受電子產品的小、輕、薄的驅動，封裝領域也是不斷開發出新的封裝type。CSP封裝就是比較革命性的產品，Size是裸芯片的1.2倍甚至同等大小，尤其隨著移動電子的興起，這種裸芯片封裝(Wafer Level CSP)封裝已經是最小最省錢的封裝方式了，雖然前期需要RDL的光罩費用，但是它省去了Leadframe的費用，直接solder bump焊接到主板上即可。

CSP(Chip-Scale or Chipe-Size Package)的concept起源于1990s，follow的是IPC/JEDEC J-STD-012標準，它主要應用于Low pin count的EEPROMs、ASICs 以及microprocessors (MCU)等，尤其當Wafer越大而Die又越小的時候，其成本會更有優勢。

CSP封裝主要的步驟為： 把die mount到epoxy interposer上，再用wire bond (gold or Al)將PAD和基板連接起來，第三步用Molding Plastic封裝保護Die和Wire，最后再將Solder ball貼到Interposer底部。

當然上面的wire bond會讓封裝比起die size還要大一點。而且從die到lead frame上的導線還有連接阻抗的，后來發展到用bump代替wire bond，所以就發展到Flip chip代替Wire bond封裝，這樣就節省了wire bond的空間了，所以就可以做到Die幾乎等size的package了。

那說到倒片封裝(FC: Flip-Chip)，自然就要講到這個bump了，不可能把die切割了再去長這個bump吧，所以必須在Wafer還沒切割之前就做完這個process，所以就叫做Wafer Level CSP封裝了 (WLCSP)。

Flip-Chip封裝主要的三個步驟，Die上長bumps，臉朝下把長好球的die貼倒貼到襯底或者基板上，然后填充(underfilling)。

WLCSP現在已經是封裝技術的主流，主要有兩種，一種是直接BOP (Bump On Pad)，還有一種是RDL (Redistribution Layer)。BOP技術還需要根據是否需要Polymer做re-passivation，再分為BON(Bump on SiN)和BOR (Bump on Repassivation)。BOP廣泛應用于Analog/Power封裝，它由于電流是直接垂直流過，沒有橫向RDL，所以對于功率器件封裝很有優勢，Cost也很低，但是它的Pin count比較有限，所以才發展到RDL+Bump。BOP是直接把UBM/Bump錨在Top Metal的PAD上，而RDL+Bump是用Polymer (Polyimide或PBO) 隔離并布線并且把Bump與device surface隔開。

再簡單講一下RDL+Bump+銅柱的工藝流程吧，和FAB工藝差不多吧，四層光罩即可。RDL之間的dielectric用Polyimide隔離。Metal可以用電鍍長上去(Seed用Sputter)。

成型之后的RDL+Bump就是如下圖的樣子：

最早的WLCSP是Fan-In的，意思就是bump全部長在die上，而die和Pad的連接主要就是靠RDL的Metal Line來連接的。與之對應的就是Fan-Out的WLCSP封裝，這就是把bump長到chip外面去了 (1.2倍)，面積大點，bump的壓力不會對芯片造成損傷。

講solder ball之前，還是總結一下Flip-Chip和WLCSP之間到底區別是什么？Flip-chip一般還是需要襯底的，只是它通過solder ball倒裝貼上去的(代替Wire bond)而已，而WLCSP是把長好的球做好之后直接貼到PCB板上去。

好了，不管是Flip-Chip還是WLCSP都需要一個東西叫做Solder Ball (錫球)，那接下來該講解Solder Ball了，這些Bump是怎么長上去的。

先講講為啥用錫球？那就要回答一個問題，Solder Ball的技術要求是什么？

1) Fully Freflowable：類似焊錫熔融才能連接，那焊錫的要求就是加熱不能隨意流動，必須往中間聚攏(Self-Center)，而且易坍塌(Collapse)，這就是焊錫的特點。

2) 可控的Alloy成分: 一般用10~15%的錫鉛合金(63Sn/Pb)能提高液態溫度到200~215C。

3) 能兼容各種Alloy要求： 比如共晶Sn/Pb (Eutectic)，High Pb，以及Sony Green提出的Pb-Free等各種Alloy來適應市場要求。

4) 能控制Bump高度確保良率，厚度deviation<2.5um。

錫球的大小一般是150um, Pitch約0.5mm。也有uBump尺寸在75~130um，也有用300~500um的。一般Solder Ball Bump成分是錫鉛共晶(Sn63Pb37)，但是現在環境污染的要求(RoHS)推出無鉛錫球等，但不管怎么變技術上重點是組裝回流焊的溫度曲線必須滿足特定溫度上保持一段時間(thermal budget)穩定。

錫球工藝一般采取的工藝有: 蒸發(Evaporation)、電鍍(Electroplating)、印刷(Screen printing)、或針孔沉積(Needle depositing)等，但是Solder ball不是直接與Pad Metal連接的，類似FAB的Metal一樣，必須要有Adhesion和Barrier Layer，而這層過渡的Metal就是UBM (Under Bump Metallization)，作用當然就是Adhesion和Barrier了，而且要求必須接觸電阻低。而這個UBM通常采用Sputter或電鍍的方式都可以實現。最后用常用的電鍍法講述錫球形成的過程(最后一步Bump Shaping是通過第六步的形狀回流后包裹成型的)。

好了，至此就講完了WLCSP和Flip-chip了(技術細節請參閱《Wafer-Level Chip-Scale Packaging》--Shichun Qu, Yong Liu, Springer Science)，這也是現在中低端消費類市場的主流封裝模式了，高端市場當然就是SiP的3D封裝了，再開一篇吧。敬請期待！