WLCSP封装应用于医疗设备时必须考虑的问题

　　便携式医疗保健设备和服务越来越普及。一般来说，这些设备必须高效和“不可见”，因而在低功耗和小体积方面给设计师带来了新的挑战。如今晶圆级芯片级封装（WLCSP）能使以往不可能实现的医学治疗得以实现。这些新的应用包括创伤检测、医学植入以及抛弃型便携式监测仪等。本文首先介绍WLCSP技术，然后讨论PCB连接盘图案、焊盘终饰层和电路板厚度设计的最佳实用技巧，以便发挥WLCSP的最大功效。

　　如图1所示，WLCSP是倒装芯片互连技术的一个变种。借助WLCSP技术，裸片的有源面被倒置，并使用焊球连接到PCB。这些焊球的尺寸通常足够大（在0.5mm间距、预回流焊时有300μm），可省去倒装芯片互连所需的底部填充工艺。

　　

　　图1：WLCSP封装。

　　这种互连技术有以下一些优点：

　　通过省去第一层封装（模塑复合材料、引线框或有机基底）可以节省可观的空间。例如，8-ball WLCSP所占电路板面积只有8-lead SOIC的8%。

　　通过省去标准塑料封装中使用的连接线和引线可以减小电感、提高电气性能。

　　由于省去了引线框和模塑复合材料，使得封装外形更加轻薄。

　　无需底部填充工艺；可以使用标准的SMT组装设备。

　　由于轻质裸片在焊接过程中具有自我校准特性，因此组装良率较高。

　　封装结构

　　WLCSP可以被分成两种结构类型：直接凸块和重分布层（RDL）

　　直接凸块

　　直接凸块WLCSP包含一个可选的有机层（聚酰亚胺），这个层用作有源裸片表面上的应力缓冲器。聚酰亚胺覆盖了除连接焊盘四周开窗区域之外的整个裸片面积。在这个开窗区域之上溅射或电镀凸块下金属层（UBM）。UBM是不同金属层的堆叠，包括扩散层、势垒层、润湿层和抗氧化层。焊球落在UBM之上（因此叫落球），然后通过回流焊形成焊料凸块。直接凸块WLCSP的结构如图2所示。

　　

　　图2：直接凸块WLCSP。

　　重分布层（RDL）

　　图3是一种重分布层（RDL）WLCSP。这种技术可以将为邦定线（邦定焊盘安排在四周）而设计的裸片转换成WLCSP。与直接凸块不同的是，这种WLCSP使用两层聚酰亚胺层。第一层聚酰亚胺层沉积在裸片上，并保持邦定焊盘处于开窗状态。RDL层通过溅射或电镀将外围阵列转换为区域阵列。随后的结构类似直接凸块——包括第二个聚酰亚胺层、UBM和落球。

　　

　　图3：重分布层（RDL）WLCSP。