微电子芯片封装第二讲ppt课件

1、集成电路芯片封装技术 1、集成电路芯片封装与微电子封装课程引入与主要内容2、芯片封装技术涉及领域及功能3、封装技术层次与分类微电子封装技术=集成电路芯片封装技术封装技术的概念微电子封装：A Bridge from IC to SystemBoardIC微电子封装的概念狭义：芯片级 IC Packaging广义：芯片级+系统级：封装工程电子封装工程：将基板、芯片封装体和分立器件等要素，按电子整机要求进展衔接和装配，实现一定电气、物理性能，转变为具有整机或系统方式的整机安装或设备。WaferPackageSingle ICSMA/PCBAElectronic Equipment 微电子封装过程=电

2、子整机制造流程芯片封装涉及的技术领域 芯片封装技术涉及物理、化学、化工、资料、机械、电气与自动化等学科。所涉及资料包括金属、陶瓷、玻璃和高分子资料等。 芯片封装技术整合了电子产品的电气特性、热特性、可靠性、资料与工艺运用和本钱价钱等要素，是以获得综合性能最优化为目的的工程技术。封装涉及的技术领域微电子封装的功能1、电源分配：传送电能-配给合理、减少电压损耗2、信号分配：减少信号延迟和串扰、缩短传送线路3、提供散热途径：散热资料与散热方式选择4、机械支撑：构造维护与支持5、环境维护：抵抗外界恶劣环境例：军工产品确定封装要求的影响要素本钱外形与构造产品可靠性性能类比：人体器官的构成与实现微电子封装

3、技术的技术层次第一层次：零级封装-芯片互连级CLP第二层次：一级封装 SCM 与MCMSingle/Multi Chip Module 第三层次：二级封装 组装成Subsystem COBChip on Board和元器件安装在基板上第四层次：三级微电子封装 电子整机系统构建微电子封装技术分级三维3D封装技术传统二维封装根底上向三维z方向开展的封装技术。 实现三维封装的方法：【1】 埋置型 元器件埋置或芯片嵌入【2】 有源基板 半导体资料做基板Wafer Scale Integration 【3】叠层法 将多个裸芯片或封装芯片在垂直方向上互连 抑或是MCM叠层：散热与基板选择封装的分类按封装中

4、组合IC芯片数目分： SCP和MCP包括MCM) 按密封资料分：陶瓷封装和高分子资料封装塑封 按器件与电路板互连方式分： 引脚插入型PTH和外表贴装型SMT 按引脚分布形状分： 单边、双边、四边和底部引脚 SIP、DIP、SOP、QFP、MCP、PGA封装型式的开展开展方向：轻、薄、短、小DIPSPIPSKDIPSOPTSPUTSOPPGABGALead on Chip：芯片上引线封装 封装技术与封装资料例：陶瓷封装与塑料封装均可制造DIP与BGA类芯片，但两类芯片的可靠性和本钱不同。封装形状、封装工艺、封装资料由产品的电特性、导热性能、可靠性需求、资料工艺技术和本钱价钱等要素决议。封装形状与

5、封装工艺技术、封装资料之间不是一一对应关系。封装资料 芯片封装所采用的资料主要包括金属、陶瓷、高分子聚合物资料等。问题：如何进展资料选择？根据资料的电热性质、热-机械可靠性、技术和工艺成熟度、资料本钱和供应等要素。表1.2-表1.4介电系数：表征资料绝缘程度的比例常数，相对值，通常介电系数大于1的资料通常以为是绝缘资料。热膨胀系数CTE Coefficient of expansion 物体由于温度改动而有胀缩景象，等压条件下，单位温度变所导致的体积变化，即热膨胀系数表示。介电强度：是一种资料作为绝缘体时的电强度的量度。定义为试样被击穿时， 单位厚度接受的最大电压。物质的介电强度越大， 它作为

6、绝缘体的质量越好。封装资料性能参数1970 1980 1990 2000 100100010000100000Volume(cm3)W/SNotebookPCLaptopCellularSMART“Watch & Bio-sensor电子整机的开展趋势微电子封装技术的演化PastBulky componentsBulky systemsCurrentThinfilm componentsMiniaturized modulesFutureEmbedded componentsPackagesized systems微电子封装技术的演化微电子封装技术的演化Ceramic or Thin Film

