电子封装与组装技术新发展教学文稿

电子封装与组装技术(jìshù)新发展第一页，共42页。芯片尺寸封装CSPCSP(Chip

Scale

Package)即芯片尺寸封装，作为新一代封装技术(jìshù)，它在TSOP、BGA的基础上性能又有了革命性的提升。CSP封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(jiējìn)1:1的理想情况，绝对尺寸也仅有32平方毫米，约为普通BGA的1/3，仅仅相当于TSOP面积的1/6。这样在相同封装尺寸内可有更多I/O，使组装密度进一步提高，可以说CSP是缩小了的BGA。第二页，共42页。芯片尺寸封装CSPCSP封装的优势:体积小，同时也更薄其金属基板到散热体的最有效散热路径仅有0.2mm，大大提高了芯片在长时间运行(yùnxíng)后的可靠性，其线路阻抗较小，芯片速度也随之得到大幅提高，CSP封装的电气性能和可靠性也相比BGA、TOSP有相当大

的提高第三页，共42页。芯片尺寸封装CSPCSP封装的优势:引脚数多在相同芯片面积下CSP所能达到的引脚数明显也要比后两者多得多(TSOP最多304根，BGA以600根为限，CSP原则上可以制造1000根)，这样它可支持I/O端口的数目就增加了很多。中心引脚形式(xíngshì):CSP封装芯片的中心引脚形式(xíngshì)有效缩短了信号的传导距离衰减随之减少，使芯片的抗干扰、抗噪性能得到大提升，这也使CSP的存取时间比BGA改善15%～20%。第四页，共42页。芯片尺寸封装CSPCSP封装的优势:导热性能好，功耗低在CSP封装方式中，芯片通过一个个锡球焊接在

PCB板上，由于焊点(hàn

diǎn)和PCB板的接触面

积较大，所以芯片在运行中所产生的热量可以很容易地传导到PCB板上并散发出去。CSP封装可以从背面散热，且热效率良好。测试结果显示，运用CSP封装的芯片可使传导到

PCB板上的热量高达88.4%，而TSOP芯片中传导到PCB板上的热能为71.3%。另外由于CSP芯片结构紧凑，电路冗余度低，因此它也省去了很多不必要的电功率消耗，致使芯片耗电量和工作温度相对降低第低五页，。共。42页。芯片尺寸封装ATI显卡上CSP封装的供电芯片VT1165S内置可通过(tōngguò)25A电流的MOSFETVT233内置可通过(tōngguò)18A电流的MOSFETVT233CSP封装电源(diànyuán)芯片VT1165S-CSP封装电源(diànyuán)芯片第六页，共42页。芯片尺寸封装这种内存芯片使用了TCSP（Turbo

Chip

Scale

Package）封装技术，这种封装技术实际上是CSP封装技术的一个加强版本，通过(tōngguò)加装金属顶盖改进早先CSP封装芯片核心裸露脆弱的问题.第七页，共42页。晶圆级芯片(xīn

piàn)封装WLCSPWLCSPWLCSP（Wafer

Level

Chip

ScalePackage晶圆级芯片封装），这种技术不同于传统的先切割晶圆，再封装测试的做法，而是先在整片晶圆上进行封装和测试，然后再切割。WLCSP有着更明显的优势。首先(shǒuxiān)是工艺工序大大优化，晶圆直接进入封装工序，而传统工艺在封装之前还要对晶圆进行切割、分类。所有集成电路一次封装，刻印工作直接在晶圆上进行，测试一次完成，这在传统工艺中都是不可想象第八的页，共42页。。晶圆级芯片(xīn

piàn)封装WLCSPWLCSP其次，生产周期和成本大幅下降，WLCSP的生产周期已经缩短到1天半(tiān

bàn)。而且，新工艺带来优异的性能，采用WLCSP封装技术使芯片所需针脚数减少，提高了集成度。WLCSP带来的另一优点是电气性能的提升，引脚产生的电磁干扰几乎被消除。采用

