集成电路封装概述

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1、集成电路封装概述半导体器件有许多封装型式,从DIP、SOP、QPF、PGA、BGA到CSP再到SIP,技术指标一代比一代先进,这些都是前人根据当时的组装技术和市场需求而研制的。总体说来,它大概有三次重大的革新:第一次是在上世纪80年代从引脚插入式封装到表面贴片封装,极大地提高了印刷电路板上的组装密度;第二次是在上世纪90年代球型矩正封装的出现,它不但满足了市场高引脚的需求,而且大大地改善了半导体器件的性能;晶片级封装、系统封装、芯片级封装是现在第三次革新的产物,其目的就是将封装减到最小。每一种封装都有其

2、独特的地方,即其优点和不足之处,而所用的封装材料,封装设备,封装技术根据其需要而有所不同。驱动半导体封装形式不断发展的动力是其价格和性能。电子产品是由半导体器件(集成电路和分立器件)、印刷线路板、导线、整机框架、外壳及显示等部分组成,其中集成电路是用来处理和控制信号,分立器件通常是信号放大,印刷线路板和导线是用来连接信号,整机框架外壳是起支撑和保护作用,显示部分是作为与人沟通的接口。所以说半导体器件是电子产品的主要和重要组成部分,在电子工业有“工业之米”的美称。半导体组装技术(Assemblytechn

3、ology)的提高主要体现在它的封装型式(Package)不断发展。通常所指的组装(Assembly)可定义为:利用膜技术及微细连接技术将半导体芯片(chip)和框架(Lead-Frame)或基板(Substrate)或塑料薄片(Film)或印刷线路板中的导体部分连接以便引出接线引脚,并通过可塑性绝缘介质灌封固定,构成整体立体结构的工艺技术。它具有电路连接,物理支撑和保护,外场屏蔽,应力缓冲,散热,尺寸过度和标准化的作用。从三极管时代的插入式封装以及20世纪80年代的表面贴装式封装,发展到现在的模块封装

4、,系统封装等等,前人已经研究出很多封装形式,每一种新封装形式都有可能要用到新材料,新工艺或新设备。封装的作用包括:1.物理保护。2.电器连接。3.标准规格化。封装的分类:1.根据材料分类,根据所用的材料来划分半导体器件封装形式有金属封装、陶瓷封装、金属-陶瓷封装和塑料封装。2.根据密封性分类,按封装密封性方式可分为气密性封装和树脂封装两类。3.根据外形、尺寸、结构分类,按封装的外形、尺寸、结构分类可分为引脚插入型、表面贴装型和高级封装。SiP(systeminapackage,封装内系统,或称系统封装)

5、是指将不同种类的元件,通过不同技术,混载于同一封装之内,由此构成系统集成封装形式。该定义是经过不断演变,逐渐形成的,开始是在单芯片封装中加入无源元件,再到单个封装中加入多个芯片、叠层芯片以及无源器件,最后封装构成一个体系,即SiP。该定义还包括,SiP应以功能块亚系统形式做成制品,即应具备亚系统的所有组成部分和功能。微电子封装对集成电路(IC)产品的体积、性能、可靠性质量、成本等都有重要影响,IC成本的40%是用于封装的,而IC失效率中超过25%的失效因素源自封装。实际上,封装已成为研发高性能电子系统的

6、关键环节及制约因素,全球领先的整合器件制造商IDM在高密度、高可靠封装技术方面秣马厉兵,封装被列入重点研发计划正处于如火如茶之中。另外,支持发展速度的硅IC应用所需的无源元件的用量也越来越大,其典型值超过1:10,在一些移动终端(手机、笔记本电脑、个人数字助理PDA、数码相机等)产品中,无源元件和有源器件(芯片为主)之比约为50:1,甚至可达100:1,其成本占元器件总额的三分之一左右,无源元件以电阻器和电容器为主,一部典型的GSM手机内含500多个无源元件,占电路板面积的50%,而且有30-50%的焊

7、点与此有关。著名的摩尔定律仍长期有效,芯片功能发展强劲,凸现出无源元件的集成化发展缓慢,IC的各种封装布线设计及制作技术同样适用于无源元件集成,并可将小型化、集成化的无源元件封装在统一的封装结构中。为此,很多IDM和封装承包商积极推出新一代SIP(Systeminapackage,系统封装或称其为封装内系统)技术及其产品,期望以此弥补SOC(Systemonachip,片上系统)芯片的某些缺陷,推进在一个封装内的无源元件集成化,促进新世纪进入一个各类元器件的大集成时代。关于SIP的内涵概念封装就是将具有

8、一定功能的芯片(die,芯粒或称籽芯、管芯),置入密封在与其相适应的一个外壳壳体中,形成一个完善的整体,为芯片提供保护,并保障信号和功率的输入与输出,同时,将芯片工作时产生的热量散发到外部环境,确保器件能在所要求的外界环境及工作条件下稳定可靠地运行,尽管封装形成千差万别,且不断发展,但其生产过程大致可分为晶圆切片、芯片置放装架、内引线键合(电气互连)、密封等几十个阶段。国内外IDM和封装业界对究竟什么是SIP的内涵概念颇有争议,从不同角度作

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