一、封裝演進(jìn)與CSP

　　芯片封裝是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它是芯片與外界信號(hào)互連的通道，同時(shí)對(duì)裸芯片起到固定、密封、散熱、保護(hù)等多種功能。

　　在封裝演進(jìn)的歷程中，經(jīng)歷了以Leadframe引線框架為載體的插裝和貼裝時(shí)代，提供低成本和高可靠性的封裝解決方案，但引腳僅能排列在芯片四周，無法有效提高I/O數(shù)量。隨著芯片性能提升的需求，90年代進(jìn)入面陣列封裝時(shí)代。起初有Leadframe為載體的QFN，縮小封裝所占面積。但真正意義的面陣列封裝，是以基板為載體的BGA和CSP封裝，它們真正實(shí)現(xiàn)了底部陣列出表貼引腳，大大提高了IO密度，縮短互連路徑，外部引出IO數(shù)量提升到上百，甚至數(shù)千。

　　近20年以來，以FC面陣列封裝為起步，以2.5D/3D多芯片異構(gòu)集成為代表的先進(jìn)封裝踏入歷史舞臺(tái)。其中CSP封裝依然扮演了重要角色。

　　二、CSP封裝的概念

　　CSP封裝(Chip Scale Package)指芯片級(jí)封裝，其封裝尺寸和芯片核心尺寸基本相同，一般芯片面積與封裝面積的比例約在1:1.2以內(nèi)，凡是符合這一標(biāo)準(zhǔn)的封裝都可以稱之為CSP。

　　CSP封裝，最早大規(guī)模應(yīng)用在手機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品。這些產(chǎn)品向多功能低功耗演進(jìn)，同時(shí)需要滿足客戶更輕薄短小的體驗(yàn)需求，要求芯片封裝高度集成化。CSP封裝正是順應(yīng)這類需求，從BGA轉(zhuǎn)變而來。

　　三、CSP封裝的分類及典型應(yīng)用

　　按照封裝物理架構(gòu)以及連接方式，CSP封裝可以分為WBCSP和FCCSP兩個(gè)大類。WBCSP封裝中，有用于指紋芯片的LGA封裝，用于DDR芯片的BOC封裝，以及用于存儲(chǔ)器多芯片堆疊的封裝，等等。FCCSP封裝中，除了單芯片封裝，也有用于存儲(chǔ)器的MCM多芯片模組，用于射頻模組的SiP，集成天線的AiP封裝，等等。

　　WBCSP相對(duì)更成熟，以穩(wěn)定的封裝品質(zhì)和較低的成本，成為多種芯片封裝的優(yōu)先選擇。但，從封裝技術(shù)的進(jìn)步來看，高階產(chǎn)品會(huì)越來越多選擇FC的模式，因?yàn)樵跀U(kuò)充IO數(shù)量、提升電性能、降低封裝厚度、提升散熱效率方面，F(xiàn)CCSP有著顯著優(yōu)勢(shì)。

　　CSP封裝，廣泛應(yīng)用于存儲(chǔ)器、AP應(yīng)用處理器、射頻模塊等多個(gè)領(lǐng)域，涉及的系統(tǒng)產(chǎn)品包括智能手機(jī)、電視機(jī)、視屏監(jiān)控器、汽車，等等。FCCSP封裝結(jié)構(gòu)中，也有多芯片堆疊的POP封裝，例如下圖所示，可以說是先進(jìn)CSP封裝的代表了。上層封裝，四層LPDDR存儲(chǔ)芯片堆疊，打線連接到CSP基板。下層封裝，處理器或控制芯片倒裝連接到CSP基板。最后將兩個(gè)封裝堆疊，用錫柱連接起來。

　　四、CSP基板的技術(shù)趨勢(shì)

　　CSP基板做為CSP封裝的重要載體，承載著信號(hào)互連、機(jī)械支撐、以及底部散熱的功能。

　　對(duì)應(yīng)前文所述的CSP封裝主流應(yīng)用領(lǐng)域，CSP基板有兩個(gè)主流演進(jìn)方向。其中存儲(chǔ)器和應(yīng)用處理器，為支持更多的IO接口同時(shí)縮小封裝尺寸，F(xiàn)CCSP基板需要持續(xù)減薄同時(shí)增加線路密度，這樣需求更薄的基板和更精細(xì)的線路制程。射頻模組，為獲取更好的信號(hào)和集成性能，基板層數(shù)持續(xù)提升，同時(shí)高頻材料的應(yīng)用越來越廣泛。

　　五、CSP基板關(guān)鍵工藝挑戰(zhàn)

　　概括起來，CSP基板有四大關(guān)鍵工藝挑戰(zhàn)：超薄、精細(xì)線路、多層數(shù)，同時(shí)需要自動(dòng)化生產(chǎn)來保障其質(zhì)量穩(wěn)定性。除此之外，微孔、高頻高速高穩(wěn)定的板材、多種表面處理、阻焊，也是CSP基板的關(guān)鍵技術(shù)。

　　·精細(xì)線路制程：CSP基板精細(xì)線路的實(shí)現(xiàn)路徑，主要包括Tenting-減成法、MSAP-改良半加成法、ETS-埋線路三種制程。這三種制程的可實(shí)現(xiàn)的線路精細(xì)度不同，同時(shí)由于復(fù)雜度不同帶來的成本不同。其中，ETS屬于Coreless無芯基板制程，但制作的線路最精細(xì)。

　　·超薄板：超薄板是存儲(chǔ)芯片、可穿戴產(chǎn)品的重要需求。對(duì)于無芯基板，如圖5，制造過程中會(huì)使用一種叫Detach Core的支撐層材料，以實(shí)現(xiàn)超薄、細(xì)線路板的制作。

　　·多層：CSP基板2-4層就能滿足大多數(shù)要求，但是射頻模塊等產(chǎn)品高頻信號(hào)、高集成，對(duì)基板層數(shù)也有更高要求，甚至到10L以上。這在芯板很薄的前提下，挑戰(zhàn)很大。

　　·多種表面處理：應(yīng)對(duì)CSP封裝芯片不同的應(yīng)用場(chǎng)景，有不同的表面處理要求，如下表所示。

　　·自動(dòng)化：上述薄板精細(xì)線路和多層都是CSP封裝基板的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，唯有高度自動(dòng)化的產(chǎn)線，才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的連續(xù)生產(chǎn)，保障產(chǎn)品高品質(zhì)和快速交付。

　　六、總結(jié)

　　CSP封裝是芯片封裝發(fā)展歷程中的一個(gè)重要形式，由于其封裝輕薄短小，制造相對(duì)成熟、成本相對(duì)低，功耗相對(duì)小的幾個(gè)優(yōu)勢(shì)，為電子產(chǎn)品的小型化多功能化提供有力支持。2000年后，在AP、存儲(chǔ)、射頻、感應(yīng)器等多領(lǐng)域，CSP封裝變得越來越普及，封裝結(jié)構(gòu)越來約復(fù)雜，共同推動(dòng)先進(jìn)封裝進(jìn)步。

　　做為CSP封裝的主要載體——CSP基板，也相應(yīng)地向 超薄、精細(xì)線路、多層、自動(dòng)化方向演進(jìn)，不斷迎接更大挑戰(zhàn)。