开发CSP产品需要解决的技术问题

开发CSP产品需要解决的技术问题

1.CSP产品的标准化问题

CSP是近几年才出现的一种集成电路的封装形式，目前已有上百种CSP产品，并且还在不断出现一些新的品种。尽管如此，CSP技术还是处于发展的初期阶段，因此还没有形成统一的标准。不同的厂家生产不同的CSP产品。一些公司在推出自己的产品时，也推出了自己的产品标准。这些都严重的制约了CSP研发及市场推广。目前，我国乃至全球CSP产品迫切需要在外型尺寸、电特性参数和引脚面积等方面标准化，有了统一的标准，设计人员不必进行个体设计，大大缩短产品推向市场的时间，节约了成本。

2 .CSP产品的封装技术问题

在CSP中，集成电路芯片焊盘与封装基片焊盘的连接方式主要有3种：倒装片键合、TAB键合、引线键合，因此，开发CSP产品需要开发的封装技术就可以分为3类。

3.开发倒装片键合CSP产品需要开发的封装技术

(1)二次布线技术。二次布线，就是把IC的周边焊盘再分布成间距为200 um米左右的阵列焊盘。在对芯片焊盘进行再分布时，同时也形成了再分布焊盘的电镀通道。

(2)凸点形成(电镀金凸点或焊料凸点)技术。在再分布的芯片焊盘上形成凸点。

(3)倒装片键合技术。把带有凸点的芯片面朝下键合在基片上。

(4)包封技术。包封时，由于包封的材料厚度薄，空洞、裂纹的存在会更严重地影响电路的可靠性。因此，在包封时要减少甚至避免孔洞、裂纹的出现。另外，还要提高材料的抗水汽渗透能力。因此，在CSP产品的包封中，不仅要提高包封技术，还要使用性能更好的包封材料。

(5)焊球安装技术。在基片下面安装焊球。

4.开发引线键合CSP产品需要开发的封装技术

目前，有不少的CSP产品(40％左右)是使用引线键合技术来实现芯片焊盘和封装外壳引出焊盘间的连接的。开发引线键合CSP产品需要开发如下一些封装技术。

(a)短引线键合技术。在基片封装CSP中，封装基片比芯片尺寸稍大(大l mm左右)；在引线框架CSP中，引线框架的键合焊盘伸到了芯片上面，在键合时，键合线都很短，而且弧线很低。而在键合引线很短时，键合引线的弧线控制很困难。

(b)包封技术。在引线键合CSP的包封中，不仅要解决倒装片CSP包封中的有关技术问题，还要解决包封的冲丝问题。

(c)焊球安装技术。

5.开发TAB键合CSP产品需要开发的封装技术

(a)TAB键合技术；

(b)包封技术；

(c)焊球安装技术。

6.开发圆片级CSP产品需要开发的新技术

(a)二次布线技术；

(b)焊球制作技术；

(c)包封技术；

(d)圆片级测试和筛选技术；

(e)圆片划片技术。

与CSP产品相关的材料问题

1. CSP产品的封装基片

在CSP产品的封装中，需要使用高密度多层布线的柔性基片、层压树脂基片、陶瓷基片。这些基片的制造难度相当大。要生产这类基片，需要开发相关的技术。同时，为了保证CSP产品的长期可靠性，在选择材料或开发新材料时，还要考虑到这些材料的热膨胀系数应与硅片的相匹配。

2.包封材料

由于CSP产品的尺寸小，在产品中，包封材料在各处的厚度都小。为了避免在恶劣环境下失效，包封材料的气密性或与被包封的各种材料的黏附性必须良好；有好的抗潮气穿透能力，与硅片的热膨胀匹配；以及一些其它的相关性能。

3.CSP的价格问题

CSP产品的价格也是一个重要的问题。目前，CSP产品的价格都比较贵，是一般产品的1倍以上。为了降低价格，需要开发一些新工艺、新技术、新材料，以降低制造成本，从而降低CSP的价格。

4.组装CSP产品的印制板问题

组装CSP产品的印制板，其制造难度是相当大的，它不仅需要技术，而且需要经验，还要使用新材料。目前，世界上只有为数不多的几个厂家可以制造这类印制板。主要困难在于：布线的线条窄，间距窄，还要制作一定数量的通孔，表面的平整性要求也较高。在选择材料时还要考虑到热膨胀性能。

