摘 要：为了推进由多媒体引发的信息网络化社会的实现，需要有大量的信息在范围内迅速传播。同时还要求在信息的交换与传送上具有容量大、高速化和数字化的特征。因此，电子信息装置和器件在向高集成化和高速化推进的同时，加速了电子信息设备朝着高性能、高功能（复合化和融合化）与便携化（高密度化）的方向发展。支持这一发展的技术是半导体器件的微细化技术，而电子信息设备实现商品化所必须的手段则是高密度表面组装技术。
一、从半导体封装看表面组装技术动向
在半导体封装技术领域，LSI自20世纪中叶问世以来先后经历了两次高密度组装的革命。（见）。 次是20世纪70年代后半期LSI蓬勃兴起时期。此前是以DIP为代表的通孔安装技术（Through Hole Mounting Technology）型的封装，而这时则开始出现了以有卷边翼型的QFP为代表的表面安装技术（Surface Mounting Technology）型的周边引脚（Peripheral Lead）型封装。由于在半导体器件中也出现了表面安装器件，因此大大促进了表面安装技术向高密度化（两面安装）发展，为台式电子计算机的小型化、高功能化和低成本化作出了贡献。
第二次是在20世纪90年代前半期，以个人计算机的低价格战争为导火索，出现了以便于安装和高密度化为特征的球栅阵列（BGA：Ball Grid Array）式的封装。目前的BGA从技术角度看可以说是向两个方向发展：一个是为适应以多功能和高性能为特征的电子机器的多引脚、高速化方向；另一个则是为适应多功能和便携式为特征的电子机器的小型化方向。
过去的表面安装型封装器件QFP（Quad Flat Package）当超过400个引脚时则安装困难。由于出现了PBGA（Plastic BGA）和TBGA（Tape BGA），其封装形式的引脚间距达到1.0mm～1.5mm，从而使安装变得容易且可整体再流焊。同时，在芯片与封装基板的连接上使用了倒装片（FC）连接技术，谋求引脚数以千计的超多引脚化的PBGA被用在超级计算机、服务器和工作站用的高性能器件上，实际应用中通常称它们为FCBGA。
另一类则是引脚较少且作为超小型和超轻量的封装而引人注目的器件是所谓的CSP封装，它自1996年在世界范围内开始应用于数字编码器上以来，一直被视为手机、照相机、随身听等便携式电子机器的小型化和薄型化商品化战略的眼珠而正广泛应用。其中，被称为FBGA（Fine pitch BGA）的BGA型的CSP为普及。
二、CSP的分类
本电子机械工业会(EIAJ)在讨论标准化时，根据CSP的外形将其划分为两种类型：一种是面积阵列型（即在封装面上的引脚被排列成格子状，也称栅阵列）；一种是周边型（即封装的周围环绕着引脚）（见）。
面阵列型CSP目前在世界范围内被广泛开发的有FBGA或称FLGA，在EIAJ中以引脚间距在0.8mm以下、外形尺寸为4mm～21mm的超小型封装为基准谋求标准化。这些封装基本上可以适用于逻辑电路和存储器等所有器件(见表1)。
周边型CSP有SON(Small Outline Non-leaded package)和QFN(Quad Flat Non-leaded package)，这是原来周围带有引线的封装，将引线隐去的无引脚小型化封装。它被认为适合在存储器和低端逻辑电路等小针脚群的器件上使用。
三、FBGA技术
自90年代初期CSP出现以来，提出了各种各样的结构，但现今主流都是前述的FBGA。
(1)全新的半导体后工序的制造技术
从安装性和超小型化的观点来看有魅力的封装是FBGA，由于它从材料和关键技术方面改变了此前一直用引线框架的塑料模式的封装结构，所以必须开发包括新材料新工艺的制造技术。为了达到应有的物理性能和电气性能，原来的半导体后工序制造技术开始向新的后工序制造技术过渡（无引线框架技术和无引线技术）。见表2.
代FBGA是塑料式的表面凸起型，即与PBGA完全相同的结构和工艺，与过去的塑料模式封装的制造工程相比，引线框架变成了“环氧玻璃基板”，外部引脚的加工作业变成了“锡球焊接作业”。但是，环氧玻璃基材上的组装工艺与COB（Chip On Board）技术基本相同，现有的生产线技术完全适用，所以相对成本较低。新工序中的“锡球焊接”是必须的，而且比过去塑料封装的引线框架加工工艺简单，所以更能降低成本。由于外形采用线焊接封装，因而称其为外部引脚被配置在芯片外侧的输出型封装。
第二代FBGA是载带式的表面凹陷型（D2BGA、μBGA等），这里出现了以往封装所没有的“革新的后工序”。过去后工序的关键技术“引线框架材料”、“芯片焊接”、“线焊接”，由现在的“载带材料”、“载带贴装”、“内部焊接”所取代，换成了完全不同的新的制造技术。外形上由于不采用线焊接，所以外部端子的配置有自由度，不管是在芯片的面上（输入式），还是在芯片外侧（输出式），两种方式都是可能实现的。输出式成为实际芯片尺寸型的封装，当有锡球时，在外形上与FC的区别是不浸其中。但是由于把这种内插式的载带材料做得比芯片尺寸大，在芯片的外侧也可以配置端子，所以可以扩展端子的间距，调整列数。即使芯片收缩也不改变封装外形，而维持互换性，在安装设计上有灵活性。见.
