)或非焊罩定義型(nonsolder mask defined；NSMD)。
焊罩定義型(SMD)焊墊，顧名思義，就是利用焊罩來定義焊球?qū)缓附拥暮笁|面積。此種方法可減少焊墊在焊接或是除焊的過程中被拉高的可能性。然而這種方法的缺點是，它減少了可以用來作為與錫球連接的銅表面面積，以及減少了相鄰焊墊間的空間。焊墊間走線(trace)寬度受到限制，如此可能會影響導(dǎo)通孔的運(yùn)用。
非焊罩定義型焊墊是利用銅來定義與焊錫凸塊焊接的焊墊面積。這種方法提供了較大的表面面積來與錫球連接，同時也提供了焊墊間較大的絕緣距離(與焊罩定義型相較)，因此可以允許有較寬的走線寬度，且導(dǎo)通孔的使用上較有彈性。這種方式的缺點則是在焊接與除焊的過程中，比較容易造成焊墊被拉高。
最獲推薦采用的焊墊型式是焊罩定義型焊墊。這種形式的焊墊會有比較好的焊錫連接性，可讓焊錫與焊墊結(jié)合在一起而整個封住。當(dāng)開始進(jìn)行晶圓級封裝的PCB設(shè)計時，必需將這兩種型式的焊墊都列入考量，同時針對應(yīng)用標(biāo)的來衡量其中的利弊得失。請注意，此兩種方法都可被使用在單一的晶圓級封裝的占板空間。
間距尺寸是指在IC上，錫球(就是指接腳)之間的距離。這個距離是量測兩個相鄰錫球中心線到中心線的距離。這個間距越大，則焊墊之間可以用來布線走線的空間也就越大。
0.5毫米間距的設(shè)計比起0.4毫米的設(shè)計，提供了稍微多一點的空間。0.5毫米間距的設(shè)計可以提供給您的錫球中心線到中心線的空間是19.7密爾(千分之一英寸)。一個典型的焊墊尺寸是8.7密爾，所以在焊墊到布線走線間，有11密爾的空間。在采用走線到錫球(trace-to-solder-ball)間的絕緣距離是3.5密爾的規(guī)范時，可以輕易符合在兩個定義好的錫球焊墊間的走線最大寬度必須在4密爾以下的要求。在4密爾寬度的走線之下，使用1盎司的銅，你可以把流經(jīng)走線的電流限制在大約220毫安培。如果使用2盎司的銅，則可以在走線上驅(qū)動380毫安培的電流。圖2顯示了一個0.5毫米間距的晶圓級封裝的空間與尺寸。
0.4毫米(15.7密爾)間距的設(shè)計與0.5毫米設(shè)計想較之下有一點棘手，在錫球間可以布線走線的空間少了許多，這也意味著有著較多的限制及較少的彈性。當(dāng)一個典型的焊墊尺寸是7密爾時，這將留下只有8.7密爾的空間讓你在焊墊之間來布線走線。當(dāng)使用了3密爾來作為每一邊與走線內(nèi)側(cè)距離時，你的走線最大寬度將僅剩下2.7密爾以下。圖三顯示了一個0.4毫米間距的晶圓級封裝空間與尺寸。在2.7密爾的走線寬度下，使用1盎司的銅，將使得流經(jīng)走線的電流會被限制在大約160毫安培左右。對於像這樣0.4毫米的小間距，想要使用較厚的銅可能會有一些問題，因為走線的寬度會比銅的寬度來的小(例如，2盎司銅=2.8密爾)。這將會導(dǎo)致在蝕刻/電鍍的制程之後，走線的凈寬度會小於2.7毫米。表1提供了由一般印刷電路板制造商所建議的走線寬度與銅厚度的對應(yīng)表。
布線的選擇方案
工商網(wǎng)監(jiān)
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