受電子產(chǎn)品的小、輕、薄的驅(qū)動(dòng)，封裝領(lǐng)域也是不斷開發(fā)出新的封裝type。CSP封裝就是比較革命性的產(chǎn)品，Size是裸芯片的1.2倍甚至同等大小，尤其隨著移動(dòng)電子的興起，這種裸芯片封裝(Wafer Level CSP)封裝已經(jīng)是最小最省錢的封裝方式了，雖然前期需要RDL的光罩費(fèi)用，但是它省去了Leadframe的費(fèi)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(biāo)準(zhǔn)，它主要應(yīng)用于Low pin count的EEPROMs、ASICs 以及microprocessors (MCU)等，尤其當(dāng)Wafer越大而Die又越小的時(shí)候，其成本會(huì)更有優(yōu)勢(shì)。

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(hù)Die和Wire，最后再將Solder ball貼到Interposer底部。

當(dāng)然上面的wire bond會(huì)讓封裝比起die size還要大一點(diǎn)。而且從die到lead frame上的導(dǎo)線還有連接阻抗的，后來發(fā)展到用bump代替wire bond，所以就發(fā)展到Flip chip代替Wire bond封裝，這樣就節(jié)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(gè)bump了，不可能把die切割了再去長(zhǎng)這個(gè)bump吧，所以必須在Wafer還沒切割之前就做完這個(gè)process，所以就叫做Wafer Level CSP封裝了 (WLCSP)。

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

WLCSP現(xiàn)在已經(jīng)是封裝技術(shù)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(shù)還需要根據(jù)是否需要Polymer做re-passivation，再分為BON(Bump on SiN)和BOR (Bump on Repassivation)。BOP廣泛應(yīng)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(duì)于功率器件封裝很有優(yōu)勢(shì)，Cost也很低，但是它的Pin count比較有限，所以才發(fā)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(jiǎn)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(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)應(yīng)的就是Fan-Out的WLCSP封裝，這就是把bump長(zhǎng)到chip外面去了 (1.2倍)，面積大點(diǎn)，bump的壓力不會(huì)對(duì)芯片造成損傷。

講solder ball之前，還是總結(jié)一下Flip-Chip和WLCSP之間到底區(qū)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(zhǎng)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(gè)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(zhǎng)上去的。

先講講為啥用錫球？那就要回答一個(gè)問題，Solder Ball的技術(shù)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(dòng)，必須往中間聚攏(Self-Center)，而且易坍塌(Collapse)，這就是焊錫的特點(diǎn)。

2) 可控的Alloy成分: 一般用10~15%的錫鉛合金(63Sn/Pb)能提高液態(tài)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(yīng)市場(chǎng)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(xiàn)在環(huán)境污染的要求(RoHS)推出無鉛錫球等，但不管怎么變技術(shù)上重點(diǎn)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(shí)間(thermal budget)穩(wěn)定。

錫球工藝一般采取的工藝有: 蒸發(fā)(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(dāng)然就是Adhesion和Barrier了，而且要求必須接觸電阻低。而這個(gè)UBM通常采用Sputter或電鍍的方式都可以實(shí)現(xiàn)。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(shù)細(xì)節(jié)請(qǐng)參閱《Wafer-Level Chip-Scale Packaging》--Shichun Qu, Yong Liu, Springer Science)，這也是現(xiàn)在中低端消費(fèi)類市場(chǎng)的主流封裝模式了，高端市場(chǎng)當(dāng)然就是SiP的3D封裝了，再開一篇吧。敬請(qǐng)期待！