集成电路封装技术(05.6.8)PPT推荐.ppt

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2000年中国消耗的半导体占世界半导体市场份额的6.9%,生产的半导体只占世界产值的1.2%;

2004年占3.7；

2002年中国消耗的半导体占世界半导体市场份额的14.4%,生产的半导体只占世界产值的1.8%。

中国所消费的半导体产品中85%依靠进口。

广阔的市场、就地生产、降低成本、抢占中国市场，及2000年6月18号文件提供的优惠政策是吸引外资、快速发展中国半导体产业的主要因素。

65.封装测试业已成为中国最大的半导体产业：

2003年：

封装测试业产值占70晶圆制造业产值占17设计业产值占1376.2002年全球排名前十位的半导体公司大都将在中国建立封装测试厂年全球排名前十位的半导体公司大都将在中国建立封装测试厂名名次次公司名公司名销售额（亿美元）销售额（亿美元）增长率增长率2002年年2001年年2002年年2001年年11Intel上海234.7235.4-0.3%24三星三星苏州91.861.449.5%33ST微电子微电子深圳63.163.6-0.9%45TI62.060.52.5%52东芝东芝无锡61.965.4-5.5%68Infineon苏州53.645.617.5%76NEC北京北京52.653.0-0.8%87Motorola天津天津47.348.3-2.0%99菲利浦菲利浦苏州43.644.1-1.1%1010日立日立（瑞萨瑞萨）苏州40.542.4-4.6%87.世界上一些著名封装厂也都来大陆建厂：

8.日月光（上海）9.矽品科技（SPIL）（苏州）10.飞索（苏州）11.Amkor（安考）（上海）12.最近在成都将建三个大型封装测试厂13.Intel、中芯国际，友尼森（Unisem）98.2004年大陆前十名产值的封装测试厂排序企业销售收入（亿元）1飞思卡尔半导体81.22威讯联合半导体（北京）25.9763瑞萨四通集成电路（北京）18.8734英特尔（上海）16.0005南通富士通微电子14.4856四川乐山无线电（分立器件）13.3587江苏长电科技11.908上海松下8.589深圳赛意法微电子7.9010星科金朋（上海）7.80合计193.44109.中国将进入世界半导体封装产业的第四或第二位亚洲亚洲日本日本马来西亚马来西亚台湾台湾菲律宾菲律宾中国大陆中国大陆韩国韩国20012001年年90%90%22.9%22.9%1117.6%17.6%211.3%11.3%4411.5%11.5%335.1%5.1%7710.2%10.2%5520062006年年91.3%91.3%17.1%17.1%1117.0%17.0%2213.0%13.0%3311.0%11.0%4411.0%11.0%4410.5%10.5%66新加坡新加坡香港香港印尼印尼泰国泰国欧洲欧洲美洲美洲美国美国20012001年年7.5%7.5%662.2%2.2%1.1%1.1%0.7%0.7%3.2%3.2%6.8%6.8%3.9%3.9%20062006年年7.0%7.0%772.0%2.0%1.5%1.5%1.2%1.2%2.6%2.6%6.1%6.1%3.3%3.3%世界半导体封装业产值分布和产值名次排序11由上表可知：

由上表可知：

半导体封装产业主要在东亚和东南亚。

半导体封装产值最大的是日本和马来西亚。

2001年中国封装产值排在第七位，年中国封装产值排在第七位，到到2006年有可能进入并列第四位。

年有可能进入并列第四位。

12二、集成电路（二、集成电路（IC）封装的作用和类型）封装的作用和类型1IC封装的定义：

封装工艺封装工艺IC的封装是微电子器件的两个基本组成部分之一：

芯片（管芯）+封装（外壳）微电子器件chip（die）packagepackagingdevice封装给管芯（芯片）和印制电路板（PWB）之间提供电互连、机械支撑、机械和环境保护及导热通道。

132.封装的分级零级封装：

芯片上的互连；

一级封装：

器件级封装；

二级封装：

PCB（PWB）级封装；

三级封装：

分机柜内母板的组装；

四级封装：

分机柜。

我们这里讨论的封装是指“一级封装”，即IC器件的封装。

14器件印制板硅圆片0级1级2级3级4级5级管芯图1常规组合的电路封装153.封装的基本功能：

电互连和线间电隔离信号分配：

电源分配：

热耗散：

使结温处于控制范围之内防护：

对器件的芯片和互连进行机械、电磁、化学等方面的防护1617图2封装的四种主要功能184.IC封装的主要类型：

IC的封装按照器件使用时的组装方式可分为：

通孔插装式PTH（Pinthroughhole）表面安装式SMT（Sufacemounttechnology）目前表面安装式封装已占IC封装总量的80%以上。

19（67）%按主要使用材料来分，有裸芯片金属封装陶瓷封装12%塑料封装92%20历史的发展过程：

最早是金属封装，然后是陶瓷封装，历史的发展过程：

最早是金属封装，然后是陶瓷封装，最后是塑料封装。

最后是塑料封装。

性能分：

金属和陶瓷封装是气密封装，性能分：

金属和陶瓷封装是气密封装，塑料封装是非气密或准气密封装；

塑料封装是非气密或准气密封装；

金属或陶瓷封装可用于金属或陶瓷封装可用于“严酷的环境条件严酷的环境条件”，如军用、宇，如军用、宇航等，而塑封只能用于航等，而塑封只能用于“不太严酷不太严酷”的环境；

