新一代半導(dǎo)體IC封裝的發(fā)展

時間:2008-03-03

來源:中國傳動網(wǎng)

導(dǎo)語:21世紀(jì)初的電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點,正在從計算機(jī)及其外圍產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到通訊、數(shù)字式家電、網(wǎng)絡(luò)化相關(guān)電子產(chǎn)品上。

[b][color=#666666]21世紀(jì)初的電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點,正在從計算機(jī)及其外圍產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到通訊、數(shù)字式家電、網(wǎng)絡(luò)化相關(guān)電子產(chǎn)品上。 支持電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),是半導(dǎo)體裝置、IC封裝、安裝技術(shù)。而這三項關(guān)鍵技術(shù),都共同追求著以下幾個發(fā)展目標(biāo):(1)高速化;(2)高功能化;(3)低消耗電力化;(4)微細(xì)、小型、輕量化;(5)上市時間短;(6)低價格化;(7)適應(yīng)環(huán)境保護(hù)要求的綠色化。[/color][/b] 電子產(chǎn)品在安裝方面的發(fā)展 下面分6類重點電子產(chǎn)品闡述在安裝技術(shù)、IC封裝方面的發(fā)展趨向。 1.計算機(jī)及其外圍產(chǎn)品 由于計算機(jī)高速、高功能發(fā)展的驅(qū)動,芯片的倒芯片安裝(FC),外部端子的PPGA或BGA已在計算機(jī)產(chǎn)品中得到普及。 2001年下半年間,Intel公司的"Northwood",采用稱為 PPGA的塑料封裝PGA,并用倒芯片安裝方式的MPU封裝出臺。再有,在Pentium4用的芯片模組850中,由原來金屬線接合變更成FC接合的PBGA,存儲封裝已由與高速化所對應(yīng)的微型BGA或存儲CSP所替代。 2.數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī) 在數(shù)碼攝像機(jī)(DVC)及數(shù)碼照相機(jī)(DSC)的高功能、小型輕量化發(fā)展的推動下,半導(dǎo)體封裝普遍采用CSP。 3.數(shù)字式移動電話 移動電話的安裝技術(shù)、半導(dǎo)體封裝技術(shù)都是圍繞著小型、輕量、高功能、低功耗等方面所進(jìn)行的。為了不斷地推進(jìn)小型化,由使用0.80mm端子節(jié)距的CSP漸漸地向著0.65mm甚至0.50mm節(jié)距的CSP方面轉(zhuǎn)變。并且用于移動電話中的0.40mm節(jié)距的CSP以及0.30mm節(jié)距的 WLP(圓片級封裝)等也正在積極開發(fā)研制之中。目前在新型移動電話中,有的已開始采用多個存儲芯片平置一起或積層在一起的封裝形式。 4.存儲卡 利用存儲卡的形式,添加數(shù)碼照像機(jī)控制、指紋識別、GPS、TV調(diào)諧器、掃描等功能的技術(shù)開發(fā),目前表現(xiàn)得非?;钴S,使得新的超小型封裝和裸芯安裝技術(shù)等在此類產(chǎn)品中得到應(yīng)用。 5.網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,使與FTTH(fiber to the home,光纖到戶)相連通的光導(dǎo)纖維基板是不可缺少的,在基干類、邊緣類、選取類中的高度光纖通信產(chǎn)品,今后會有大的市場需求。在防止外部信號的干擾方面,光纖芯中導(dǎo)入了只有數(shù)微米之內(nèi)的光軸誤差的多波長光。這樣使得高度的光模塊安裝技術(shù)和實現(xiàn)高速動作IC 封裝在這類產(chǎn)品中的重要作用更為突出。 6.汽車電子產(chǎn)品 ITC(高速交通控制系統(tǒng))的產(chǎn)品在技術(shù)上的進(jìn)步,也驅(qū)動了利用GaAs,InP等化合物半導(dǎo)體去達(dá)到高可靠性倒芯片安裝技術(shù)、圓片積層技術(shù)、MCM技術(shù)的工藝進(jìn)展。而車載用電子產(chǎn)品中,它的IC封裝產(chǎn)品確保耐熱、耐震動、耐噪音(雜波),成為今后需要解決的重要課題。 IC封裝技術(shù)的發(fā)展 與上述各類重點電子信息產(chǎn)品的發(fā)展中的新技術(shù)要求相對應(yīng)的半導(dǎo)體IC封裝的現(xiàn)狀與發(fā)展趨向,有如下主要幾個方面所述。 