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文档简介

第七章电子封装面临的主要挑战7.1无铅焊接7.2信号完整性7.3高效冷却技术7.4高密度集成化7.5电磁干扰7.6封装结构7.7键合焊接7.8高密度多层基板

7.1无铅焊接

随着环境保护意识的增强，铅被环境保护机构列入17种对人体和环境危害最大的化学物质之一。美国食品与药物管理局的多项研究证实，少量的铅对儿童的生长发育有抑制作用，对生长发育所需的多种酶系和视神经内分泌都有干扰作用。过量的铅对儿童智商有危害，并对儿童视觉反应、综合能力有影响。成年人人体中存在过量的铅，将导致再生系统紊乱、血色素减少，并引发贫血和高血压。图7-1所示为欧美及日本的一些具有代表性的公司和组织提出的电子封装无铅化相关提案、指令与开发计划。图7-1无铅化提案、指令与开发计划

7.2信 号 完 整 性

在数字信号高速传输中，现代大批量生产的数字产品，需要把时序控制在皮秒的范围内。该时序不仅在硅片级尺寸上出现，而且在物理尺寸更大的封装上也同样出现。由于硅片物理尺寸较小，且晶体管门沟道长度减小，因此晶体管的开关速度较易达到皮秒的速度。但封装尺寸上，要达到皮秒的速度，就非常困难。在大多数高速数字系统中，分配的上升沿大约为时钟周期的10%。上升沿与时钟频率的关系近似为

(7-1)图7-2时钟波形

7.3高效冷却技术

半导体集成电路(IC)技术正日新月异地向前发展。根据摩尔定律，芯片的集成度每18个月增长一倍。芯片集成度的迅速增加，必然导致其发热率的提高，使得电路的工作温度不断上升。实验证明，单个元器件的失效率与其工作温度成指数关系，因而如何提高芯片的散热效率，保证电路在正常温度下工作，就显得尤为重要。各种高密度封装技术将多个芯片以更紧密的方式排列在基片上，使得系统单位体积的发热率更大。

7.4高密度集成化

高密度集成化技术主要与一、二级封装关联。在一级封装中，采用单芯片封装的场合需要开发超过2000个I/O端子的多引脚封装及与之相适应的表面型封装技术。在二级封装中，为满足QFP、PGB、BGA、CSP等超小型、多引脚封装表面实装的要求，需要开发新的SMT技术。

7.5电磁干扰

电磁干扰(ElectroMagneticInterference，EMI)是指有害的电磁波使器件的正常功能受到干扰或引起障碍的现象。

7.6封装结构

在组装、运输以及使用过程中，半导体电子元器件必须经受住一定的压力、振动、冲击、磨擦等。

7.7键合焊接

键合焊接主要表现在以下方面：

●从钎焊键合到微机械接触连接。

●各向异性导电连接推广。

●导电性连接材料的可靠性。

●从金丝键合、带载连接到微球凸点。

●电镀过程的解析与控制。

●由于材料热膨胀的系数差引起的热应力疲劳。

●材料的熔点、加工性、成膜性、耐热性、散热性。

7.8高密度多层基板

高密度多层基板主要存在以下几方面的问题：

●埋孔加工时，出现的埋孔直径、埋孔加工、加工精度、粗糙度、多层膜的结合强度。

●激光加工埋孔时，出现的激光波长、能量分布、吸收效率、加工效率、位置精度。

●光刻法加工埋孔时，出现的材料感光性、

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