WLCSP封装的内存可以支持到800MHz的

频率，最大容量可达1GB！第九页，共42页。晶圆级芯片(xīn

piàn)封装WLCSP晶圆级芯片(xīn

piàn)封装第十页，共42页。晶圆级芯片(xīn

piàn)封装WLCSP几种(jǐ

zhǒnɡ)封装类型大小的比较(144pin)第十一页，共42页。晶圆级芯片(xīn

piàn)封装WLCSP采用(cǎiyòng)WLCSP封装的内存第十二页，共42页。LGA平面(píngmiàn)网格阵列封装封LGA(LAND

GRID

ARRAY)是INTEL64位平台的封装方式，触点(chùdiǎn)阵列封装，用来取代老的Socket

478接口，也叫SocketT,通常叫LGA采用(cǎiyòng)LGA封装方式的AMDSocketF处理器第十三页，共42页。LGA平面(píngmiàn)网格阵列封装封采用此种接口的有LGA775封装的单核心的Pentium4、Pentium

4EE、CeleronD以及双核心的Pentium

D、Pentium

EE、Core

2等CPU。与以前的Socket

478接口CPU不同，Socket

775接口CPU的底部没有传统的针脚，而代之以775个触点(chù

diǎn)，即并非针脚式而是触点(chù

diǎn)式，通过与对应的Socket

775插槽内的775根触针接触来传输信号。第十四页，共42页。LGA775处理器安装(ānzhuāng)LGA775接口处理器安装需格外(géwài)小心，一不留神就可能导致主板Socket

T插槽损坏报废。下面，结合图片来演示LGA775处理器的安装方法。掀起侧面的金属杆打开上面的金属框轻轻的放在上面(shàngmiɑn)即可第十五页，共42页。系统(xìtǒng)级封装

SiP系统级封装是采用任何组合，将多个具有不同功能的有源电子器件与可选择性的无源元件以及诸如(zhūrú)MEMS或者光学器件等其他器件首先组装成为可以提供多种功能的单个标准封装件，形成一个系统或者子系统。第十六页，共42页。系统(xìtǒng)级封装SiPSiP解决方案的形式各不相同：面对小外形需求的堆叠芯片(xīn

piàn)结构；针对I/O终端功能的并行解决方案；用于高频率和低功耗操作的芯片(xīn

piàn)堆叠(CoC)形式；用于更高封装密度的多芯片(xīn

piàn)模块(MCM)；针对大型存储设备的板上芯片(xīn

piàn)(CoB)结构。在这些众多形式中，芯片(xīn

piàn)和其他元件垂直集成，因此所占空间很小。第十七页，共42页。系统(xìtǒng)级封装SiPINTEL开发的逻辑电路(luó

jí

diàn

lù)和存储器的折叠型堆叠芯片级封装(CSP)SiP第十八页，共42页。系统(xìtǒng)级封装SiPValtronic

SA使用折叠(zhédié)理念，将逻辑电路、存储器和无源组件结合到单独的SiP中，应用于助听器和心脏起博器第十九页，共42页。系统(xìtǒng)级封装SiPFujitsu已生产(shēngchǎn)出八芯片堆叠SiP，将现有多芯片封装结合在一个堆叠中第二十页，共42页。MCM封装用于笔记本电脑的ATI显示芯片(xīn

piàn)，采用MCM封装ATI

Mobility

Radeon9700大概和一个普通的CPU大小,核心部分呈菱形,采用MCM封装,集成4颗现代32MB(或者

16MB)的显存,是世界上第一款集成了128MB大容量显存的移动图形(túxíng)芯片。第二十一页，共42页。3D封装3D封装主要(zhǔyào)有三种类型：埋置型3D封装有源基板型3D封装叠层型3D封装SOP

&

SIP

Are

Not

theSameCould

Be

Similar第二十二页，共42页。3D封装埋置型3D封装这是在各类基板内或多层布线(bù

xiàn)介质层中“埋置”R、C或IC等元器件，最上层再贴装SMC和SMD来实现立体封装的结构。。第二十三页，共42页。3D封装有源基板型3D封装有源基板型3D封装是在硅圆片规模集成

