使用晶圓級(jí)封裝 （WLP） 可以減小解決方案的整體尺寸和成本。然而，當(dāng)使用WLP IC時(shí)，印刷電路板（PCB）布局可能會(huì)變得更加復(fù)雜，如果不仔細(xì)規(guī)劃，會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)不可靠。本文介紹了為您的應(yīng)用選擇0.4mm或0.5mm間距WLP的一些PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)和一般建議。

介紹

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)級(jí)電路時(shí)，印刷電路板（PCB）的空間可能非常寶貴。減少設(shè)計(jì)所需PCB面積的一種方法是使用較小的IC封裝，例如晶圓級(jí)封裝（WLP）。如果您相應(yīng)地計(jì)劃，這可以釋放 PCB 上的大量區(qū)域，還可以節(jié)省您的成本.

WLP 比其前代產(chǎn)品小得多，因?yàn)榉庋b直接構(gòu)建在硅襯底上，不使用鍵合線。這反過(guò)來(lái)又節(jié)省了周期時(shí)間和包裝成本。然而， 為了將PCB成本保持在最低水平， 需要考慮一些布局因素.本教程將介紹一些使用 WLP 時(shí)應(yīng)遵循的一般 PCB 布局指南.這些指南是作為開(kāi)發(fā)PCB布局設(shè)計(jì)的輔助工具提供的，以增加可靠制造設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)。

注：1mil = 1/1000in = 0.0254mm

貼片和不銹鋼墊

在開(kāi)始任何路由之前，首先應(yīng)考慮 WLP 占用空間的設(shè)計(jì)。WLP圖紙將提供創(chuàng)建PCB封裝所需的大部分信息（封裝尺寸、公差、引腳間距）。創(chuàng)建WLP封裝時(shí)要考慮的另一個(gè)方面是IC引腳使用的焊盤類型。焊盤選項(xiàng)包括阻焊層定義 （SMD） 和非阻焊層定義 （NSMD），均如圖 1 所示。

圖1.創(chuàng)建 WLP 封裝時(shí)，請(qǐng)考慮要用于 IC 引腳的焊盤類型，即阻焊層定義 （SMD） 或非阻焊層定義 （NSMD）。

顧名思義，SMD 焊盤使用阻焊層來(lái)定義焊球?qū)⒑附拥降暮副P區(qū)域。這種方法降低了焊接或拆焊過(guò)程中焊盤抬起的可能性。然而，缺點(diǎn)是這種方法減少了可用于焊球連接的銅表面積，并減少了相鄰焊盤之間的空間。這限制了焊盤之間走線的厚度，并可能影響過(guò)孔的使用。

NSMD 焊盤使用銅來(lái)定義焊料凸點(diǎn)將焊接到的焊盤區(qū)域。這種方法為焊球連接提供了更大的表面積，并在焊盤之間提供了更大的間隙（與SMD相比），從而允許更寬的走線寬度和更大的通孔使用靈活性。這種方法的缺點(diǎn)是在焊接和拆焊過(guò)程中更容易受到焊盤抬起的影響。

最推薦的焊盤類型是 NSMD。這種焊盤類型有助于更好的焊接連接，允許焊點(diǎn)封裝焊盤。在使用WLP開(kāi)始PCB設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮兩種焊盤類型，并根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用權(quán)衡其優(yōu)缺點(diǎn)。請(qǐng)注意，這兩種方法都可以在單個(gè) WLP 占用空間上使用。

間距尺寸

Maxim提供多種WLP IC，提供0.4mm或0.5mm間距。間距尺寸是指IC上焊球（即引腳）之間的距離。距離是從兩個(gè)相鄰焊球的中心到中心測(cè)量的。間距越大，焊盤之間用于布線走線的空間就越大。

