開發(fā)CSP產(chǎn)品需要解決的技術(shù)問題

開發(fā)CSP產(chǎn)品需要解決的技術(shù)問題

1.CSP產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化問題

CSP是近幾年才出現(xiàn)的一種集成電路的封裝形式，目前已有上百種CSP產(chǎn)品，并且還在不斷出現(xiàn)一些新的品種。盡管如此，CSP技術(shù)還是處于發(fā)展的初期階段，因此還沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。不同的廠家生產(chǎn)不同的CSP產(chǎn)品。一些公司在推出自己的產(chǎn)品時，也推出了自己的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。這些都嚴(yán)重的制約了CSP研發(fā)及市場推廣。目前，我國乃至全球CSP產(chǎn)品迫切需要在外型尺寸、電特性參數(shù)和引腳面積等方面標(biāo)準(zhǔn)化，有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計人員不必進(jìn)行個體設(shè)計，大大縮短產(chǎn)品推向市場的時間，節(jié)約了成本。

2 .CSP產(chǎn)品的封裝技術(shù)問題

在CSP中，集成電路芯片焊盤與封裝基片焊盤的連接方式主要有3種：倒裝片鍵合、TAB鍵合、引線鍵合，因此，開發(fā)CSP產(chǎn)品需要開發(fā)的封裝技術(shù)就可以分為3類。

3.開發(fā)倒裝片鍵合CSP產(chǎn)品需要開發(fā)的封裝技術(shù)

(1)二次布線技術(shù)。二次布線，就是把IC的周邊焊盤再分布成間距為200 um米左右的陣列焊盤。在對芯片焊盤進(jìn)行再分布時，同時也形成了再分布焊盤的電鍍通道。

(2)凸點形成(電鍍金凸點或焊料凸點)技術(shù)。在再分布的芯片焊盤上形成凸點。

(3)倒裝片鍵合技術(shù)。把帶有凸點的芯片面朝下鍵合在基片上。

(4)包封技術(shù)。包封時，由于包封的材料厚度薄，空洞、裂紋的存在會更嚴(yán)重地影響電路的可靠性。因此，在包封時要減少甚至避免孔洞、裂紋的出現(xiàn)。另外，還要提高材料的抗水汽滲透能力。因此，在CSP產(chǎn)品的包封中，不僅要提高包封技術(shù)，還要使用性能更好的包封材料。

(5)焊球安裝技術(shù)。在基片下面安裝焊球。

4.開發(fā)引線鍵合CSP產(chǎn)品需要開發(fā)的封裝技術(shù)

目前，有不少的CSP產(chǎn)品(40％左右)是使用引線鍵合技術(shù)來實現(xiàn)芯片焊盤和封裝外殼引出焊盤間的連接的。開發(fā)引線鍵合CSP產(chǎn)品需要開發(fā)如下一些封裝技術(shù)。

(a)短引線鍵合技術(shù)。在基片封裝CSP中，封裝基片比芯片尺寸稍大(大l mm左右)；在引線框架CSP中，引線框架的鍵合焊盤伸到了芯片上面，在鍵合時，鍵合線都很短，而且弧線很低。而在鍵合引線很短時，鍵合引線的弧線控制很困難。

(b)包封技術(shù)。在引線鍵合CSP的包封中，不僅要解決倒裝片CSP包封中的有關(guān)技術(shù)問題，還要解決包封的沖絲問題。

(c)焊球安裝技術(shù)。

5.開發(fā)TAB鍵合CSP產(chǎn)品需要開發(fā)的封裝技術(shù)

(a)TAB鍵合技術(shù)；

(b)包封技術(shù)；

(c)焊球安裝技術(shù)。

6.開發(fā)圓片級CSP產(chǎn)品需要開發(fā)的新技術(shù)

(a)二次布線技術(shù)；

(b)焊球制作技術(shù)；

(c)包封技術(shù)；

(d)圓片級測試和篩選技術(shù)；

(e)圓片劃片技術(shù)。

與CSP產(chǎn)品相關(guān)的材料問題

1. CSP產(chǎn)品的封裝基片

在CSP產(chǎn)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。這些基片的制造難度相當(dāng)大。要生產(chǎn)這類基片，需要開發(fā)相關(guān)的技術(shù)。同時，為了保證CSP產(chǎn)品的長期可靠性，在選擇材料或開發(fā)新材料時，還要考慮到這些材料的熱膨脹系數(shù)應(yīng)與硅片的相匹配。

2.包封材料

由于CSP產(chǎn)品的尺寸小，在產(chǎn)品中，包封材料在各處的厚度都小。為了避免在惡劣環(huán)境下失效，包封材料的氣密性或與被包封的各種材料的黏附性必須良好；有好的抗潮氣穿透能力，與硅片的熱膨脹匹配；以及一些其它的相關(guān)性能。

3.CSP的價格問題

CSP產(chǎn)品的價格也是一個重要的問題。目前，CSP產(chǎn)品的價格都比較貴，是一般產(chǎn)品的1倍以上。為了降低價格，需要開發(fā)一些新工藝、新技術(shù)、新材料，以降低制造成本，從而降低CSP的價格。

4.組裝CSP產(chǎn)品的印制板問題

組裝CSP產(chǎn)品的印制板，其制造難度是相當(dāng)大的，它不僅需要技術(shù)，而且需要經(jīng)驗，還要使用新材料。目前，世界上只有為數(shù)不多的幾個廠家可以制造這類印制板。主要困難在于：布線的線條窄，間距窄，還要制作一定數(shù)量的通孔，表面的平整性要求也較高。在選擇材料時還要考慮到熱膨脹性能。

