0.4mm和0.5mm WLP的PCB设计注意事项和指南

使用晶圆级封装 （WLP） 可以减小解决方案的整体尺寸和成本。然而，当使用WLP IC时，印刷电路板（PCB）布局可能会变得更加复杂，如果不仔细规划，会导致设计不可靠。本文介绍了为您的应用选择0.4mm或0.5mm间距WLP的一些PCB设计注意事项和一般建议。

介绍

在设计系统级电路时，印刷电路板（PCB）的空间可能非常宝贵。减少设计所需PCB面积的一种方法是使用较小的IC封装，例如晶圆级封装（WLP）。如果您相应地计划，这可以释放 PCB 上的大量区域，还可以节省您的成本.

WLP 比其前代产品小得多，因为封装直接构建在硅衬底上，不使用键合线。这反过来又节省了周期时间和包装成本。然而， 为了将PCB成本保持在最低水平， 需要考虑一些布局因素.本教程将介绍一些使用 WLP 时应遵循的一般 PCB 布局指南.这些指南是作为开发PCB布局设计的辅助工具提供的，以增加可靠制造设计的机会。

注：1mil = 1/1000in = 0.0254mm

贴片和不锈钢垫

在开始任何路由之前，首先应考虑 WLP 占用空间的设计。WLP图纸将提供创建PCB封装所需的大部分信息（封装尺寸、公差、引脚间距）。创建WLP封装时要考虑的另一个方面是IC引脚使用的焊盘类型。焊盘选项包括阻焊层定义 （SMD） 和非阻焊层定义 （NSMD），均如图 1 所示。

图1.创建 WLP 封装时，请考虑要用于 IC 引脚的焊盘类型，即阻焊层定义 （SMD） 或非阻焊层定义 （NSMD）。

顾名思义，SMD 焊盘使用阻焊层来定义焊球将焊接到的焊盘区域。这种方法降低了焊接或拆焊过程中焊盘抬起的可能性。然而，缺点是这种方法减少了可用于焊球连接的铜表面积，并减少了相邻焊盘之间的空间。这限制了焊盘之间走线的厚度，并可能影响过孔的使用。

NSMD 焊盘使用铜来定义焊料凸点将焊接到的焊盘区域。这种方法为焊球连接提供了更大的表面积，并在焊盘之间提供了更大的间隙（与SMD相比），从而允许更宽的走线宽度和更大的通孔使用灵活性。这种方法的缺点是在焊接和拆焊过程中更容易受到焊盘抬起的影响。

最推荐的焊盘类型是 NSMD。这种焊盘类型有助于更好的焊接连接，允许焊点封装焊盘。在使用WLP开始PCB设计时，应考虑两种焊盘类型，并根据目标应用权衡其优缺点。请注意，这两种方法都可以在单个 WLP 占用空间上使用。

间距尺寸

Maxim提供多种WLP IC，提供0.4mm或0.5mm间距。间距尺寸是指IC上焊球（即引脚）之间的距离。距离是从两个相邻焊球的中心到中心测量的。间距越大，焊盘之间用于布线走线的空间就越大。

0.5mm间距设计比较小的0.4mm设计提供了更多的呼吸空间。0.5mm 间距在焊球之间从中心到中心之间提供了大约 19.7 mil 的空间。典型的焊盘尺寸为 8.7 密耳，焊盘之间提供 11 密耳的焊盘以路由迹线。使用 3.5 mils 的走线到焊球间隙，您可以在两个定义的焊球焊盘之间舒适地安装大约 4 mil 的最大走线宽度。使用4盎司铜（Cu）的1 mil走线时，通过走线的电流限制为大约220mA。使用 2oz 铜，您可以通过 380 mil 走线驱动 4mA 电流。0.5mm间距WLP的间距和尺寸如图2所示。有关0.5mm间距WLP PCB布局的示例，请参考Maxim网站上的MAX8896评估（EV）评估板数据资料。

图2.0.5mm 间距 WLP 的间距和尺寸。

0.4mm （15.7-mil） 间距设计可能比 0.5mm 设计更棘手。焊球之间布线走线的空间要小得多，这意味着更多的限制和更少的灵活性。典型的焊盘尺寸为 7 密耳，焊盘之间有 8.7 密耳的焊盘来路由迹线。在内部迹线的每一侧使用 3 密耳空间时，最大走线宽度仅为 ~2.7 密耳。0.4mm间距WLP的间距和尺寸如图3所示。使用2oz铜（Cu）的7.1 mil走线时，通过走线的电流限制为大约160mA。对于较小的间距，例如0.4mm，使用较厚的铜可能是一个问题，因为走线宽度小于铜宽度（例如2oz Cu = 2.8 mils）。这可能导致蚀刻/电镀工艺后的净迹线宽度小于 2.7 密耳。表1提供了普通PCB晶圆厂的走线宽度到铜厚度的建议。

图3.0.4mm 间距 WLP 的间距和尺寸。

 

铜重量	铜厚度	建议的走线宽度
0.5oz	0.7mils	1.4mils
1oz	1.4mils	4mils至7mils
2oz	2.8mils	8mils至10mils

 

路由替代方案

如果在WLP焊盘之间使用较细的走线不适用于您的设计，例如对于较小间距的WLP（即0.3mm），则可以使用其他选项，但它们都有自己的缺点。一种选择是使用激光钻孔，这需要支付高昂的 PCB 成本.由于机械钻头具有设备限制（例如最小钻头尺寸为 10 密耳），并且由于 WLP IC 封装的相邻和对角焊盘之间的间距限制，因此需要激光钻孔通孔。激光钻孔是一种PCB制造工艺，其中通孔直接激光钻入WLP焊盘或从WLP焊盘偏移，然后重新填充，从而允许在内层上运行走线。如果您的应用PCB已经使用激光钻孔（例如高端音频应用或手机），那么PCB成本可能不是问题。但是， 如果您的应用必须降低PCB成本（例如某些LCD显示器），那么额外的成本可能不合理。

另一种不太常见的替代方法是使用交错凸块阵列 WLP。通过在 WLP 芯片上错开球，您可以创建更多空间来路由更大的迹线。并非所有 WLP 芯片都提供交错凸块阵列的奢华，这需要在设计的初始阶段仔细规划。或者，您可以使用缺少几个内/外引脚的 WLP 凸块阵列。这也将为您提供更多空间来放入过孔或将更大的迹线路由到内层。同样，这需要在设计早期仔细考虑，同时还要考虑零件的任何可能的第二源要求。

结论

在本教程中，介绍了一些基本准则和设计注意事项，以帮助在使用0.4mm和0.5mm间距WLP IC时设计PCB布局。为了提高使用 WLP 设计时的认识，讨论了焊盘类型（SMD 和 NSMD）、焊盘之间允许的最大走线宽度以及焊盘之间布线的替代方案（激光过孔、交错阵列 WLP 等）。

审核编辑：郭婷