微电子封装技术的发展趋势

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1、微电子封装技术的发展趋势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。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

2、(DIP)。第二阶段：上世纪80年代早期引入了表面安装(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

3、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(BGA)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

4、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：①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;②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;③BGA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;④由于焊

5、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;⑤BGA引脚牢固，转运方便;⑥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(EBGA)，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

6、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：①热性能优良，芯片背面可安装散热器;②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;③可返修性强。2.2芯片尺寸封装(CSP)CSP(ChipScalePackage)封装，是芯片级封装的意思。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

7、。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

8、于等于lmm的为BGA，小于lmm的为CSP。由于CSP具有更突出的优点：①近似芯片尺寸的超小型封装;②保护裸芯片;③电、热性优良;④封装密度高;⑤便于测试和老化;⑥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T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