微電子封裝技術的發展趨勢
21世紀微電子技術的高速發展,隨之帶動的是一系列產業的發展。資訊、能源、通訊各類新興產業的發展離不開微電子技術。而微電子封裝技術是微電子技術中最關鍵和核心的技術。微電子封裝體(package)和晶元(chip或die)通過封裝工藝(packaging)組合成乙個微電子器件(device),通常封裝為晶元(或管芯)提供電通路、散熱通路、機械支撐、環境防護等,所以微電子封裝是微電器件的2個基本組成部分之一,器件的許多可靠性效能都是由封裝的效能決定的。致力於發展微電子封裝技術的人們把目光投在以下4個方面:①極低的成本。②薄、輕、便捷。③極高的效能。④各種不同的功能包括各類不同的半導體晶元。
1 微電子封裝技術的發展歷程
微電子封裝技術的發展經歷了3個階段:
第一階段是20世紀70年代中期,由雙直列封裝技術(dip)為代表的針腳插入型轉變為四邊引線扁平封裝型(qpf),與dip相比,qfp的封裝尺寸大大減小,具有操作方便、可靠性高、適用於smt表面安裝技術在pcb上安裝佈線,由於封裝外形尺寸小,寄生引數減小,特別適合高頻應用。
第二階段是20世紀90年代中期,以球柵陣列端子bga型封裝為標誌,隨後又出現了各種封裝體積更小的晶元尺寸封裝(csp)。與qpf相比,bga引線短,散熱好、電噪小且其封裝面積更小、引腳數量更多、適合大規模生產。
第三階段是本世紀初,由於多晶元系統封裝sip出現,將封裝引入了乙個全新的時代。
2 微電子封裝的主流技術
目前的主流技術集中在bga、csp以及小節距的qpf等封裝技術上,並向埋置型三維封裝、有源基板型三維封裝、疊層型三維封裝即三維封裝和系統封裝的方向發展。
2.1 bga\csp封裝
球柵陣列封裝bga在gpu、主板晶元組等大規模積體電路封裝有廣泛應用。它的i/o引線以圓形或柱狀焊點按陣列形式分布在封裝下面,引線間距大,引線長度短,這樣bga消除了精細間距器件中由於引線而引起的共面度和翹曲的問題。bga技術包括很多種類如陶瓷封裝bga(cbga)、塑料封裝bga(pbga)以及microbga(μbga)。bga具有下述優
點:①i/o引線間距大(如1.0mm,1.27mm),可容納的i/o數目大,如1.27mm間距的bga在25mm邊長的面積上可容納350個i/o,而0.5mm間距的qfp在40mm邊長的面積上只容納304個i/o。
②封裝可靠性高,不會損壞引腳,焊點缺陷率低,焊點牢固。
③管腳水平面同一性較qfp容易保證,因為焊錫球在溶化以後可以自動補償晶元與pcb之間的平面誤差,而且其引腳牢固運轉方便。
④回流焊時,焊點之間的張力產生良好的自對準效果,允許有50%的貼片精度誤差,避免了傳統封裝引線變形的損失,大大提高了組裝成品率。
⑤有較好的電特性,由於引線短,減小了引腳延遲,並且導線的自感和導線間的互感很低,頻率特性好。
⑥能與原有的smt貼裝工藝和裝置相容,原有的絲印機、貼片機和回流焊裝置都可使用,相容性好,便於統一標準。
⑦焊球引出形式同樣適用於多晶元組件和系統封裝。
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