5.CSP产品的市场问题

CSP技术刚形成时产量很小，1998年才进入批量生产，但近两年的发展势头则今非昔比，2002年的销售收入已达10．95亿美元，占到IC市场的5％左右。国外权威机构"Electronic Trend Publications"预测，全球CSP的市场需求量2003年为64．81亿枚，2004年为88．7l亿枚，2005年突破了百亿枚大关，达103．73亿枚，2006年更可望增加到126．71亿枚。尤其在存储器方面应用更快，预计年增长幅度将高达54．9％。目前，国内的CSP市场完全被外国公司和外资企业控制，国内企业产品要进入这个市场也是相当困难的。要进入CSP市场，首先是要开发出适销对路的产品，其次是要提高和保持产品的质量，还须供货及时，且价格要低。

关于开发我国CSP技术的几点建议

CSP技术是为产品的更新换代提出来的，该技术一开发成功，即用于产品中。经过短短几年，已成为集成电路重要的封装技术之一。而且，该技术还在迅速发展。近几年，CSP产品的产量增长很快，预计在今后的几年，还将高速增长。目前的PC市场容量达1000亿只，CSP产品仅占IC市场的1／20。随着CSP技术的进一步开发，会越来越多地取代其它产品而占领更多的市场份额。

在我国，CSP的市场(手机、掌上电脑、薄型电脑等等)很大。但是，这个市场目前完全被外资公司占据。随着CSP产品应用范围的进一步扩大，市场还将增大。因此急需开发我们自己的CSP技术，以便在该市场上占有一席之地。但是，开发CSP技术，困难很多，它涉及的范围广、技术难度大。因此，要开发CSP技术，需要有多家单位协同作战，同时须获得多方面资金的支持。为此，作者有如下几点建议：

1.充分发挥行业协会的作用

CSP技术是一项系统技术，涉及封装材料、封装工艺、应用材料、应用工艺等，为了完成CSP技术的开发，需要材料研究、材料制造、封装研究、CSP产品应用、印制板制造等相关机构的协同努力。为了协调这些机构的开发研究工作，需要充分发挥行业协会领导、推动、协调、督查的作用，以期加快CSP的开发研究和推广应用，使我国CSP产品的生产质量和能力得到迅速提高，从而可生产出高质量、高可靠性的CSP产品，满足国内市场及军事方面的应用。

2.建立CSP技术重点研究室

为了开发CSP技术，可建立一定数量的CSP技术研究室，如：模塑包封材料研究室、柔性基片材料研究室、高密度树脂基片研究室、高密度多层布线陶瓷基片研究室、CSP产品封装研究室、高密度印制板研究室、CSP产品组装研究室、CSP标准化研究室、CSP产品可靠性研究室等。而且，一种类型的研究室应有两个以上，以使研究室之间互相竞争和互相促进，从而可保证和加快CSP技术的开发和应用。

3.需要国家投入足够的资金

CSP技术，是一项具有一定难度的高新技术。其中部分技术我们已有，但需要提高；而有些技术我们目前还没有，需要开发。要实现这些技术的开发，需购买先进的设备，而这些设备价格均较高，且在开发中，需要投入一定的人力和物力；根据国情，如将所有资金均由开发单位承担，目前还不现实，因此需要国家投入专项资金，以扶持CSP技术的开发。

4.选择合适的CSP研究品种

由于CSP的封装种类多、工艺也多，每一种封装工艺都开发现在还不可能，也没有必要。要选择 由易到难且具有代表性的品种逐步渐进地开发。

我国的集成电路封装，从上世纪60年代末期到现在，经历了金属圆管壳→扁平陶瓷管壳→双列陶瓷管壳、双列塑封→陶瓷QFP管壳、塑料QFP→陶瓷、塑料LCC→陶瓷PGA管壳的封装，目前正在进入BGA、U BGA、CSP的封装阶段。从集成电路的金属圆管壳封装技术的开发和应用开始，我国的封装技术人员就付出了辛勤的劳动，使我国的封装技术达到了目前的水平。但是封装技术的进步，除了封装技术人员的努力外，更需要国家在各方面的大力支持。

审核编辑：汤梓红