電子封裝與組裝技術新發(fā)展教學文稿

電子封裝與組裝技術(jìshù)新發(fā)展第一頁，共42頁。芯片尺寸封裝CSPCSP(Chip

Scale

Package)即芯片尺寸封裝，作為新一代封裝技術(jìshù)，它在TSOP、BGA的基礎上性能又有了革命性的提升。CSP封裝可以讓芯片面積與封裝面積之比超過1:1.14，已經(jīng)相當接近(jiējìn)1:1的理想情況，絕對尺寸也僅有32平方毫米，約為普通BGA的1/3，僅僅相當于TSOP面積的1/6。這樣在相同封裝尺寸內(nèi)可有更多I/O，使組裝密度進一步提高，可以說CSP是縮小了的BGA。第二頁，共42頁。芯片尺寸封裝CSPCSP封裝的優(yōu)勢:體積小，同時也更薄其金屬基板到散熱體的最有效散熱路徑僅有0.2mm，大大提高了芯片在長時間運行(yùnxíng)后的可靠性，其線路阻抗較小，芯片速度也隨之得到大幅提高，CSP封裝的電氣性能和可靠性也相比BGA、TOSP有相當大

的提高第三頁，共42頁。芯片尺寸封裝CSPCSP封裝的優(yōu)勢:引腳數(shù)多在相同芯片面積下CSP所能達到的引腳數(shù)明顯也要比后兩者多得多(TSOP最多304根，BGA以600根為限，CSP原則上可以制造1000根)，這樣它可支持I/O端口的數(shù)目就增加了很多。中心引腳形式(xíngshì):CSP封裝芯片的中心引腳形式(xíngshì)有效縮短了信號的傳導距離衰減隨之減少，使芯片的抗干擾、抗噪性能得到大提升，這也使CSP的存取時間比BGA改善15%～20%。第四頁，共42頁。芯片尺寸封裝CSPCSP封裝的優(yōu)勢:導熱性能好，功耗低在CSP封裝方式中，芯片通過一個個錫球焊接在

PCB板上，由于焊點(hàn

diǎn)和PCB板的接觸面

積較大，所以芯片在運行中所產(chǎn)生的熱量可以很容易地傳導到PCB板上并散發(fā)出去。CSP封裝可以從背面散熱，且熱效率良好。測試結果顯示，運用CSP封裝的芯片可使傳導到

PCB板上的熱量高達88.4%，而TSOP芯片中傳導到PCB板上的熱能為71.3%。另外由于CSP芯片結構緊湊，電路冗余度低，因此它也省去了很多不必要的電功率消耗，致使芯片耗電量和工作溫度相對降低第低五頁，。共。42頁。芯片尺寸封裝ATI顯卡上CSP封裝的供電芯片VT1165S內(nèi)置可通過(tōngguò)25A電流的MOSFETVT233內(nèi)置可通過(tōngguò)18A電流的MOSFETVT233CSP封裝電源(diànyuán)芯片VT1165S-CSP封裝電源(diànyuán)芯片第六頁，共42頁。芯片尺寸封裝這種內(nèi)存芯片使用了TCSP（Turbo

Chip

Scale

Package）封裝技術，這種封裝技術實際上是CSP封裝技術的一個加強版本，通過(tōngguò)加裝金屬頂蓋改進早先CSP封裝芯片核心裸露脆弱的問題.第七頁，共42頁。晶圓級芯片(xīn

piàn)封裝WLCSPWLCSPWLCSP（Wafer

Level

Chip

ScalePackage晶圓級芯片封裝），這種技術不同于傳統(tǒng)的先切割晶圓，再封裝測試的做法，而是先在整片晶圓上進行封裝和測試，然后再切割。WLCSP有著更明顯的優(yōu)勢。首先(shǒuxiān)是工藝工序大大優(yōu)化，晶圓直接進入封裝工序，而傳統(tǒng)工藝在封裝之前還要對晶圓進行切割、分類。所有集成電路一次封裝，刻印工作直接在晶圓上進行，測試一次完成，這在傳統(tǒng)工藝中都是不可想象第八的頁，共42頁。。晶圓級芯片(xīn

piàn)封裝WLCSPWLCSP其次，生產(chǎn)周期和成本大幅下降，WLCSP的生產(chǎn)周期已經(jīng)縮短到1天半(tiān

bàn)。而且，新工藝帶來優(yōu)異的性能，采用WLCSP封裝技術使芯片所需針腳數(shù)減少，提高了集成度。WLCSP帶來的另一優(yōu)點是電氣性能的提升，引腳產(chǎn)生的電磁干擾幾乎被消除。采用

WLCSP封裝的內(nèi)存可以支持到800MHz的

頻率，最大容量可達1GB！第九頁，共42頁。晶圓級芯片(xīn

piàn)封裝WLCSP晶圓級芯片(xīn

piàn)封裝第十頁，共42頁。晶圓級芯片(xīn

piàn)封裝WLCSP幾種(jǐ

zhǒnɡ)封裝類型大小的比較(144pin)第十一頁，共42頁。晶圓級芯片(xīn

piàn)封裝WLCSP采用(cǎiyòng)WLCSP封裝的內(nèi)存第十二頁，共42頁。LGA平面(píngmiàn)網(wǎng)格陣列封裝封LGA(LAND

