Пакет масштабирования чипа (CSP)

По мере того, как современные электронные продукты становятся меньше и мощнее, технология упаковки также совершенствуется. Одной из важных новых технологий является упаковка в масштабе чипа (CSP). Этот тип упаковки очень мал, но производительность выдающаяся. Поэтому он становится все более и более популярным в электронной промышленности.

В этой статье вы узнаете, что такое пакет CSP, его основные характеристики, распространенные типы, такие как WLCSP, LFCSP, FCCSP, а также его преимущества перед традиционными методами упаковки.

Что такое пакет CSP?

Корпус масштаба чипа (CSP) — это чрезвычайно компактная упаковка. Он имеет размер, почти такой же маленький, как и сам чип. Другими словами, чип больше не нуждается в большом корпусе и занимает меньше места. Такая конструкция корпуса CSP не только позволяет устанавливать больше чипов в меньшем пространстве, но и обеспечивает лучшие электрические характеристики. Среди них важным технологическим прорывом является упаковка на уровне пластины. Она завершает процесс упаковки непосредственно на пластине, не дожидаясь, пока чип будет вырезан и затем упакован. Таким образом, метод может напрямую изготавливать корпус WLCSP, который является истинным смыслом корпуса масштаба чипа.

Конструкция корпуса масштабируемой микросхемы (CSP)

В отличие от традиционных методов компоновки, CSP устраняет необходимость в громоздких выводных рамках и длинных проводных соединениях, используя вместо этого передовые технологии межсоединений для обеспечения превосходных электрических характеристик и экономии пространства.

Ключевые компоненты строительства CSP

1. Кристалл (кремниевый чип) – Основной полупроводниковый прибор, обычно утонченный для сверхтонкого корпуса.

2. Уровень перераспределения (RDL) – Слой перемонтажа, который направляет соединения ввода-вывода от контактных площадок кристалла к внешним клеммам.

3. Выступы/столбики припоя – Микропроводящие столбики (например, медные столбики или шарики припоя) для непосредственного поверхностного монтажа на печатные платы.

4. Недолив/Инкапсуляция – Защитная эпоксидная или формовочная масса, повышающая механическую устойчивость и тепловые характеристики.

5. Пассивирующий слой – Тонкое диэлектрическое покрытие, защищающее кристалл от воздействия окружающей среды и механических нагрузок.

Ключевые характеристики CSP

• Эффективность размера:

Как следует из названия, упаковка чип-шкалы почти такого же размера, как и сам чип, с небольшим или отсутствующим дополнительным корпусом. Эта ультрамаленькая упаковка особенно подходит для устройств с ограниченным пространством, таких как смартфоны, планшеты, умные часы, наушники Bluetooth и другая портативная и носимая электроника.

• Улучшенные электрические характеристики:

Поскольку внутренние соединения чипа короче, помехи сигнала во время передачи уменьшаются — такие вещи, как индуктивность и сопротивление, сведены к минимуму. Это означает, что сигналы передаются быстрее и стабильнее, что делает его идеальным для высокоскоростных, высокопроизводительных приложений.

• Экономическая эффективность:

Особенно при использовании упаковки на уровне пластины, многие этапы упаковки можно выполнить, пока чип все еще находится на пластине, не дожидаясь его последующей резки и обработки. Это экономит как материалы, так и рабочую силу, снижая общие производственные затраты, что отлично подходит для массового производства.

• Тепловые характеристики:

Структура пакета CSP помогает теплу внутри чипа передаваться быстрее, предотвращая перегрев. Таким образом, даже в ситуациях высокой нагрузки или высокой производительности система может работать надежно.

Среди всех типов CSP-упаковки наиболее популярной является WLCSP. Она завершает все этапы упаковки еще на стадии пластины, что делает ее наименьшей по размеру при очень высокой надежности. Иногда ее также называют WCSP (Wafer Chip Scale Package), название, которое подчеркивает ее природу упаковки на уровне пластины.

Распространенные типы CSP

Несколько распространенных типов пакетов Chip Scale были разработаны в соответствии с различными требованиями к применению. Каждый тип имеет свою собственную уникальную конструкцию и преимущества применения. Вот разбивка трех основных типов:

Хотя каждый тип корпуса CSP отвечает различным инженерным потребностям, WLCSP и лежащая в его основе технология корпусирования на уровне пластины, несомненно, лежат в основе сегодняшней тенденции к миниатюризации электроники.

CSP против традиционной упаковки

По мере развития полупроводниковых технологий решения по упаковке развивались, чтобы соответствовать растущим требованиям к производительности, энергоэффективности и миниатюризации. Упаковка в масштабе чипа (CSP) стала популярной альтернативой традиционным методам упаковки, предлагая явные преимущества во многих приложениях. Ниже мы сравниваем эти два подхода к упаковке по нескольким ключевым параметрам.

Ключевые различия между CSP и традиционной упаковкой

CSP представляет собой значительный прогресс в технологии упаковки, особенно подходящий для приложений с ограниченным пространством, где размер, вес и электрические характеристики имеют решающее значение. Таблица показывает, что пакеты CSP обычно не более чем на 20% больше, чем сам кремниевый кристалл, по сравнению с традиционными пакетами, которые могут быть в несколько раз больше размера кристалла.

Однако традиционная упаковка все еще сохраняет преимущества в определенных сценариях. Больший форм-фактор обеспечивает лучшее рассеивание тепла и часто упрощает процессы сборки платы. Многие промышленные и автомобильные приложения продолжают полагаться на традиционные упаковочные решения, где требуется чрезвычайная устойчивость к окружающей среде.

Выбор между CSP и традиционной упаковкой в ​​конечном итоге зависит от конкретных требований приложения, при этом CSP доминирует в потребительской электронике, а традиционные методы сохраняют сильные позиции в более сложных условиях.

Вывод     

CSP packaging представляет собой крупный прорыв в полупроводниковой промышленности, одновременно достигая трех ключевых преимуществ: компактный размер, высокую производительность и низкую стоимость. Распространенные варианты CSP, такие как WLCSP, LFCSP и FCCSP, в настоящее время широко используются в различных электронных продуктах, включая смартфоны и умные часы.

Проще говоря, технология CSP позволяет создавать более компактные и эффективные микросхемы — именно то, что необходимо современным интеллектуальным устройствам для дальнейшего развития.