5.CSP產(chǎn)品的市場問題

CSP技術(shù)剛形成時產(chǎn)量很小，1998年才進(jìn)入批量生產(chǎn)，但近兩年的發(fā)展勢頭則今非昔比，2002年的銷售收入已達(dá)10．95億美元，占到IC市場的5％左右。國外權(quán)威機(jī)構(gòu)"Electronic Trend Publications"預(yù)測，全球CSP的市場需求量2003年為64．81億枚，2004年為88．7l億枚，2005年突破了百億枚大關(guān)，達(dá)103．73億枚，2006年更可望增加到126．71億枚。尤其在存儲器方面應(yīng)用更快，預(yù)計年增長幅度將高達(dá)54．9％。目前，國內(nèi)的CSP市場完全被外國公司和外資企業(yè)控制，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品要進(jìn)入這個市場也是相當(dāng)困難的。要進(jìn)入CSP市場，首先是要開發(fā)出適銷對路的產(chǎn)品，其次是要提高和保持產(chǎn)品的質(zhì)量，還須供貨及時，且價格要低。

關(guān)于開發(fā)我國CSP技術(shù)的幾點建議

CSP技術(shù)是為產(chǎn)品的更新?lián)Q代提出來的，該技術(shù)一開發(fā)成功，即用于產(chǎn)品中。經(jīng)過短短幾年，已成為集成電路重要的封裝技術(shù)之一。而且，該技術(shù)還在迅速發(fā)展。近幾年，CSP產(chǎn)品的產(chǎn)量增長很快，預(yù)計在今后的幾年，還將高速增長。目前的PC市場容量達(dá)1000億只，CSP產(chǎn)品僅占IC市場的1／20。隨著CSP技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)，會越來越多地取代其它產(chǎn)品而占領(lǐng)更多的市場份額。

在我國，CSP的市場(手機(jī)、掌上電腦、薄型電腦等等)很大。但是，這個市場目前完全被外資公司占據(jù)。隨著CSP產(chǎn)品應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大，市場還將增大。因此急需開發(fā)我們自己的CSP技術(shù)，以便在該市場上占有一席之地。但是，開發(fā)CSP技術(shù)，困難很多，它涉及的范圍廣、技術(shù)難度大。因此，要開發(fā)CSP技術(shù)，需要有多家單位協(xié)同作戰(zhàn)，同時須獲得多方面資金的支持。為此，作者有如下幾點建議：

1.充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會的作用

CSP技術(shù)是一項系統(tǒng)技術(shù)，涉及封裝材料、封裝工藝、應(yīng)用材料、應(yīng)用工藝等，為了完成CSP技術(shù)的開發(fā)，需要材料研究、材料制造、封裝研究、CSP產(chǎn)品應(yīng)用、印制板制造等相關(guān)機(jī)構(gòu)的協(xié)同努力。為了協(xié)調(diào)這些機(jī)構(gòu)的開發(fā)研究工作，需要充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會領(lǐng)導(dǎo)、推動、協(xié)調(diào)、督查的作用，以期加快CSP的開發(fā)研究和推廣應(yīng)用，使我國CSP產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和能力得到迅速提高，從而可生產(chǎn)出高質(zhì)量、高可靠性的CSP產(chǎn)品，滿足國內(nèi)市場及軍事方面的應(yīng)用。

2.建立CSP技術(shù)重點研究室

為了開發(fā)CSP技術(shù)，可建立一定數(shù)量的CSP技術(shù)研究室，如：模塑包封材料研究室、柔性基片材料研究室、高密度樹脂基片研究室、高密度多層布線陶瓷基片研究室、CSP產(chǎn)品封裝研究室、高密度印制板研究室、CSP產(chǎn)品組裝研究室、CSP標(biāo)準(zhǔn)化研究室、CSP產(chǎn)品可靠性研究室等。而且，一種類型的研究室應(yīng)有兩個以上，以使研究室之間互相競爭和互相促進(jìn)，從而可保證和加快CSP技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。

3.需要國家投入足夠的資金

CSP技術(shù)，是一項具有一定難度的高新技術(shù)。其中部分技術(shù)我們已有，但需要提高；而有些技術(shù)我們目前還沒有，需要開發(fā)。要實現(xiàn)這些技術(shù)的開發(fā)，需購買先進(jìn)的設(shè)備，而這些設(shè)備價格均較高，且在開發(fā)中，需要投入一定的人力和物力；根據(jù)國情，如將所有資金均由開發(fā)單位承擔(dān)，目前還不現(xiàn)實，因此需要國家投入專項資金，以扶持CSP技術(shù)的開發(fā)。

4.選擇合適的CSP研究品種

由于CSP的封裝種類多、工藝也多，每一種封裝工藝都開發(fā)現(xiàn)在還不可能，也沒有必要。要選擇 由易到難且具有代表性的品種逐步漸進(jìn)地開發(fā)。

我國的集成電路封裝，從上世紀(jì)60年代末期到現(xiàn)在，經(jīng)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(jìn)入BGA、U BGA、CSP的封裝階段。從集成電路的金屬圓管殼封裝技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用開始，我國的封裝技術(shù)人員就付出了辛勤的勞動，使我國的封裝技術(shù)達(dá)到了目前的水平。但是封裝技術(shù)的進(jìn)步，除了封裝技術(shù)人員的努力外，更需要國家在各方面的大力支持。

審核編輯：湯梓紅