（2）什么是晶体级CSP？
作为今后一个世纪的FBGA半导体后工程制造技术的提案是晶体级封装（WLP）。截至前述的第二代FBGA的制造工程，均采用以芯片（从晶体到切片后成为单个芯片）基板框架，引线框架，或以纸带为载体在工程中搬送的方式；而今后的FBGA制造工程则是以晶体为载体在工程中搬送，切单片一项是在组装的终工程中进行。由于工程是在晶体状态下的组装处理，因而可以批处理来降低组装成本。这种WLP方式取代了以往的封装中芯片与封装间的连接技术（线焊、TAB和倒装片焊接等），其特点是：在切单片之前，采用与倒装片相同原理的半导体前工程配线技术，芯片焊盘与外部端子结线的方法是基本的，随后的锡球焊和电气测试是在晶体状下进行的。
由WLP完成的封装被称为晶体级CSP。这只是外形上实际的芯片尺寸，现在所发表的大部分是带有锡球的FBGA。富士通的超级CSP与冲电气工业的CSP极相似，它们有着相似截面构造的FBGA，加上现有的FC的晶体配线过程和晶体级在线测试过程，并把在PBGA上采用的成批造型树脂封止的方法用在晶体上（见）。
由WLP方式制造的实际芯片的FBGA在外形功能上与FC没有区别，拥有FC的课题（KGD、安装技术、裸芯片技术、互换性、相对收缩、基板技术、优质晶体数少时成本无法计算）。
（3）晶体级CSP是CSP（GBGA）呢还是FC呢？
只能由WLP形成的实际芯片尺寸的FBGA，与有锡球的裸芯片的FC怎样区别呢？由于只是实际尺寸，所以当做为封装的端子无扩张性时（在芯片面积以上的领域可以配列端子），端子数受到限制，这是其一；其次，各公司间的芯片尺寸有差别，并且伴随着收缩而造成端子配列尺寸不同，从而变得各自无互换性。即安装用的基体印制板和测试用的插口均无互换性，那么是否存在所谓不同封装的裸芯片所遗留的问题呢？若将FC端子间距做到0.5mm以上，使其容易安装，并由于供给KGD而测试用的探针易接触等，则变得与实际芯片尺寸FBGA没有区别了。所谓PBGA、TBGA、FBGA（CSP）、FC是球栅阵列安装的技术潮流，而在安装技术中则是按照外部端子间距和外形尺寸不同来分类的，这样说毫不过分（见）。
四、球栅阵列安装技术的标准化
（1）FC、CSP、BGA安装技术的标准化
以美国的IPC、EIA和日本的EIAJ、LPCA（日本印制电路工业会）为主要成员的IEC/TC91国际标准化委员会，于1997年11月开始审议球栅阵列安装技术的标准化。也就是说，有关CSP（FBGA）和裸芯片的安装技术的标准化己经开始探讨。
其实，使用裸芯片安装的用户己逐年增多，与KGD相关的裸芯片的购入方式的标准化和数据库等的标准化活动也日益盛行。以EIAJ为中心发表了“CSP的外形尺寸的标准化”一文，还有与JIEP（日本电子安装学会）共同发表了“含有KGD和裸芯片质量保证的向导”一文，他们以这种形式逐步推出器件的标准化成果。
在器件的使用方面，尤其是把安装的可靠性作为课题研究的第二项标准化活动日渐活跃。
（2）CSP、BGA封装器件的安装可靠性评价基准的标准化为了适应电子设备固定制造厂和半导体制造厂等双方的要求，EIAJ安装系统标准化委员会提出了“CSP、BGA封装器件在安装状态的环境及耐久性试验方法”，从而使安装可靠性评价方法规范化。
（3）裸芯片安装后的可靠性评价方法
JIEP/MCM技术委员会的KGD/裸芯片安装研究会参考了上述规格，评价方法正在审议中，预计将与EIAJ协手使其规范化。
（4）其他
EIAJ/电子系统安装委员会的MCM/KGD研究会强化MCM/KGD技术，将使用裸芯片的机器的销售动态作为课题，从而开展了KGD调查和趋势图归纳工作，并提出标准化建议。
JIEP/MCM技术委员会的KGD/裸芯片安装研究会还对上述给出的标准化规格以外的多种工艺进行调查和总结，形成“裸芯片安装工艺指南”一文。
五、结束语
近些年，以高密度安装技术为目的超小型封装己有多种类型的开发提案。其中，从与裸芯片相抗衡的超小型封装的原本概念的CSP，到与裸芯片没有区别的形态，群雄割据，武裂世分。今后将怎样立足于这纷争的器件安装世界，关键是既要适应机器固定制造厂家的选择方针，又要适应半导体制造厂家的开发方针。
本文摘自《国际电子材料》
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