元器件堆疊封裝結構
元器件內芯片的堆疊大部分是采用金線鍵合的方式(Wire Bonding),堆疊層數可以從2~8層)。 STMICRO聲稱,誨今厚度到40μm的芯片可以從2個堆疊到8個(SRAM,Hash和DRAM),40μm的芯片堆疊8個總 厚度為1.6 mm,堆疊兩個厚度為0.8 mm。如圖1所示。
圖1 元器件內芯片的堆疊
堆疊元器件(Amkor PoP)典型結構如圖2所示:
·底部PSvfBGA(Package Stackable very thin fine pitch BGA);
·頂部Stacked CSP(FBGA, Fine pitch BGA)。
圖2 堆疊元器件實行結構圖
1. 底部 PSvfBGA(Package stackab丨e very thin fine pitch BGA)結構(如圖3所示)
·外形尺寸:10~15 mm;
·中間焊盤間距:0.65 mm,底部焊球間距:0.5 mm(0.4mm);
·基板:FR-5;
·焊球材料:63Sn37Pb/Pb-free。
圖3 底部PSvfBGA結構
2.頂部scsP結構(如圖4和圖5所示)
·外形尺寸:4~21 mm;
·底部球間距:0.4~0.8 mm;
·基板: Polyimide;
·焊球材料:63 Sn37Pb/Pb-free;
·球徑:0.25~0.46 mm。
圖4 頂部scsP結構圖(1)
圖5 頂部SCSP結構圖(2)
3.底部元件和頂部元件組裝后的空間關系(如圖6所示)
PoP裝配的重點是需要控制元器件之間的空間關系。如果它們之間沒有適當的間隙,那么就會有應力的存在,而這對于可靠性和裝配良率來講是致命的影響。PoP組裝后的空間關系如圖6所示。概括起來,其空間關系 有以下幾點需要我們關注:
·底部器件的模塑高度(0.27~0.35 mm);
·頂部器件回流前焊球的高度與間距e1;
·回流前,頂部器件底面和底部元件頂面的間隙fl;
·頂部器件回流后焊球的高度與間距e2;
·回流后,頂部器件底面和底部元件頂面的間隙f2。
圖6 PoP組裝后空間關系
而影響其空間關系的因素除了基板和元器件設計方面,還有基板制造工藝、元件封裝工藝以及SMT裝配工藝,以下是都需要加以關注的方面:
·焊盤的設計;
·阻焊膜窗口尺寸及位置公差;
·焊球尺寸公差;
·焊球高度差異;
·蘸取的助焊劑或錫膏的量:
·貼裝的精度:
·回流環境和溫度;
·元器件和基板的翹曲變形:
·底部器件模塑厚度。