介紹新一代半導體IC封裝的發(fā)展

新一代半導體IC封裝的發(fā)展

21世紀初的電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)，正在從計算機外圍產(chǎn)品轉移到通訊、數字式家電、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(zhù)以下幾個(gè)發(fā)展目標:(1)高速化;(2)高功能化;(3)低消耗電力化;(4)微細、小型、輕量化;(5)上市時(shí)間短;(6)低價(jià)格化;(7)適應環(huán)境保護要求的綠色化。 

電子產(chǎn)品在安裝的發(fā)展 

下面分6類(lèi)重點(diǎn)電子產(chǎn)品闡述在安裝技術(shù)、IC封裝的發(fā)展趨向。


1.計算機外圍產(chǎn)品 


計算機高速、高功能發(fā)展的驅動(dòng)，芯片的倒芯片安裝(FC)，外部端子的PPGA或BGA已在計算機產(chǎn)品中得到普及。 

2001年下半年間，Intel公司的"Northwood"，采用稱(chēng)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(lái)金屬線(xiàn)接合變更成FC接合的PBGA，存儲封裝已由與高速化所對應的微型BGA或存儲CSP所替代。 


2.數碼攝像機、數碼照相機 

在數碼攝像機(DVC)及數碼照相機(DSC)的高功能、小型輕量化發(fā)展的推動(dòng)下，半導體封裝普遍采用CSP。 

3.數字式移動(dòng)電話(huà) 


移動(dòng)電話(huà)的安裝技術(shù)、半導體封裝技術(shù)都是圍繞著(zhù)小型、輕量、高功能、低功耗等所進(jìn)行的。不斷地推進(jìn)小型化，由使用0.80mm端子節距的CSP漸漸地向著(zhù)0.65mm甚至0.50mm節距的CSP轉變。并且用于移動(dòng)電話(huà)中的0.40mm節距的CSP以及0.30mm節距的 WLP(圓片級封裝)等也正在積極開(kāi)發(fā)研制之中。目前在新型移動(dòng)電話(huà)中，有的已開(kāi)始采用多個(gè)存儲芯片平置一起或積層在一起的封裝形式。 


4.存儲卡 


存儲卡的形式，添加數碼照像機控制、指紋識別、GPS、TV調諧器、掃描等功能的技術(shù)開(kāi)發(fā)，目前表現得非�；钴S，使得新的超小型封裝和裸芯安裝技術(shù)等在此類(lèi)產(chǎn)品中得到應用。


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(hù))相連通的光導纖維基板是不可缺少的，在基干類(lèi)、邊緣類(lèi)、選取類(lèi)中的高度光纖通信產(chǎn)品，今后會(huì )有大的市場(chǎng)。在防止外部信號的干擾，光纖芯中導入了只有數微米之內的光軸誤差的多波長(cháng)光。這樣使得高度的光模塊安裝技術(shù)和實(shí)現高速動(dòng)作IC 封裝在這類(lèi)產(chǎn)品中的重要作用更為突出。
 


6.汽車(chē)電子產(chǎn)品 

ITC(高速交通控制系統)的產(chǎn)品在技術(shù)上的進(jìn)步，也驅動(dòng)了GaAs，InP等化合物半導體去達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(chē)載用電子產(chǎn)品中，它的IC封裝產(chǎn)品確保耐熱、耐震動(dòng)、耐噪音(雜波)，成為今后的重要課題。

IC封裝技術(shù)的發(fā)展 

與上述各類(lèi)重點(diǎn)電子信息產(chǎn)品的發(fā)展中的新技術(shù)要求應的半導體IC封裝的現狀與發(fā)展趨向，有如下主要幾個(gè)所述。
 

1.電子產(chǎn)品系統構裝 


在電子產(chǎn)品的系統構成上，目前有三種方式構成系統LSI。這三種方式是:將整個(gè)系統的功能集成在單一芯片上的SoC(System on Chip)、將整個(gè)系統的功能集成在一塊基板上的SoB(System on Board)、將整個(gè)系統的功能集成在一個(gè)半導體封裝中的SiP(System on Package)。的問(wèn)世使安裝技術(shù)中的圓片級(wafer level)、芯片級(chip level)、組件級(board level)、系統級(system level)的界限開(kāi)始模糊、混沌。原來(lái)僅僅用于圓片級的技術(shù)，已經(jīng)開(kāi)始應用于封裝和組件(基板)級之中。 


2.半導體封裝的發(fā)展方向 


(1)封裝外部端子節距的狹小化 


引線(xiàn)型封裝0.4mm端子節距的QFP已在移動(dòng)電話(huà)中得到采用。目前在電子信息產(chǎn)品中所使用的半導體封裝，是以0.65mm、0.50mm引腳節距的QFP和SOIC，以及0.80mm、0.65mm端子節距的FBGA/FLGA為主流的。0.5mm節距的FBGA/FLGA在有的電子整機產(chǎn)品中已開(kāi)始正式使用。在面陣列封裝，端子節距的減小和端子列數的，使安裝面積有大的縮減(見(jiàn)圖1)。

(2)封裝的薄型化 


在電子整機產(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(diǎn)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(kāi)發(fā)之中。采用可以通過(guò)電氣、機械試驗的薄型封裝，進(jìn)行積層在一起，這樣可實(shí)現同一安裝面積下的IC封裝的更高存儲容量化。 

(3)復數芯片積層型封裝的普及 

自移動(dòng)電話(huà)SRAM和Flash存儲器的芯片積層搭載型CSP推出以來(lái)，在單一的封裝內安裝復數個(gè)IC芯片的安裝技術(shù)令人注目。它的內部連接法，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(lèi)別上，除了有存儲功能芯片的復上疊合外，還有邏輯IC與存儲芯片、邏輯IC與模擬IC、CCD/CMOS傳感芯片與驅動(dòng)IC等多種多樣的組合�？傊�，采用芯片積層封裝技術(shù)，是實(shí)現電子整機產(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，倒芯片內部接合技術(shù)的封裝，在計算機上的使用實(shí)例不斷增多。并且在通信用IC、圖像IC上都得到較廣泛的應用。倒芯片安裝(FC)法是很適于這些整機產(chǎn)品的高速信號的要求。它還使用在了小型化、高頻模擬要求的裝置上。FC安裝在封裝各類(lèi)型特點(diǎn)見(jiàn)表2。 
目前FC安裝的發(fā)展現狀是:引腳在100個(gè)左右的存儲裝置或邏輯IC、無(wú)引線(xiàn)模塊的高頻裝置等成為應用的主流。在今后，隨著(zhù)安裝基板的電路微細化、低成本化的發(fā)展趨勢之下，隨著(zhù)圓片的再配線(xiàn)及凸塊加工費用的降低，以及安裝成本的降低，WLP以及DCA安裝的應用將會(huì )更廣泛開(kāi)展起來(lái)。
 
(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(xiàn)，所形成的端子栓與焊球搭載成為圓片級封裝(Wafer Level Package，WLP)，，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)境要求的半導體封裝 

21世紀中，環(huán)保給電子產(chǎn)品以及半導體、電子部件帶來(lái)一個(gè)新的發(fā)展課題。突出的問(wèn)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，侵入人體內危害人體的健康。使用的樹(shù)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。對IC封裝技術(shù)發(fā)展來(lái)講，無(wú)鉛焊劑的高溶點(diǎn)化，要求半導體部件、封裝的耐熱性保證條件的更加嚴格。這種無(wú)鉛化和耐熱性提高，是無(wú)鉛產(chǎn)品實(shí)現實(shí)用化過(guò)程中亟待的課題。 容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持