0.5mm間距設(shè)計(jì)比較小的0.4mm設(shè)計(jì)提供了更多的呼吸空間。0.5mm 間距在焊球之間從中心到中心之間提供了大約 19.7 mil 的空間。典型的焊盤尺寸為 8.7 密耳，焊盤之間提供 11 密耳的焊盤以路由跡線。使用 3.5 mils 的走線到焊球間隙，您可以在兩個(gè)定義的焊球焊盤之間舒適地安裝大約 4 mil 的最大走線寬度。使用4盎司銅（Cu）的1 mil走線時(shí)，通過(guò)走線的電流限制為大約220mA。使用 2oz 銅，您可以通過(guò) 380 mil 走線驅(qū)動(dòng) 4mA 電流。0.5mm間距WLP的間距和尺寸如圖2所示。有關(guān)0.5mm間距WLP PCB布局的示例，請(qǐng)參考Maxim網(wǎng)站上的MAX8896評(píng)估（EV）評(píng)估板數(shù)據(jù)資料。

圖2.0.5mm 間距 WLP 的間距和尺寸。

0.4mm （15.7-mil） 間距設(shè)計(jì)可能比 0.5mm 設(shè)計(jì)更棘手。焊球之間布線走線的空間要小得多，這意味著更多的限制和更少的靈活性。典型的焊盤尺寸為 7 密耳，焊盤之間有 8.7 密耳的焊盤來(lái)路由跡線。在內(nèi)部跡線的每一側(cè)使用 3 密耳空間時(shí)，最大走線寬度僅為 ~2.7 密耳。0.4mm間距WLP的間距和尺寸如圖3所示。使用2oz銅（Cu）的7.1 mil走線時(shí)，通過(guò)走線的電流限制為大約160mA。對(duì)于較小的間距，例如0.4mm，使用較厚的銅可能是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樽呔€寬度小于銅寬度（例如2oz Cu = 2.8 mils）。這可能導(dǎo)致蝕刻/電鍍工藝后的凈跡線寬度小于 2.7 密耳。表1提供了普通PCB晶圓廠的走線寬度到銅厚度的建議。

圖3.0.4mm 間距 WLP 的間距和尺寸。

路由替代方案

如果在WLP焊盤之間使用較細(xì)的走線不適用于您的設(shè)計(jì)，例如對(duì)于較小間距的WLP（即0.3mm），則可以使用其他選項(xiàng)，但它們都有自己的缺點(diǎn)。一種選擇是使用激光鉆孔，這需要支付高昂的 PCB 成本.由于機(jī)械鉆頭具有設(shè)備限制（例如最小鉆頭尺寸為 10 密耳），并且由于 WLP IC 封裝的相鄰和對(duì)角焊盤之間的間距限制，因此需要激光鉆孔通孔。激光鉆孔是一種PCB制造工藝，其中通孔直接激光鉆入WLP焊盤或從WLP焊盤偏移，然后重新填充，從而允許在內(nèi)層上運(yùn)行走線。如果您的應(yīng)用PCB已經(jīng)使用激光鉆孔（例如高端音頻應(yīng)用或手機(jī)），那么PCB成本可能不是問(wèn)題。但是， 如果您的應(yīng)用必須降低PCB成本（例如某些LCD顯示器），那么額外的成本可能不合理。

另一種不太常見(jiàn)的替代方法是使用交錯(cuò)凸塊陣列 WLP。通過(guò)在 WLP 芯片上錯(cuò)開(kāi)球，您可以創(chuàng)建更多空間來(lái)路由更大的跡線。并非所有 WLP 芯片都提供交錯(cuò)凸塊陣列的奢華，這需要在設(shè)計(jì)的初始階段仔細(xì)規(guī)劃?；蛘?，您可以使用缺少幾個(gè)內(nèi)/外引腳的 WLP 凸塊陣列。這也將為您提供更多空間來(lái)放入過(guò)孔或?qū)⒏蟮嫩E線路由到內(nèi)層。同樣，這需要在設(shè)計(jì)早期仔細(xì)考慮，同時(shí)還要考慮零件的任何可能的第二源要求。

結(jié)論

在本教程中，介紹了一些基本準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，以幫助在使用0.4mm和0.5mm間距WLP IC時(shí)設(shè)計(jì)PCB布局。為了提高使用 WLP 設(shè)計(jì)時(shí)的認(rèn)識(shí)，討論了焊盤類型（SMD 和 NSMD）、焊盤之間允許的最大走線寬度以及焊盤之間布線的替代方案（激光過(guò)孔、交錯(cuò)陣列 WLP 等）。

審核編輯：郭婷