GRID

ARRAY)是INTEL64位平臺的封裝方式，觸點(chùdiǎn)陣列封裝，用來取代老的Socket

478接口，也叫SocketT,通常叫LGA采用(cǎiyòng)LGA封裝方式的AMDSocketF處理器第十三頁，共42頁。LGA平面(píngmiàn)網(wǎng)格陣列封裝封采用此種接口的有LGA775封裝的單核心的Pentium4、Pentium

4EE、CeleronD以及雙核心的Pentium

D、Pentium

EE、Core

2等CPU。與以前的Socket

478接口CPU不同，Socket

775接口CPU的底部沒有傳統(tǒng)的針腳，而代之以775個觸點(chù

diǎn)，即并非針腳式而是觸點(chù

diǎn)式，通過與對應的Socket

775插槽內(nèi)的775根觸針接觸來傳輸信號。第十四頁，共42頁。LGA775處理器安裝(ānzhuāng)LGA775接口處理器安裝需格外(géwài)小心，一不留神就可能導致主板Socket

T插槽損壞報廢。下面，結合圖片來演示LGA775處理器的安裝方法。掀起側面的金屬桿打開上面的金屬框輕輕的放在上面(shàngmiɑn)即可第十五頁，共42頁。系統(tǒng)(xìtǒng)級封裝

SiP系統(tǒng)級封裝是采用任何組合，將多個具有不同功能的有源電子器件與可選擇性的無源元件以及諸如(zhūrú)MEMS或者光學器件等其他器件首先組裝成為可以提供多種功能的單個標準封裝件，形成一個系統(tǒng)或者子系統(tǒng)。第十六頁，共42頁。系統(tǒng)(xìtǒng)級封裝SiPSiP解決方案的形式各不相同：面對小外形需求的堆疊芯片(xīn

piàn)結構；針對I/O終端功能的并行解決方案；用于高頻率和低功耗操作的芯片(xīn

piàn)堆疊(CoC)形式；用于更高封裝密度的多芯片(xīn

piàn)模塊(MCM)；針對大型存儲設備的板上芯片(xīn

piàn)(CoB)結構。在這些眾多形式中，芯片(xīn

piàn)和其他元件垂直集成，因此所占空間很小。第十七頁，共42頁。系統(tǒng)(xìtǒng)級封裝SiPINTEL開發(fā)的邏輯電路(luó

jí

diàn

lù)和存儲器的折疊型堆疊芯片級封裝(CSP)SiP第十八頁，共42頁。系統(tǒng)(xìtǒng)級封裝SiPValtronic

SA使用折疊(zhédié)理念，將邏輯電路、存儲器和無源組件結合到單獨的SiP中，應用于助聽器和心臟起博器第十九頁，共42頁。系統(tǒng)(xìtǒng)級封裝SiPFujitsu已生產(chǎn)(shēngchǎn)出八芯片堆疊SiP，將現(xiàn)有多芯片封裝結合在一個堆疊中第二十頁，共42頁。MCM封裝用于筆記本電腦的ATI顯示芯片(xīn

piàn)，采用MCM封裝ATI

Mobility

Radeon9700大概和一個普通的CPU大小,核心部分呈菱形,采用MCM封裝,集成4顆現(xiàn)代32MB(或者

16MB)的顯存,是世界上第一款集成了128MB大容量顯存的移動圖形(túxíng)芯片。第二十一頁，共42頁。3D封裝3D封裝主要(zhǔyào)有三種類型：埋置型3D封裝有源基板型3D封裝疊層型3D封裝SOP

&

SIP

Are

Not

theSameCould

Be

Similar第二十二頁，共42頁。3D封裝埋置型3D封裝這是在各類基板內(nèi)或多層布線(bù

xiàn)介質(zhì)層中“埋置”R、C或IC等元器件，最上層再貼裝SMC和SMD來實現(xiàn)立體封裝的結構。。第二十三頁，共42頁。3D封裝有源基板型3D封裝有源基板型3D封裝是在硅圓片規(guī)模集成

(WSI)后的有源基板上再實行多層布線，最上層再貼裝SMC和SMD，從而構成(gòuchéng)立體封裝的結構第二十四頁，共42頁。3D封裝疊層型3D封裝這是在2D封裝的基礎上，把多個裸芯片、封裝芯片、多芯片組件甚至圓片進行疊層互連，構成立體(lìtǐ)封裝的結構。它可以通過三種方法實現(xiàn)：疊層裸芯片封裝，封裝內(nèi)封裝(PiP)和封裝上封裝(PoP)。其中疊層裸芯片封裝發(fā)展得最快。第二十五頁，共42頁。IBM在三維芯片(xīn

