微电子封装技术的发展趋势.doc

1、 微电子封装技术的发展趋势【摘要】本文论述了微电子封装技术的发展历程，发展现状和发展趋势，主要介绍了几种重要的微电子封装技术，包括:bga 封装技术、csp封装技术、sip封装技术、3d封装技术、mcm封装技术等。【关键词】微电子技术；封装1.微电子封装的发展历程ic 封装的引线和安装类型有很多种，按封装安装到电路板上的方式可分为通孔插入式（th）和表面安装式（sm），或按引线在封装上的具体排列分为成列、四边引出或面阵排列。微电子封装的发展历程可分为三个阶段：第一阶段：上世纪70 年代以插装型封装为主，70 年代末期发展起来的双列直插封装技术（dip）。第二阶段：上世纪80 年代早期引入了表面

2、安装（sm）封装。比较成熟的类型有模塑封装的小外形（so）和plcc 型封装、模压陶瓷中的cerquad、层压陶瓷中的无引线式载体（llcc）和有引线片式载体（ldcc）。plcc，cerquad，llcc和ldcc都是四周排列类封装， 其引线排列在封装的所有四边。第三阶段：上世纪90 年代， 随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用，lsi，vlsi，ulsi相继出现， 对集成电路封装要求更加严格，i/o引脚数急剧增加， 功耗也随之增大， 因此， 集成电路封装从四边引线型向平面阵列型发展，出现了球栅阵列封装（bga），并很快成为主流产品。2.新型微电子封装技术2.1焊球阵列封装（b

3、ga）阵列封装（bga）是世界上九十年代初发展起来的一种新型封装。bga封装的i/o端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，bga技术的优点是：i/o引脚数虽然增加了，但引脚间距并没有减小反而增加了，从而提高了组装成品率；虽然它的功耗增加，但bga能用可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能；厚度和重量都较以前的封装技术有所减少；寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高；组装可用共面焊接，可靠性高。这种bga的突出的优点：电性能更好：bga用焊球代替引线，引出路径短，减少了引脚延迟、电阻、电容和电感；封装密度更高；由于焊球是整个平面排列，因此对于同样面积，引脚数更高。例如边长为

4、31mm的bga，当焊球节距为1mm时有900只引脚，相比之下，边长为32mm，引脚节距为0.5mm的qfp只有208只引脚；bga的节距为1.5mm、1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm和0.5mm，与现有的表面安装工艺和设备完全相容，安装更可靠；由于焊料熔化时的表面张力具有”自对准”效应，避免了传统封装引线变形的损失，大大提高了组装成品率；bga引脚牢固，转运方便；焊球引出形式同样适用于多芯片组件和系统封装。因此，bga得到爆炸性的发展。bga因基板材料不同而有塑料焊球阵列封装（pbga），陶瓷焊球阵列封装（cbga），载带焊球阵列封装（tbga），带散热器焊球阵列封装（eb

5、ga），金属焊球阵列封装（mbga），还有倒装芯片焊球阵列封装（fcbga）。pqfp可应用于表面安装，这是它的主要优点。但是当pqfp的引线节距达到0.5mm时，它的组装技术的复杂性将会增加。在引线数大于200条以上和封装体尺寸超过28mm见方的应用中，bga封装取代pqfp是必然的。在以上几类bga封装中，fcbga最有希望成为发展最快的bga封装。fcbga除了具有bga的所有优点以外，还具有：热性能优良，芯片背面可安装散热器；可靠性高，由于芯片下填料的作用，使fcbga抗疲劳寿命大大增强；可返修性强。2.2 芯片尺寸封装（csp）csp（chip scale package）封装，是芯

6、片级封装的意思。csp封装最新一代的内存芯片封装技术，其技术性能又有了新的提升。csp封csp封装装可以让芯片面积与封装面积之比超过1:1.14，已经相当接近1:1的理想情况，绝对尺寸也仅有32平方毫米，约为普通的bga的1/3，仅仅相当于tsop内存芯片面积的1/6。与bga封装相比，同等空间下csp封装可以将存储容量提高三倍。芯片尺寸封装（csp）和bga是同一时代的产物，是整机小型化、便携化的结果。美国jedec给csp的定义是：lsi芯片封装面积小于或等于lsi芯片面积120%的封装称为csp。由于许多csp采用bga的形式，所以最近两年封装界权威人士认为，焊球节距大于等于lmm的为b

7、ga，小于lmm的为csp。由于csp具有更突出的优点：近似芯片尺寸的超小型封装；保护裸芯片；电、热性优良；封装密度高；便于测试和老化；便于焊接、安装和修整更换。一般地csp，都是将圆片切割成单个ic芯片后再实施后道封装的，而wlcsp则不同，它的全部或大部分工艺步骤是在已完成前工序的硅圆片上完成的，最后将圆片直接切割成分离的独立器件。csp封装内存芯片的中心引脚形式有效地缩短了信号的传导距离，其衰减随之减少，芯片的抗干扰、抗噪性能也能得到大幅提升。csp技术是在电子产品的更新换代时提出来的，它的目的是在使用大芯片（芯片功能更多，性能更好，芯片更复杂）替代以前的小芯片时，其封装体占用印刷板的面

8、积保持不变或更小。wlcsp所涉及的关键技术除了前工序所必须的金属淀积技术、光刻技术、蚀刻技术等以外，还包括重新布线（rdl）技术和凸点制作技术。通常芯片上的引出端焊盘是排到在管芯周边的方形铝层，为了使wlp适应了smt二级封装较宽的焊盘节距，需将这些焊盘重新分布，使这些焊盘由芯片周边排列改为芯片有源面上阵列排布，这就需要重新布线（rdl）技术。3.微电子封装技术的发展趋势微电子封装技术是90年代以来在半导体集成电路技术、混合集成电路技术和表面组装技术(smt)的基础上发展起来的新一代电子组装技术。多芯片组件(mcm)就是当前微组装技术的代表产品。它将多个集成电路芯片和其他片式元器件组装在一块

9、高密度多层互连基板上，然后封装在外壳内，是电路组件功能实现系统级的基础。csp的出现解决了kgd问题，csp不但具有裸芯片的优点，还可象普通芯片一样进行测试老化筛选，使mcm 的成品率才有保证，大大促进了mcm的发展和推广应用。目前mcm已经成功地用于大型通用计算机和超级巨型机中，今后将用于工作站、个人计算机、医用电子设备和汽车电子设备等领域。4.结束语从以上介绍可以看出，微电子封装，特别是bga、csp、sip、3d、mcm 等先进封装对smt的影响是积极的，当前更有利于smt的发展，将来也会随着基板技术的提高，新工艺、新材料、新技术、新方法的不断出现，促进smt向更高水平发展。科【参考文献

10、】1王卫平电子产品制造技术m北京：清华大学出版社,20052陈军君，傅岳鹏，田民波微电子封装材料的最新进展j.半导体技术，2008，3(3)：851893吴懿平，丁汉电子制造技术基础m.北京：机械工业出版社，20054（美）哈柏c a电子组装制造m.贾松泉，蔡坚，王豫明，等译.北京：科学出版社，2005郭天琪,华垂.csp封装技术j.电子与封装，2003,7,3(4)：14-19.陆军.3d封装j.集成电路通讯，2005,12,24(4):41-47.李秀清.高密度三维封装技术j.半导体情报，1998,12，35(6)：25-30.王阿明，王峰.sip封装工艺j.电子与封装，2009,2,9(2)：11-15.