7、 on Ceramic100508050603Single Chip:Board MCM:Discretes:Package/Board:PWB-DPWB-DCeramicRedistribution toArea ArrayWirebondChip Connector:PTHPeripheralSMTBoard Connector:1970s1980sDIPPGAQFPPASTThin Film on PWB0402PWB-Micro ViaFlipchipArea ArrayArea/BGASMT1990s2000sBGACSPPRESENT02012000sIntegration to

8、BEOLIntegration in Package levelIntegration at System levelWLPSIPSOP2021s01005?IntegrationFUTURE微电子封装技术的演化微电子封装技术开展的驱动力一、IC开展对微电子封装的推进IC开展程度的标志：集成度和特征尺寸IC开展方向：大芯片尺寸、高集成度、小特征尺寸和高I/O数。二、电子整机开展对微电子封装的拉动电子整机的高性能、多功能、小型化和便携化、低本钱、高可靠性要求促使微电子封装由插装向贴装开展，并继续向薄型、超薄型、窄节距开展，进一步由窄节距四边引脚向面阵列引脚开展。微电子封装技术开展的驱动力三、市场

9、开展对微电子封装的驱动“吞金业向“产金业转变产品性价比要求不断提升、电子产品更新加速猛烈电子产品更新加速猛烈驱动微电子封装技术开展的是整个微电子技术产业微电子封装技术的开展趋势 一、微电子产业在曲折中迅速开展 “硅周期世界电子元器件行业的消费、销售和效益出现的顶峰和低谷交替周期性4-5年动摇。消费电子元器件企业的国际化程度越高，受“硅周期影响越深。“道路是曲折的，出路是光明的微电子封装的开展趋势二、国际半导体技术开展道路和“摩尔定律“摩尔定律： 集成电路特征尺寸每三年减少1/3，集成度即DRAM单个芯片上的晶体管数每两年添加一倍。 1965年，戈登摩尔Gordon Moore当前，集成电路技术

10、仍按照摩尔定律开展。一、芯片尺寸越来越大： 片上功能的添加，实现芯片系统。二、任务频率越来越高 运算速度的提高，提高了对封装技术的要求。三、发热量日趋增大 途径：降低电源电压；添加散热通道本钱与分量四、引脚数越来越多 呵斥单边引脚间距缩短。微电子封装的开展趋势-IC开展趋势一、封装尺寸小型化更轻和更薄 超小型芯片封装方式的出现顺应了电子产品的轻薄短小的开展趋势。处理方法：新型封装型式和微纳技术的采用。获得芯片尺寸的最小化：IC芯片尺寸最小化？圆片级封装技术WLP：使封装完成后的IC芯片尺寸尽能够接近圆片级裸芯片尺寸，微电子技术开展对封装的要求二、顺应更高得散热和电性能要求1、IC功能集成度增大

11、，功耗添加，封装热阻增大2、电信号延迟和串扰等景象严重处理途径：1、降低芯片功耗：双极型-PMOS-CMOS-？2、添加资料的热导率：本钱微电子技术开展对封装的要求三、集成度提高 顺应大芯片要求CTE失配热应力和热变形处理途径：1、采用低应力贴片资料：使大尺寸IC采用CTE接近Si的陶瓷资料，但目前环氧树脂封装仍为主流2、采用应力低传送模压树脂 消除封装过程中的热应力和残留应力。3、采用低应力液态密封树脂微电子技术开展对封装的要求四、高密度化和高引脚数高密度和高I/O数呵斥单边引脚间距缩短、封装难度加大：焊接时产生短路、引脚稳定性差处理途径：采用BGA技术和TCP载带技术本钱高、难以进展外观检查等。微电子技术开展对封装的要求五、顺应恶劣环境密封资料分解呵斥IC芯片键合结合处开裂、断路处理方法：寻觅密封替代资料六、顺应高可靠性要求 军工、空间电子产品的高稳定要求。七、思索环保要求无铅产品的运用抑制了铅污染，但是对焊接温度和封装耐热性提出了更高要求芯片可返修性、低本钱微电子技术开展对封装的要求微电子封装技术的开展特点 微电子封装向高密度和高I/O引脚数开展，引脚由四引出向面阵列开展。 微电子封装向外表安装式封装SMP开展，顺应外表安装技术SMT 从陶瓷封装向塑料封装开展 从注重开展IC芯片向先开展后道封装再开展芯片转移国内微电子封装产业的开展现状高起点、微电子封装技术产业