微電子封裝技術(shù)

第七章微電子封裝技術(shù)封裝的作用電功能:傳遞芯片的電信號(hào)散熱功能:散發(fā)芯片內(nèi)產(chǎn)生的熱量機(jī)械化學(xué)保護(hù)功能:保護(hù)芯片與引線防潮抗輻照防電磁干擾集成電路產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)、制造、封裝據(jù)估計(jì)我國(guó)集成電路的年消費(fèi)將達(dá)到932億美圓,約占世界市場(chǎng)的20%,其中的30%將用于電子封裝,則年產(chǎn)值將達(dá)幾千億人民幣,現(xiàn)在每年全國(guó)大約需要180億片集成電路,但我們自己制造,特別是封裝的不到20%

先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展使得日本在電子系統(tǒng)、特別是日用家電消費(fèi)品的小型化方面一度走在了世界之前封裝材料:塑料、陶瓷IC芯片引線架導(dǎo)線絲鋁膜外引線封裝樹脂塑料基板塑料封裝DIP工藝導(dǎo)電粘膠超聲鍵合可在較低的溫度下使金屬絲發(fā)生塑性變形,完成固相結(jié)合。引線鍵合成本較低陶瓷封裝DIP工藝金屬化布線陶瓷封裝外殼導(dǎo)電膠芯片低熔點(diǎn)玻璃陶瓷蓋板散熱性好、密封性好成本較高一、微電子封裝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)直插式三次重大變革表面貼裝式芯片尺寸封裝DIPSMTCSP雙列直插式封裝結(jié)構(gòu)DIPPGA背面PinGridArray平面柵陣電極封裝集成電路管腳的不斷增加,可達(dá)3000個(gè)管腳,使得只在四周邊設(shè)置引腳遇到很大困難封裝技術(shù)的第一次重大變革表面貼裝技術(shù)插裝技術(shù)20世紀(jì)70年代中期DIPSOP:smallout-linepackage表面貼裝（SMT）技術(shù)之一薄型化手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼攝象機(jī)的薄型化、小型化引腳向外彎曲1.SOP小型平面引線式封裝SurfaceMounttechnology2.SOJ引腳向內(nèi)彎曲smallout-lineJ-leadpackage小型平面J

形引線式封裝3.QFP背面引腳向外彎曲:quadflatpackage四周平面引線式封裝QFP的實(shí)用水平,封裝尺寸為40mm×40mm,端子間距為0.4mm,端子數(shù)376QFP是目前表面貼裝技術(shù)的主要代表周邊端子型封裝QFP的最大問題是引腳端子的變形,難保證與印刷電路板的正常焊接,需要熟練的操作者,日本半導(dǎo)體用戶掌握著高超的技能,處理微細(xì)引腳的多端子QFP得心應(yīng)手封裝技術(shù)的第二次重大變革QFP貼裝技術(shù)20世紀(jì)90年代初中期BGA貼裝技術(shù)5.BGABallGridArray球狀柵陣電極封裝背面焊料微球凸點(diǎn)回流焊回流焊:通過掩膜預(yù)先將適量的焊料置于印制板上需要釬焊的地方,然后將需要裝載的元件貼裝在印制板相應(yīng)的電極上,再利用各種加熱方式對(duì)整個(gè)印制板進(jìn)行加熱,使焊料熔化,實(shí)現(xiàn)元件電極與對(duì)應(yīng)預(yù)涂焊點(diǎn)的互聯(lián)印制板回流爐焊料微球凸點(diǎn)B.球狀電極的不會(huì)變形印制板C.熔融焊料的表面張力作用，具有自對(duì)準(zhǔn)效果，實(shí)裝可靠性高，返修率幾乎為零A.與QFP相比，可進(jìn)一步小型化、多端子化，400端子以上不太困難。球柵陣列型封裝BGA的優(yōu)點(diǎn)D.實(shí)裝操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員的要求不高BGA是目前高密度表面貼裝技術(shù)的主要代表日本廠家把主要精力投向QFP端子間距精細(xì)化方面,但是未能實(shí)現(xiàn)0.3mm間距的多端子QFP,因?yàn)槿毡緩S家認(rèn)為BGA實(shí)裝后,對(duì)中央部分的焊接部位不能觀察。美國(guó)公司的實(shí)際應(yīng)用證明,BGA即使不檢測(cè)焊點(diǎn)的質(zhì)量,也比經(jīng)過檢測(cè)的QFP合格率高兩個(gè)數(shù)量級(jí)美國(guó)康柏公司1991年率先在微機(jī)中的ASIC采用了255針腳的PBGA,從而超過IBM公司,確保了世界第一的微機(jī)市場(chǎng)占有份額。封裝技術(shù)的第三次重大變革芯片尺寸封裝技術(shù)BGA貼裝技術(shù)20世紀(jì)90年代中期20世紀(jì)90年代,日本開發(fā)了一種接近于芯片尺寸的超小型封裝,這種封裝被稱為chipsizepackage,將美國(guó)風(fēng)行一時(shí)的BGA推向CSP,將成為高密度電子封裝技術(shù)的主流趨勢(shì)尺寸芯片封裝CSPchipsizepackage裸芯片封裝尺寸芯片封裝概念雙列直插式封裝（DIP）的裸芯片面積與封裝面積之比為1:80,表面貼裝技術(shù)SMT中的QFP為1:7,CSP小于1:1.2尺寸芯片封裝原理主要考慮用盡可能少的封裝材料解決電極保護(hù)問題尺寸芯片封裝CSP分類1.平面柵陣端子型CSP裸芯片焊料微球凸點(diǎn)2.周邊端子型CSPIC芯片引線架導(dǎo)線絲內(nèi)引線封裝樹脂基板焊料微球凸點(diǎn)IC芯片CSPBGACSP芯片尺寸封裝工藝1.導(dǎo)電絲焊接組裝技術(shù)2.帶載自動(dòng)鍵合技術(shù)3.倒扣組裝技術(shù)1.導(dǎo)電絲焊接組裝技術(shù)芯片芯片芯片印制板粘膠超聲熱壓焊引線金屬布線鋁膜模塑樹脂2.帶載自動(dòng)鍵合技術(shù)PI傳送帶銅箔芯片焊料凸點(diǎn)凸點(diǎn)焊接引線沖壓成型與印制板鍵合TABTapeAutomatedBonding模塑樹脂3.倒扣組裝技術(shù)在裸芯片上的電極上形成焊料凸點(diǎn),通過釬焊將芯片以電極面朝下的倒?fàn)罘绞綄?shí)裝在多層布線板上,由于不需要從芯片向四周引出I/O端子,可布置更多的端子,互聯(lián)線的長(zhǎng)度大大縮短,減小了RC延遲,可靠性提高芯片芯片F(xiàn)lipship回流焊芯片樹脂下填充4.CSP發(fā)展新趨勢(shì)1.MCM組裝2.三維封裝1.MCM組裝Multichipmodule芯片封裝體芯片封裝外殼印制板單芯片封裝電路板多芯片封裝電路板可大幅度減小封體積將多個(gè)裸芯片不加封裝,直接裝載于同一印制板上并封裝于同一殼體內(nèi),與一般單芯片封裝的SMT相比,面積減小了3~6倍,重量減輕了3倍以上,由于減小了引線長(zhǎng)度故可明