微电子封装技术的未来发展

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1、微电子封装技术的未来发展21世纪微电子技术的高速发展，随之带动的是一系列产业的发展。信息、能源、通讯各类新兴产业的发展离不开微电子技术。而微电子封装技术是微电子技术中最关键和核心的技术。微电子封装体(Package)和芯片Chip或die)通过封装工艺(Packaging)组合成一个微电子器件Device),通常封装为芯片威管芯)提供电通路、散热通路、机械支撑、环境防护等，所以微电子封装是微电器件的2个基本组成部分之器件的许多可靠性性能都是由封装的性能决定的3]。致力于发展微电子封装技术的人们把目光投在以下4个方面：①极低的成本

2、。薄、轻、便捷。③极高的性能。④各种不同的功能包括各类不同的半导体芯片11]。1微电子封装技术的发展历程微电子封装技术的发展经历了3个阶段：第一阶段是20世纪70年代中期，由双直列封装技术(DIP)为代表的针脚插入型转变为四边引线扁平封装型(QPF),与DIP相比,QFP的封装尺寸大大减小，具有操作方便、可靠性高、适用于SMT表面安装技术在PCB上安装布线，由于封装外形尺寸小，寄生参数减小，特别适合高频应用2]。第二阶段是20世纪90年代中期，以球栅阵列端子BGA型封装为标志，随后又出现了各种封装体积更小的芯片尺寸封装(CSP)

3、。与QPF相比,BGA引线短，散热好、电噪小且其封装面积更小、引脚数量更多、适合大规模生产。第三阶段是本世纪初，由于多芯片系统封装SIP出现，将封装引入了一个全新的时代。2微电子封装的主流技术目前的主流技术集中在BGA、CSP以及小节距的QPF等封装技术上，并向埋置型三维封装、有源基板型三维封装、叠层型三维封装即三维封装和系统封装的方向发展。2.1BGACSP封装球栅阵列封装BGA在GPU、主板芯片组等大规模集成电路封装有广泛应用。它的I/O引线以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，引线间距大,引线长度短，这样BGA消除了

4、精细间距器件中由于引线而引起的共面度和翘曲的问题4]。BGA技术包括很多种类如陶瓷封装BGA(CBGA)、塑料封装BGA仰6八)以及从丨〇八(V八)。86八具有下述优点：①I/O引线间距大(如1.0mm,1.27mm),可容纳的I/O数目大，如1.27mm间距的BGA在25mm边长的面积上可容纳350个I/O,而0.5mm间距的QFP在40mm边长的面积上只容纳304个I/O。②封装可靠性高,不会损坏引脚，焊点缺陷率低,焊点牢固气③管脚水平面同一性较QFP容易保证，因为焊锡球在溶化以后可以自动补偿芯片与PCB之间的平面误差,而

5、且其引脚牢固运转方便。为了追求对电路组件更小型化、更多功能、更高可靠性的要求，CSP作为BGA同时代的产品应运而生。CSP与BGA结构基本一样,只是锡球直径和球中心距缩小了，更薄了，这样在相同封装尺寸时可有更多的丨/O数，使组装密度进_步提高，可以说CSP是缩小了的BGA。美国JEDEC给出的CSP定义为：LSI芯片封装面积小于或等于LSI芯片面积120%。但是近几年来封装界的权威人士均把CSP定义为焊球节距小于1mm的封装,而大于1mm的就看做是BGA。CSP除了具有BGA的优点以外，其更精细的封装还有很多独特的优点，其特殊的

6、代表是CM,甚至CP,二是SC-SP。MCP涵盖SCSP,SCSP是MCP的延伸。SCSP的芯片尺寸比MCP有更严格的规定，通常MCP是多个存储器芯片的堆叠，而SCSP是多个存储器和逻辑器件芯片的堆叠。裸片堆叠的关键技术是：①圆片的减薄技术，目前一般综合采用研磨、深反应离子刻蚀法和化学机械拋光法等工艺，通常减薄到小于50,为确保电路的性能和芯片的可靠性，业内人士认为晶圆减薄的极限为20左右。②低弧度键合技术。因为芯片厚度小于150,所以键合弧度必须小于这个值。目前采用的25金丝的正常键合弧高为125,而用反向引线键合优

7、化工艺可以达到75以下的弧高。与此同时，反向引线键合工艺增加_个打弯工艺以保证不同键合层的间隙。封装堆叠又称封装内的封装堆叠，它有2种形式：—是PIP。PIP是一种在BAP(基础装配封装)上部堆叠经过完全测试的内部堆叠模块，以形成单CSP解决方案的3D封装。二是POP。它是一种板安装过程中的3D封装，在其内部，经过完整测试的封装如单芯片FBGA(窄节距X格焊球阵列)或堆叠芯片FBGA被堆叠到另外一片单芯片FBGA典型的存储器芯片)或堆叠芯片FBGA典型的基带或模拟芯片)的上部。封装堆叠的优点是：①能堆叠来自不同供应商的混合集成

8、电路技术的芯片,允许在堆叠之前进行预烧和检测。②封装堆叠包括翻转一个已经检测过的封装，并堆叠到—个基底封装上面，后续的互连可以采用线焊工艺。2.3SIP系统封装系统级封装(systeminpackage,SIP)是指将不同种类的元件，通过不同种技术，混载于同_封