1.7　UCSP封装器件的焊盘设计

晶片级封装（WLCSP）是一种可以使集成电路（IC）面向下贴装到PCB上的CSP封装技术，芯片的焊点通过独立的锡球焊接到PCB的焊盘上，不需要任何填充材料。这种技术与球栅阵列、引线型和基于层压板的CSP封装技术的不同之处在于它没有连接线或内插连接。WLCSP封装技术的优点是IC到PCB之间的电感小、封装尺寸小、热传导性能好。

Maxim的WLCSP技术商标为UCSP ^[13] 。UCSP结构是在硅晶片衬底上建立的。在晶片的表面附上一层BCB（Benzocyclobutene，苯并环丁烯）树脂薄膜。这层薄膜减轻了锡球连接处的机械压力并在裸片表面提供电气隔离。在BCB膜上使用照相的方法制作过孔，通过它实现与IC联结基盘的电气连接。过孔上面还要加上一层UBM（球下金属）层。一般情况下，还要再加上第二层BCB作为阻焊层以确定再流锡球的直径和位置。标准的锡球材料是共晶锡铅合金，即63Sn-37Pb。典型的UCSP结构的截面图如图1-57所示。

UCSP锡球阵列是基于具有统一栅距的长方形栅格排列的。UCSP锡球阵列的行数和列数一般都在2～6。

UCSP焊盘一般采用非阻焊层限定（Non-Solder-Mask Defined，NSMD）形式。一个典型的NSMD焊盘形式如图1-58所示，NSMD圆形铜焊盘的直径为11+0/-3mil，其阻焊层开口为14+1/-2mil。一般NSMD焊盘PCB基底铜箔厚度为1/2oz或1oz。为了防止焊料流失，信号导线在与NSMD铜焊盘的连接处应该具有瓶颈形状，其宽度不超过与之连接的NSMD焊盘半径的1/2。使用最小的4～5mil导线宽度设计就能实现这一目标。

UCSP焊盘的焊盘涂敷层，如果是铜焊盘应该涂上有机可焊防腐层（OSP）。如果不使用铜焊盘/OSP，无镀镍或沉金是另一种可接受的选择[镀金层的厚度限制在20μin（微英寸）以内]。注意：镀金层的厚度必须小于0.5μm，否则将造成焊点脆弱，降低焊点的可靠性。

HASL（热风焊锡整平）涂敷层技术不能用于UCSP器件，因为无法控制焊料的用量和外层形状。

Maxim公司建议在UCSP装配中使用焊膏。对于某些具有有限的球阵列规格的小型UCSP器件（球阵列为2×2、3×2和3×3），为了尽量减少焊锡的短路，比较好的方法是将锡膏沉积的位置从UCSP锡球的位置偏移0.05mm，将模板开孔的间距从0.50mm增加到0.55mm。对于2×2阵列，该间距需要增加到0.60mm。焊盘和阻焊层开口不需要任何变动。对于较大的球阵列规格（4×3、4×4、5×4，以及更大的尺寸），外围行、列的锡膏开孔需要偏移。可能的话，内部（非最外围）的焊膏沉积开孔要向球阵列点密度较稀的方向偏移。选择焊膏建议使用Sn63-Pb37共晶合金第3类（锡球尺寸为25～45μm）锡膏，或第4类（20～38μm）的锡膏。

2×2 UCSP孔径焊点的模板设计实例如图1-59所示。采用WCSP焊盘尺寸和设计如表1-38和图1-60所示。