piàn)技術上的新進展IBM公司宣布了他們在三維

芯片(xīn

piàn)堆疊技術上的新突破，可以讓芯片(xīn

piàn)中封裝的元件距離更近，讓系統(tǒng)速度更快，體積更小，并且更加節(jié)能。公司宣稱這一技術可以讓摩爾定律的失效時間大幅度推后。使用(shǐyòng)“硅穿越連接”進行多層堆疊的超薄晶第二十六頁，共42頁。IBM在三維芯片(xīn

piàn)技術上的新進展IBM的新突破在于，他們不再需要使用長長的金屬導線來連接不同層次的電路，而是直接在硅板上制造出連接。這種名為“硅穿越連接”的特殊技術直接在對硅晶圓進行蝕刻時就制造出垂直連接的觸點，并以金屬填充，這樣當多層芯片堆疊時可以直接相連，高速傳送數(shù)據(jù)。同傳統(tǒng)導線連接相比，這一技術可以將多層芯片間數(shù)據(jù)在導線中途經(jīng)的距離縮短(suōduǎn)1000倍，并允許不同層次間連接的數(shù)量提高100倍。第二十七頁，共42頁。焊膏噴印設備(shèbèi)MY500是瑞典(ruì

diǎn)MYDATA公司開發(fā)成功的首款無網(wǎng)板印刷機。其借鑒噴墨打印機的原理，采用獨特的噴印技術，根據(jù)程序以每秒500點的最高速度在電路板上噴射焊膏。MY500焊膏噴印機第二十八頁，共42頁。焊膏噴印設備(shèbèi)小批量板卡組裝需要采用SMT技術，但是不適合采

用傳統(tǒng)(chuántǒng)的網(wǎng)板印刷焊膏，焊膏噴印無疑是最適合這種生產(chǎn)方式的設備。焊膏噴印技術完全突破了傳統(tǒng)(chuántǒng)印刷技術模式的限制，讓工藝控制變得更為簡單和靈活，是

SMT的一項革命性技術。第二十九頁，共42頁。新型(xīnxíng)高速貼裝機目前世界上速度最快的貼裝機——環(huán)球儀器新型Genesis

GC-120Q，該機器(jī

qì)的貼裝速度達每小時12萬個元件GC-120Q高速(ɡāosù)貼裝機第三十頁，共42頁。Genesis

GC-120Q貼裝01005元件

(yuánjiàn)第三十一頁，共42頁。0402(英制(yīnɡ

zhì)01005)元件第三十二頁，共42頁。無源元件的進步(jìnbù)0201無源元件技術由于市場對小型線路板的需要，人們對0201元件十分關注，主要原因是0201元件大約為相應0402尺寸元件的三分之一，但其應用比以前的元件要面臨更多挑戰(zhàn)。自從1999年中期0201元件推出，移動電話制造商就把它們與CSP一起組裝到電話中，以減少產(chǎn)品的重量與體積。據(jù)測算在相同面積印制板上

0201元件安裝的數(shù)量將是0402的2.5倍，也就是說，增加200個0201電阻電容(diànróng)省下的空間還可再安裝300個元件，當然也可節(jié)省100mm2空間用來安裝一個或更多CSP。第三十三頁，共42頁。AXI檢測(jiǎn

cè)技術在BGA、CSP等新型元件應用中，由于焊點隱藏在封裝體下面，傳統(tǒng)的檢測(jiǎn

cè)技術已無能為力。為應對新挑戰(zhàn)，自動X射線檢測(jiǎn

cè)(AXI)技術開始興起。組裝好的線路板沿導軌進入機器內(nèi)部后，其上方有一個X射線發(fā)射管發(fā)射X射線，穿過線路板后被置于下方的探測器(一般為攝像機)接收，由于焊點中含有可以大量吸收X射線的鉛，因此與穿過玻璃纖維、銅、硅等其它材料的X射線相比照射在焊點上的X射線被大量吸收，而呈黑點產(chǎn)生良好圖像，使得對焊點的分析變得直觀，用簡單的圖像分析算法便可自動且可靠地檢驗焊點缺陷。第三十四頁，共42頁。素質(zhì)教育(sù

zhì

jiào

yù)外國人的觀點當前，許多發(fā)達國家是從高科技發(fā)展的視角認識素質(zhì)(sùzhì)教育問題的。這是因為高科技發(fā)展引發(fā)知識經(jīng)濟的出現(xiàn)，為教育發(fā)展提供了新的現(xiàn)實遠景，對人才素質(zhì)(sùzhì)的內(nèi)涵提出新的強烈要求。第三十五頁，共42頁。素質(zhì)教育(sù

zhì

jiào

yù)關于人才素質(zhì)的內(nèi)涵(nèihán)，他們側重的，首先是高度的社會責任感；其次是創(chuàng)新意識；再次是人的可持續(xù)發(fā)展的能力（包括學習的能力，對不斷變化世界的及時反應能力，新知識的及時吸收能力，知識的迅速更新和創(chuàng)新能力等）。第三十六頁，共42頁。目標(mùbiāo)的威力哈佛大學一個非常著名的—“關于目標對人生影響的跟蹤調(diào)查”：智力、學歷、環(huán)境條件相當?shù)哪?/p>