电子封装先进技术讨论

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1、传统的电子封装技术在市场上占有90%以上的份额，不过，可望到2006年先进电子封装技术在市场上将占有30%的份额。随着电子封装技术的进步，层出不穷的新材料、新技术随之问世，如象；为顺应潮流的发展，无铅焊料电子产品也被应用到电子封装技术中，这种材料对今后的技术发展将起到很重要的作用及在保护环境方面立下功劳。光电子技术在最近两年也已面市，使电子组装技术又上了一个台阶，产生了新的飞跃。2基于SMT的先进电子封装技术先进的电子封装和互连优于传统技术。先进的电子封装和互连技术将半导体与表面组装技术相结合，不仅降低了电子产品成本、改善了性能、提高了密度，而且还使电子封

2、装的尺寸更小。与传统的电子封装比较，明显地降低了新电子产品互连点的数量。例如；板子上装有倒装片的塑料BGA有几个通过高熔点的焊料凸点直接连接于小型BT纤维玻璃基板的硅芯片。然后，把共晶焊料凸点用于基板和PCB组装之间的互连点。其它几个主要差别是：新型电子封装相当小，使用柔性电路或层压基板替代引线框架，可用焊料凸点或导电胶连接芯片，而不是用线焊的方法（和通过针脚或凸点的面阵列使电子封装和PCB之间形成互连，替代了四周引线的连接方法），可把半导体芯片和无源元件组合构成一个组件。目前，使用的先进电子封装技术种类繁多，本文介绍其中的几种：3板上倒装片和板上芯片ht

3、tp://www.dianzifengzhuang.com/板上倒装片（FCOB）是20多年前IBM公司为了满足用户对高速计算机的需求而研制的。首次研制成功的倒装片工艺是可控坍塌芯片连接（C4），其设计是采用机电一体化的方法将硅芯片与陶瓷基板相连接（见图2所示）。从某些方面来看，由于液化焊料凸点表面张力的作用，这种技术可使芯片自身能够对准板上的焊盘，为此，使这种技术实现了高产量。然而，由于通孔的方法在通用芯片的电子封装中成本相对来说比较合理，而陶瓷基板价格昂贵，使得C4倒装片不能够得到广泛的应用。而事实上，倒装片技术远比市场上的传统技术先进得多。 虽然陶瓷

4、上的FCOB的问世，成本令人难于接受，但是，对于高速计算机组装来说，其提供了可靠的电子封装技术。然而，不久前，开发出了一种技术，这样的话，就可应用FCOB来降低FR-C4环氧玻璃板的成本（图3）。虽然FR-4成本低，但是，它带来了新的挑战：由于FR-4和芯片使用的热膨胀系数（CTE）不同，所以，就会由于热变形造成移位，使IC互连更为牢固。补救的方法是在芯片和板子之间用环氧树脂进行底层填料，用力要均匀，保护互连点通过使用环氧树脂底层填料。使得FCOB技术与传统的FR-4基板实现了成功的组合，其起到了缓解热膨胀差异的作用。底层填料工艺得到延续使用及普及。由于某

5、些原因，使得倒装芯片很可能被广泛地用于MCM的互连中。虽然，在1996年只有1%的MCM采用了倒装片互连，到2001年将增加到18%。随着质量的提高和成本的下降，FCOB的产量也随之增长。由于芯片是直接贴装到板上的，所以，不需使用引线框架材料和线焊、模压、边缘修整和成型工艺，使得这种技术能够得到有效的应用。上述优点还可使互连点的布局更加致密，提高了密度。与传统的互连方法比较，FCOB的芯片和板之间的导电通路更短，这样就减少了电子干扰和降低了噪音，同时提高了性能。板上芯片（COB）类似于FCOB，其芯片的互连面朝上，在传统的工艺中，都是采用线焊的方法将其与板

6、上焊盘互连。由于没有了引线框架，不仅使COB降低了成本，而且还提高了性能，不过，必须用环氧树脂“顶部植球”的方法来保护芯片和线焊。4凸点互连技术凸点互连技术（BIT）要求使用与半导体工业在背面未端组装中使用的设备和材料相同。应用这种先进的电子封装，将Au凸点植于晶圆上，用银环氧填料形成与基板的互连（见图4）。为了解决底层填料的慢速流淌的问题而开发研究了BIT工艺，并要求在贴装倒装片之前，将环氧材料施加到基板上。金凸点不同于C4工艺中使用的材料，其不会坍塌或回流。Au凸点会起到整平的作用，而且使用少量的导电胶就可实施涂覆操作，并脱离底层填料，在芯片和板之间形

7、成电子连接。图4在组装半导体背面未端时，用Au给晶圆植球，并通过底层填料，使用导电胶实现与基板上焊盘的互连，这样，就可解决夹在中间层的化合物慢速流淌的问题。BIT的缺点是：由于金凸点不能液化，就没有可使芯片与基板对准的表面张力，金凸点在其被施加的位置上固化。由于这个原因，BIT对贴装的可重复性要求很高。5多芯片模块（MCM）几年前，在推荐使用MCM时，要求使用容纳了两个或更多硅芯片的小型层压基板、陶瓷基板或硅基板。据说它对提高IC密度是一种有效的方法。然而，MCM自身还存在着一些问题。业已证实，PCB上的细印迹的设计和制造即耗时，成本又高。此外，随着各种半

8、导体加工工艺的进步，芯片尺寸的缩小，由于基板对细印迹的更高要求，为