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POP 主要是针对移动设备而发展起来的系统集成3D封装,其结构主要有如下特点。
(1)存储器件和逻辑器件可自由组合,并可单独进行测试或替换,保障了成品率。
(2)POP 在垂直方向上实现堆叠,节省占板面积,提高了系统封装密度
(3)堆叠器件垂直互连取代了传统二维封装互连,可以实现逻辑器件和存储器件之间更快的数据传输。随着技术的发展,出现了如下几类主要的 POP 结构。
(1)锡球连接 PoP:逻辑芯片拥有更多的I/0 端口,因而常采用倒装互连(Flip Chip, FC)技术对其进行封装,并以此作为底部组件。底部芯片采用毛细管底部填充工艺(Capillary Under Fill, CUF),其结构示意图如图所示。
(2) MLP 连按PoP:为了发展较薄的PoP 封装结构,成型激光封裝( MoldimgLaser Package, MLP)技术应运而生,市场上也称之为穿塑孔 (Through Mold Via,TMV)技术。其方法是,首先在底部芯片四周焊接锡球并直接塑封,然后采用激光穿孔方式使锡球露出,以便后续与上层元器件连按,如图所示。
(3)折香形式 POP 和 BVA 连接PoP:为了满足 PoP 产品尺寸薄、功能强、I/0数多等需求,采用柔性电路板连接各种封装组件并进行折叠形成 PoP结构2,以及采用 BVA (Bond Via Array),技术1来提高产品性能、缩小引脚间距,如图所示。
依上所述,POP 封装体底部组件与顶部组件的连接方式主要有锡球连接(Attached with Solder Ball)、 MIP、柔性基板连接和 BVA。MLP POP 封装工艺流程如图所示
PoP 关键技术如下所述。
(1) PoP 作为高度集成的 3D 封装体,对于封装及圆片的厚度有着更高的要求(低于 100um)。因而对减薄工艺提出了更高的要求,需严格控制并避免出现圆片破裂和芯片裂纹等问题,而且对于厚度薄于 100wm 的圆片进行切割时,易造成芯片剥离蓝膜。
(2)由于封装集成度高,信号端口之间的间距更小 (小于 0.3mom),所以对于植球工艺提出了更高的要求,需要更高精度的植球机,严格控制对推工艺精度。
(3)POP 对于成品的厚度要求较高,需要将塑封控制在较薄的厚度范围内,因而必领通过实验选择最佳的塑封材料,以及塑封和固化参数,以避免发生不完全塑封、塑封体内的孔洞,以及塑封材料与圆片及基板之问分层等问题。
(4)作为目前应用较为广泛的 MLP-POP,塑封后的激光钻孔尤为重要,因此需要控制好激光脉冲的能量、脉冲宽度、重复频率、对位,从而控制好钻孔的尺寸、形状、位置等,更好地实现上、下封装体的叠封,如图所示。
(5) PoP作为高度集成的两个封装体的叠加,对于上、下封装体的翘曲有着较高的要求,应尽量使上、下封装体具有相同的翘曲方向,从而实现叠加上的一致性。对于封装体翘曲过大的情况,需要更好地控制香加时的锡膏量。进行新产品评估时,需要专门评估分析上、下封装体的翘曲数据。
来源:半导体封装工程师之家