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CSP封装及演进 芯片封装是半导体产业中的一个重要环节,它是芯片与外界信号互连的通道,同时对裸芯片起到固定、密封、散热、保护等多种功能。 CSP封装(Chip Scale Package)指芯片级封装,其封装尺寸和芯片核心尺寸基本相同,一般芯片面积与封装面积的比例约在1:1.2以内。CSP封装广泛应用于手机等消费电子的AP处理器,以及存储器芯片、 射频模组等。 - 这些芯片或模组逐步向多功能低功耗演进,同时尺寸向轻、薄、短、小方向发展,要求封装IO密度和高速高频性能提升的同时,依然保持轻薄的特性。导致CSP封装结构,芯片组装方式从WB打线,向FC倒装芯片或混装方式演进;单芯片封装也逐步向多芯片,甚至堆叠方式演进。按照组装方式,业界常把CSP封装分成WBCSP和FCCSP两大类。
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CSP封装分类 CSP基板的技术趋势 CSP基板做为CSP封装的重要载体,承载着信号互连、机械支撑、以及底部散热的功能。 对应前文所述的CSP封装主流应用领域,CSP基板有两个主流演进方向。其中存储器和应用处理器,为支持更多的IO接口同时缩小封装尺寸,FCCSP基板需要持续减薄同时增加线路密度,这样需求更薄的基板和更精细的线路制程。射频模组,为获取更好的信号和集成性能,基板层数持续提升,同时高频材料的应用越来越广泛。 * T! E1 t; S% w" Q2 Y, _6 M# z
" [% s% i8 r; M5 L5 {, ECSP基板演进方向 CSP基板关键工艺挑战 概括起来,CSP基板有四大关键工艺挑战:超薄、精细线路、多层数,同时需要自动化生产来保障其质量稳定性。除此之外,微孔、高频高速高稳定的板材、多种表面处理、阻焊,也是CSP基板的关键技术。 ![]()
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( {$ z2 X- _" G P3 }* rCSP基板关键技术 精细线路工艺 CSP基板精细线路的实现路径,主要包括Tenting-减成法、MSAP-改良半加成法、ETS-埋线路三种制程。这三种制程的可实现的线路精细度不同,同时由于复杂度不同带来的成本不同。其中,ETS属于Coreless无芯基板制程,但制作的线路最精细。 兴森同时具备这三种工艺能力,以匹配不同客户从L/S 50/50~10/10μm各类产品需求。引进高解析度全自动LDI曝光机、垂直非接触式MSAP显影线等先进设备,ETS最小线宽/线距可做到10/10um。具体工艺流程介绍,可下载电巢App,观看《兴森大求真——多品种CSP封装基板》直播回放。 5 ?4 c) a5 t! q" a9 O
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8 i9 {7 y! u: s' E1 \3 P( T. ` iETS制程示意图 超薄板 超薄板是存储芯片、可穿戴设备的重要需求。兴森科技具备最薄芯板0.035mm、无芯基板总厚70-90μm的加工能力。这需要工厂全线设备在设计上都具备对应能力。对于无芯基板,如图4,制造过程中会使用一种叫Detach Core的支撑层材料。分离这层材料时,兴森采用了自动分离机,分离速度快,精度高,可极大降低传统手动分离导致的基板破损,折痕,翘曲等问题。多层 CSP基板2-4层就能满足大多数要求,但是射频模块等产品高频信号、高集成,对基板层数也有更高要求,这在芯板很薄的前提下,挑战很大。兴森拥有成熟的层间对位和涨缩控制系统,高度自动化的叠合-压合流程设备,可实现最高10层的CSP封装基板量产。 3 c/ o' p" j5 [) o3 A
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射频SiP模块示意图 多种表面处理 应对不同的应用场景,有不同的表面处理要求,为此,兴森配备了完整的五种表面处理线体。
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% B! K; @ H% A8 n. _/ C, \" A自动化 上述薄板精细线路和多层都是CSP封装基板的关键技术挑战,唯有高度自动化的产线,才能实现稳定高效的连续生产,保障产品高品质和快速交付。 兴森全线重要设备如水平线、垂直线、曝光机、滚涂线等采用自动上下料设计。对于多工序离线生产的设备做连线设计,例如全自动定制化连线层压工序,可减少50%以上人力,生产效率提高一倍以上。对于单机手动作业的设备,兴森也进行了自动化升级,例如,等离子工序采用一体式集成化自动生产设计,从进料至出料实现一键式生产,可自动调取生产程序,并关联基板-夹具-腔体信息,实现参数防呆和生产过程信息追溯。 未来,将计划推进机械钻孔自动化、终检VRS自动化,AI 与AOI/AVI技术融合,完善defect mapping缺陷追溯系统,导入CIM系统,实现设备加工、产品追溯、品质追溯自动化,提高工厂数字化水平,向信息化迈进。 兴森CSP基板十年历程 十年路:2023年是兴森科技三十周年庆,同时也是迈入自主研发封装基板之路的第十一年。多年努力,获得头部客户的一致选择,合作的客户包括全球领先的IDM大厂,以及全球TOP10的多家封测代工厂。兴森科技作为内资封装基板的领先厂商之一,正服务全球存储芯片TOP5中的三家企业,以及中国大陆芯片设计TOP10中的六家企业。 ( d' M. _1 s$ {, \
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兴森科技CSP基板十年历程 多品种:兴森科技CSP基板覆盖存储器、AP主控制器、射频模组、汽车产品四大产品线。存储器薄板兴森行业领先;AP主控制器精细线路兴森国内领先;射频和汽车CSP基板,兴森以稳定的品质和快速的交付获得客户一致好评。持续创新:为保持技术水平领先,兴森科技持续加大研发投入,推动技术进步。 目前超薄板技术达到行业领先水平,精细线路技术逐步缩小与行业先进友商的差距。 ) L! E0 Q: r+ Q" x5 s
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总结 本期《兴森大求真》介绍了兴森科技“多品种CSP封装基板”。CSP封装向轻薄短小方向发展,给CSP基板提出了精细线路、超薄板、多层的挑战,同时需要自动化生产确保产品一致性和稳定性。 面对大陆本土基板供应稀缺的现状,为更好配合客户技术迭代,兴森科技持续在封装基板领域扩大投资,引进先进人才和技术。“用芯连接数字世界”!
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