1.電子產(chǎn)品系統(tǒng)構(gòu)裝 在電子產(chǎn)品的系統(tǒng)構(gòu)成上,目前有三種方式構(gòu)成系統(tǒng)LSI。這三種方式是:將整個系統(tǒng)的功能完全集成在單一芯片上的SoC(System on Chip)、將整個系統(tǒng)的功能完全集成在一塊基板上的SoB(System on Board)、將整個系統(tǒng)的功能完全集成在一個半導(dǎo)體封裝中的SiP(System on Package)。它們的問世使安裝技術(shù)中的圓片級(wafer level)、芯片級(chip level)、組件級(board level)、系統(tǒng)級(system level)的界限開始逐漸模糊、混沌。原來一些僅僅用于圓片級的技術(shù),已經(jīng)開始應(yīng)用于封裝和組件(基板)級之中。 2.半導(dǎo)體封裝的發(fā)展方向 (1)封裝外部端子節(jié)距的狹小化 引線型封裝0.4mm端子節(jié)距的QFP已在移動電話中得到采用。目前在電子信息產(chǎn)品中所使用的半導(dǎo)體封裝,是以0.65mm、0.50mm引腳節(jié)距的QFP和SOIC,以及0.80mm、0.65mm端子節(jié)距的FBGA/FLGA為主流的。0.5mm節(jié)距的FBGA/FLGA在有的電子整機(jī)產(chǎn)品中已開始正式使用。在面陣列封裝方面,由于端子節(jié)距的減小和端子列數(shù)的增加,使安裝面積有大的縮減。 (2)封裝的薄型化 在電子整機(jī)產(chǎn)品輕量化要求及基板附錫焊可靠性提高的前提下,推進(jìn)半導(dǎo)體封裝的薄型化是十分重要的。目前,所采用的FBGA和PCMCIA卡型的HDD(FLGA),其厚度為0.5mm(搭載在基板后的高度)。用金柱狀凸點法在撓性帶狀基板上安裝0.35mm到0.13mm厚的CSP的高容量存儲卡以及模塊,也已經(jīng)處于開發(fā)之中。采用可以通過電氣、機(jī)械試驗的薄型封裝,進(jìn)行積層在一起,這樣可實現(xiàn)同一安裝面積下的IC封裝的更高存儲容量化。 (3)復(fù)數(shù)芯片積層型封裝的普及 自移動電話SRAM和Flash存儲器的芯片積層搭載型CSP推出以來,在單一的封裝內(nèi)安裝復(fù)數(shù)個IC芯片的安裝技術(shù)令人注目。它的內(nèi)部連接法,是從金屬絲接合法到與倒芯片安裝(FC)法的并用。在所疊合的芯片功能類別上,除了有存儲功能芯片的復(fù)上疊合外,還有邏輯IC與存儲芯片、邏輯IC與模擬IC、CCD/CMOS傳感芯片與驅(qū)動IC等多種多樣的組合??傊捎眯酒e層封裝技術(shù),是實現(xiàn)電子整機(jī)產(chǎn)品小型、高功能、高速化的重要途徑。 (4)倒芯片安裝封裝的采用 近期,倒芯片內(nèi)部接合技術(shù)的封裝,在計算機(jī)上的使用實例不斷增多。并且在通信用IC、圖像處理IC上都得到較廣泛的應(yīng)用。倒芯片安裝(FC)法是很適于這些整機(jī)產(chǎn)品的高速信號處理的要求。它還使用在了小型化、高頻模擬要求的裝置上。 目前FC安裝的發(fā)展現(xiàn)狀是:引腳在100個左右的存儲裝置或邏輯IC、無引線模塊的高頻裝置等成為應(yīng)用的主流。在今后,隨著安裝基板的電路微細(xì)化、低成本化的發(fā)展趨勢之下,隨著圓片的再配線及凸塊加工費(fèi)用的降低,以及安裝成本的降低,WLP以及DCA安裝的應(yīng)用將會更廣泛開展起來。 (5)圓片級封裝、直接芯片安裝 配置在芯片周邊的陣列狀凸塊上的再配線,所形成的端子栓與焊球搭載成為圓片級封裝(Wafer Level Package,WLP),另外,未形成端子栓的芯片直接壓合在PCB上進(jìn)行的倒芯片搭載的直接芯片安裝(Direct Chip Attach,DCA),都在近期的安裝技術(shù)發(fā)展中,得到重視。 (6)考慮環(huán)境要求的半導(dǎo)體封裝 21世紀(jì)中,環(huán)保給電子產(chǎn)品以及半導(dǎo)體、電子部件帶來一個新的發(fā)展課題。突出的問題是廢棄的電子產(chǎn)品中鉛的溶解引起酸性雨,對地下水的污染,侵入人體內(nèi)危害人體的健康。使用的樹脂等所用的含鹵素物的溶解或燃燒對環(huán)境生態(tài)的危害等。因此對IC封裝技術(shù)發(fā)展來講,無鉛焊劑的高溶點化,要求半導(dǎo)體部件、封裝的耐熱性保證條件的更加嚴(yán)格。這種無鉛化和耐熱性提高,是無鉛產(chǎn)品實現(xiàn)實用化過程中亟待解決的課題。
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