的环境；

金属、陶瓷封装是金属、陶瓷封装是“空封空封”，封装不与芯片表面接触，塑，封装不与芯片表面接触，塑封是封是“实封实封”；

金属封装目前主要用于大功率的混合集成电路（金属封装目前主要用于大功率的混合集成电路（HIC），），部分军品及需空封器件。

部分军品及需空封器件。

21按引线形状无引线：

焊点、焊盘有引线：

TH直插外壳芯片22L型（翼型）J型焊球焊柱扁平I形（柱形）SMT23图3一级封装的类型24IC封装的生命周期图4上世纪末集成电路封装的生命周期25目前世界上产量较多的几类封装SOP5557%PDIP14%QFP（PLCC）12%BGA45%26三、三、IC封装的发展趋势封装的发展趋势1IC封装产量仍以平均45年一个增长周期在增长。

2000年是增长率最高的一年（+15%以上）。

2001年和2002年的增长率都较小。

半导体工业可能以“三年养五年”！

272003200416.827.4%图5集成电路封装产量和年增长率发展趋势282.技术发展趋势技术发展趋势芯片封装工艺：

芯片封装工艺：

从逐个管芯封装到出现了圆片级封装，即先将圆片从逐个管芯封装到出现了圆片级封装，即先将圆片划片成小管芯。

划片成小管芯。

再逐个封装成器件，到在圆片上完成封装划片后再逐个封装成器件，到在圆片上完成封装划片后就成器件。

就成器件。

芯片与封装的互连：

从引线键合（芯片与封装的互连：

从引线键合（WB）向倒装焊）向倒装焊（FC）转变。

）转变。

微电子封装和微电子封装和PCB板之间的互连：

板之间的互连：

已由通孔插装已由通孔插装（PTH）为主转为表面安装（为主转为表面安装（SMT）为主。

）为主。

29封装密度正愈来愈高封装密度的提高体现在下列三方面：

硅片的封装效率=硅芯片面积/封装所占印制板面积=Sd/Sp不断提高（见表1）；

封装的高度不断降低（见表2）；

引线节距不断缩小（见表3）；

引线布置从封装的两侧发展到封装的四周，到封装的底面。

这样使单位封装体积的硅密度和引线密度都大大提高。

国际上IC封装的发展趋势如表4所示。

30图6单芯片封装向多芯片封装的演变31表1硅片封装效率的提高年代1970198019901993封装年代DIPPQFPBGA/CSPDCA/CSP封装效率Sd/Sp（27）%（1030）%（2080）%（5090）%32表2封装厚度的变化封装形式PQFP/PDIPTQFP/TSOPUTQFP/UTSOP封装厚度（mm）3.62.01.41.00.80.533表3引线节距缩小的趋势年份年份19801985199019952000典型封装典型封装DIP,PGASDIP,PLCC,BGAQFPQFP,CSPCSP,DCA典型引线典型引线节距节距（mm）2.541.270.630.330.150.05034图7引线节距的发展趋势35图8封装厚度比较36除非裸芯片，很难使封装体厚度tp小于0.5mm。

tp=上包封体（高于引线拱高）+芯片厚度（0.20.3mm）+下包封体（包括芯片焊盘+芯片粘接层厚度）包封体：

防潮、防尘、防辐射等环境保护，机械保护37封装效率封装效率封装效率封装效率=2-7%（1970-）=10-30%（1980-）=20-80%（1990-）=50-90%（1993-）图9封装效率的改进38晶体管封装外形也可用于IC封装：

SOT23-6L,SOT23-8L。

最小的8引线封装US8，内装3个缓冲反相器。

其大小为宽长高2.03.11.0mm，相当于一粒大米！

39各类封装在封装总量中所占的比例和IC封装引出端的分布如表4、表5所示。

表4.各类封装在封装总量中所占的份额（%）DIPSOPQFPBGACSP其他1996年28471311121998年15571211122003年1256120.5mm。

正方形和矩形分立为两类：

（S-，R-）焊球直径有：

0.17，0.30，0.40，0.45，0.50mm。

焊盘尺寸有：

0.400.70，0.300.50，0.350.70mm2，多数取0.300.50mm2。

封装总体高度有：

0.5，0.8，0.9，0.95，1.00，1.20，1.70mm等，多数取1.20mm。

744.WLP圆片级封装圆片级封装1.概述：

因为圆片级封装的芯片面积和封装面积之比Sd/Sp1，所以也称为圆片级CSP，WL-CSP。

主要特征为：

管芯的外引出端制作及包封（如果有的话）全在完成前工序后的硅圆片上完成，然后再分割成独立的器件。

目前已有这类独立的封装厂。

它不同于通常的后封装生产：

圆片分割成芯片（管芯）再封装。

因为是圆片级加工，故封装加工效率提高，封装厚度（tsi+t焊点）减小，封装所占PCB面积S芯片。

75加工成本高：

因为设备贵，设备类似与前工序，需溅射、蒸发、光刻等设备。

现在正在开发低成本的WLP。

引出端材料成分有：

PbSn、AuSn、Au、In。

引出端形状有：

球、凸点、焊柱、焊盘。

因为引出端只能在芯片内扩展，因此主要是用于低到中等引出端数器件。

采用窄节距凸点时，引出端数也可多达500以上。

76前部工艺硅圆片完成切割分离植球硅圆片包封硅圆片硅圆片硅圆片再分布形成焊盘超级CSP（WLP）的工艺流程概况图19SuperC