摘要：概述了芯片尺寸封裝（CSP）的基本結(jié)構(gòu)和分類，通過(guò)與傳統(tǒng)封裝形式進(jìn)行對(duì)比，指出了 CSP技術(shù)具有的突出優(yōu)點(diǎn)，最后舉例說(shuō)明了它的最新應(yīng)用，并展望了其發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：微電子封裝技術(shù)；芯片尺寸封裝；表面組裝技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN305.94;TN407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-353X(2003)12-0039-05

1 引言

汽車電子裝置和其他消費(fèi)類電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展，微電子封裝技術(shù)面臨著電子產(chǎn)品“高性價(jià)比、高可靠性、多功能、小型化及低成本”發(fā)展趨勢(shì)帶來(lái)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。QFP（四邊引腳扁平封裝）、TQFP（塑料四邊引腳扁平封裝）作為表面安裝技術(shù)（SMT）的主流封裝形式一直受到業(yè)界的青睞，但當(dāng)它們?cè)?.3mm引腳間距極限下進(jìn)行封裝、貼裝、焊接更多的I/O引腳的VLSI時(shí)遇到了難以克服的困難，尤其是在批量生產(chǎn)的情況下，成品率將大幅下降。因此以面陣列、球形凸點(diǎn)為I/O的BGA（球柵陣列）應(yīng)運(yùn)而生，以它為基礎(chǔ)繼而又發(fā)展為芯片尺寸封裝（Chip Scale Package，簡(jiǎn)稱 CSP）技術(shù)。采用新型的CSP技術(shù)可以確保VLSI在高性能、高可靠性的前提下實(shí)現(xiàn)芯片的最小尺寸封裝（接近裸芯片的尺寸），而相對(duì)成本卻更低，因此符合電子產(chǎn)品小型化的發(fā)展潮流，是極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的高密度封裝形式。

CSP技術(shù)的出現(xiàn)為以裸芯片安裝為基礎(chǔ)的先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展，如多芯片組件(MCM)、芯片直接安裝(DCA),注入了新的活力，拓寬了高性能、高密度封裝的研發(fā)思路。在MCM技術(shù)面臨裸芯片難以儲(chǔ)運(yùn)、測(cè)試、老化篩選等問題時(shí)，CSP技術(shù)使這種高密度封裝設(shè)計(jì)柳暗花明。

2 CSP技術(shù)的特點(diǎn)及分類

2.1 CSP之特點(diǎn)

根據(jù)J-STD-012標(biāo)準(zhǔn)的定義，CSP是指封裝尺寸不超過(guò)裸芯片1.2倍的一種先進(jìn)的封裝形式[1] 。CSP實(shí)際上是在原有芯片封裝技術(shù)尤其是BGA小型化過(guò)程中形成的，有人稱之為μBGA（微型球柵陣列，現(xiàn)在僅將它劃為CSP的一種形式），因此它自然地具有BGA封裝技術(shù)的許多優(yōu)點(diǎn)。

1）封裝尺寸小，可滿足高密封裝 CSP是目前體積最小的VLSI封裝之一，引腳數(shù)（I/O數(shù)）相同的CSP封裝與QFP、BGA尺寸比較情況見表1[2]。

由表1可見，封裝引腳數(shù)越多的CSP尺寸遠(yuǎn)比傳統(tǒng)封裝形式小，易于實(shí)現(xiàn)高密度封裝，在IC規(guī)模不斷擴(kuò)大的情況下，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)十分明顯，因而已經(jīng)引起了IC制造業(yè)界的關(guān)注。
一般地，CSP封裝面積不到0.5mm節(jié)距QFP的 1/10，只有BGA的1/3~1/10[3]。在各種相同尺寸的芯片封裝中，CSP可容納的引腳數(shù)最多，適宜進(jìn)行多引腳數(shù)封裝，甚至可以應(yīng)用在I/O數(shù)超過(guò)2000 的高性能芯片上。例如，引腳節(jié)距為0.5mm，封裝尺寸為40×40的QFP，引腳數(shù)最多為304根，若要增加引腳數(shù)，只能減小引腳節(jié)距，但在傳統(tǒng)工藝條件下，QFP難以突破0.3mm的技術(shù)極限；與 CSP相提并論的是BGA封裝，它的引腳數(shù)可達(dá)600~1000根，但值得重視的是，在引腳數(shù)相同的情況下，CSP的組裝遠(yuǎn)比BGA容易。

（2）電學(xué)性能優(yōu)良 CSP的內(nèi)部布線長(zhǎng)度（僅為0.8~1.0mm）比QFP或BGA的布線長(zhǎng)度短得多 [4]，寄生引線電容(<0.001mΩ)、引線電阻（<0.001nH）及引線電感（<0.001pF）均很小，從而使信號(hào)傳輸延遲大為縮短。CSP的存取時(shí)間比QFP或BGA短1/ 5~1/6左右，同時(shí)CSP的抗噪能力強(qiáng)，開關(guān)噪聲只有DIP（雙列直插式封裝）的1/2。這些主要電學(xué)性能指標(biāo)已經(jīng)接近裸芯片的水平，在時(shí)鐘頻率已超過(guò)雙G的高速通信領(lǐng)域，LSI芯片的CSP將是十分理想的選擇。

(3)測(cè)試、篩選、老化容易MCM技術(shù)是當(dāng)今最高效、最先進(jìn)的高密度封裝之一，其技術(shù)核心是采用裸芯片安裝，優(yōu)點(diǎn)是無(wú)內(nèi)部芯片封裝延遲及大幅度提高了組件封裝密度，因此未來(lái)市場(chǎng)令人樂觀。但它的裸芯片測(cè)試、篩選、老化問題至今尚未解決，合格裸芯片的獲得比較困難，導(dǎo)致成品率相當(dāng)?shù)停圃斐杀竞芨遊4]；而CSP則可進(jìn)行全面老化、篩選、測(cè)試，并且操作、修整方便，能獲得真正的KGD芯片，在目前情況下用CSP替代裸芯片安裝勢(shì)在必行。
（4）散熱性能優(yōu)良 CSP封裝通過(guò)焊球與PCB連接，由于接觸面積大，所以芯片在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的熱量可以很容易地傳導(dǎo)到PCB上并散發(fā)出去；而傳統(tǒng)的TSOP（薄型小外形封裝）方式中，芯片是通過(guò)引腳焊在PCB上的，焊點(diǎn)和PCB板的接觸面積小，使芯片向PCB板散熱就相對(duì)困難。測(cè)試結(jié)果表明，通過(guò)傳導(dǎo)方式的散熱量可占到80%以上。

同時(shí)，CSP芯片正面向下安裝，可以從背面散熱，且散熱效果良好，10mm×10mm CSP的熱阻為35℃/W，而TSOP、QFP的熱阻則可達(dá)40℃/W。若通過(guò)散熱片強(qiáng)制冷卻，CSP的熱阻可降低到4.2，而QFP的則為11.8[3]。

（5）封裝內(nèi)無(wú)需填料 大多數(shù)CSP封裝中凸點(diǎn)和熱塑性粘合劑的彈性很好，不會(huì)因晶片與基底熱膨脹系數(shù)不同而造成應(yīng)力，因此也就不必在底部填料(underfill)，省去了填料時(shí)間和填料費(fèi)用 [5]，這在傳統(tǒng)的SMT封裝中是不可能的。

（6）制造工藝、設(shè)備的兼容性好 CSP與現(xiàn)有的SMT工藝和基礎(chǔ)設(shè)備的兼容性好，而且它的