浅谈新型微电子封装技术

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1、浅谈新型微电子封装技术1前言电路产业已成为国尺经济发展的关键，而集成电路设计、制造和封装测试是集成电路产业发展的三大产业Z柱。这已是各级领导和业界的共识。微电子封装不但直接影响着集成电路本身的电性能、机械性能、光性能和热性能，影响其可靠性和成木，还在很人程度上决定着电子整机系统的小型化、女功能化、可靠性和成木，微电子封装越來越受到人们的普遍重视，在国际和国内止处尸蓬勃发展阶段。木文试图综述自二十世纪九十年代以來迅速发展的新型微电子封装技术，包括焊球阵列封装(BGA)、芯片尺寸封装(CSP)、圆片级封装(WLP)、三维封装(

2、3D)和系统封装(SIP)等项技术。介绍它们的发展状况和技术特点。同时，叙述了微电子三级封装的概念。并对发展我国新型微电子封装技术提出了一些思索和建议。本文试图综述自二十世纪九十年代以来迅速发展的新型微电子封装技术，包折焊球阵列封装(BGA)、芯片尺寸封装(CSP)、圆片级封装(WLP)、三维封装(3D)和系统封装(SIP)等项技术。介绍它们的发展状况和技术特点。同时，叙述了微电子三级封装的概念。并对发展我国新型微电子封装技术提出了一些思索和建议。2微电子三级封装微电子封装，首先我们耍叙述一下三级封装的概念。一般说來，微电

3、子封装分为三级。所渭一级封装就是在半导体圆片裂片以后，将一个或冬个集成电路芯片用适宜的封装形式封装起來，并使芯片的焊区与封装的外引脚用引线键合(WB)、载带口动键合(TAB)和倒装芯片键合(FCB)连接起來，使之成为有实用功能的电子元器件或组件。一级封装包括单芯片纽件(SCM)和多芯片纽件(MCM)两大类。三级封装就是将二级封装的产晶通过选层、互连插座或柔性电路板与母板连结起來，形成三维立体封装，构成完整的整机系统，这一级封装应包括连接器、迭层组装和柔性电路板等相关材料、设计和组装技术。这一级也称系统级封装。所训微电子封装

4、是个整体的概念，包括了从一极封装到三极封装的全部技术内容。我们应该把现冇的认识纳入国际微电子封装的轨道，这样既有利于我国微电子封装界与国外的技术交流，也有利于我国微电子封装0身的发展。3新型微电子封装技术集成电路封装的历史，其发展主要划分为三个阶段。第一阶段，在二十世纪七十年代Z前，以插装型封装为主。包扌舌最初的金属圆形(TO型)封装，后来的陶瓷双列直插封装(CDIP)、陶瓷■玻璃双列直插封装(CerDIP)和犁料双列直插封装(PDIP)。尤梵是PDIP,由于性能优良、成本低廉又能批量生产而成为主流产品。第二阶段，在二I•

5、世纪八十年代以后，以表面安装类型的网边引线封装为卞。当时，表面安装技术被称作电子封装领域的一场革命，得到迅猛发展。与Z相适应，一批适应表而安装技术的封装形式，如艰料有引线片式裁体(PLCC)、艰料四边引线扁平封装(PQFP)、塑料小外形封装(PSOP)以及无引线四边扁平封装等封装形式应运而生，迅速发展。由于密度高、引线节距小、成木低并适于表面安装，使PQFP成为这一时期的主导产品。第三阶段，在二十世纪九十年代以后，以面阵列封装形式为主。薄膜多层基板MCM(MCM-D),槊料多层印制板MCM(MCM-L)和号薄膜基板MCM(

6、MCM-C/D)。3.1焊球阵列封装(BGA)阵列封装(BGA)是世界上九I•年代初发展起來的一种新型封装。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：庁度和重量都较以询的封装技术有所减少；寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提商；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

7、，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,弓I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,与现有的表而安装工艺和设备完全相容，安装更可靠:④由于焊料熔化时的表面张力具有"口对准"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

8、适用F多芯片组件和系统」寸装。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;带焊球阵列対装(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可应用于表而安装，