(WSI)后的有源基板上再实行多层布线，最上层再贴装SMC和SMD，从而构成(gòuchéng)立体封装的结构第二十四页，共42页。3D封装叠层型3D封装这是在2D封装的基础上，把多个裸芯片、封装芯片、多芯片组件甚至圆片进行叠层互连，构成立体(lìtǐ)封装的结构。它可以通过三种方法实现：叠层裸芯片封装，封装内封装(PiP)和封装上封装(PoP)。其中叠层裸芯片封装发展得最快。第二十五页，共42页。IBM在三维芯片(xīn

piàn)技术上的新进展IBM公司宣布了他们在三维

芯片(xīn

piàn)堆叠技术上的新突破，可以让芯片(xīn

piàn)中封装的元件距离更近，让系统速度更快，体积更小，并且更加节能。公司宣称这一技术可以让摩尔定律的失效时间大幅度推后。使用(shǐyòng)“硅穿越连接”进行多层堆叠的超薄晶第二十六页，共42页。IBM在三维芯片(xīn

piàn)技术上的新进展IBM的新突破在于，他们不再需要使用长长的金属导线来连接不同层次的电路，而是直接在硅板上制造出连接。这种名为“硅穿越连接”的特殊技术直接在对硅晶圆进行蚀刻时就制造出垂直连接的触点，并以金属填充，这样当多层芯片堆叠时可以直接相连，高速传送数据。同传统导线连接相比，这一技术可以将多层芯片间数据在导线中途经的距离缩短(suōduǎn)1000倍，并允许不同层次间连接的数量提高100倍。第二十七页，共42页。焊膏喷印设备(shèbèi)MY500是瑞典(ruì

diǎn)MYDATA公司开发成功的首款无网板印刷机。其借鉴喷墨打印机的原理，采用独特的喷印技术，根据程序以每秒500点的最高速度在电路板上喷射焊膏。MY500焊膏喷印机第二十八页，共42页。焊膏喷印设备(shèbèi)小批量板卡组装需要采用SMT技术，但是不适合采

用传统(chuántǒng)的网板印刷焊膏，焊膏喷印无疑是最适合这种生产方式的设备。焊膏喷印技术完全突破了传统(chuántǒng)印刷技术模式的限制，让工艺控制变得更为简单和灵活，是

SMT的一项革命性技术。第二十九页，共42页。新型(xīnxíng)高速贴装机目前世界上速度最快的贴装机——环球仪器新型Genesis

GC-120Q，该机器(jī

qì)的贴装速度达每小时12万个元件GC-120Q高速(ɡāosù)贴装机第三十页，共42页。Genesis

GC-120Q贴装01005元件

(yuánjiàn)第三十一页，共42页。0402(英制(yīnɡ

zhì)01005)元件第三十二页，共42页。无源元件的进步(jìnbù)0201无源元件技术由于市场对小型线路板的需要，人们对0201元件十分关注，主要原因是0201元件大约为相应0402尺寸元件的三分之一，但其应用比以前的元件要面临更多挑战。自从1999年中期0201元件推出，移动电话制造商就把它们与CSP一起组装到电话中，以减少产品的重量与体积。据测算在相同面积印制板上

0201元件安装的数量将是0402的2.5倍，也就是说，增加200个0201电阻电容(diànróng)省下的空间还可再安装300个元件，当然也可节省100mm2空间用来安装一个或更多CSP。第三十三页，共42页。AXI检测(jiǎn

cè)技术在BGA、CSP等新型元件应用中，由于焊点隐藏在封装体下面，传统的检测(jiǎn

cè)技术已无能为力。为应对新挑战，自动X射线检测(jiǎn

cè)(AXI)技术开始兴起。组装好的线路板沿导轨进入机器内部后，其上方有一个X射线发射管发射X射线，穿过线路板后被置于下方的探测器(一般为摄像机)接收，由于焊点中含有可以大量吸收X射线的铅，因此与穿过玻璃纤维、铜、硅等其它材料的X射线相比照射在焊点上的X射线被大量吸收，而呈黑点产生良好图像，使得对焊点的分析变得直观，用简单的图像分析算法便可自动且可靠地检验焊点缺陷。第三十四页，共42页。素质教育(sù

zhì

jiào

yù)外国人的观点当前，许多发达国家是从高科技发展的视角认识素质(sùzhì)教育问题的。这是因为高科技发展引发知识经济的出现，为教育发展提供了新的现实远景，对人才素质(sùzhì)的内涵提出新的强烈要求。第三十五页，共42页。素质教育(sù

zhì

jiào

yù)关于人才素质的内涵(nèihán)，他们侧重的，首先是高度的社会责任感；其次是创新意识；再次是人的可持续发展的能力（包括学习的能力，对不断变化世界的及时反应能力，新知识的及时吸收能力，知识的迅速更新和创新能力等）。第三十六页，共42页。目标(mùbiāo)的威力哈佛大学一个非常著名的—“关于目标对人生影响的跟踪调查”：智力、学历、环境条件相当的年