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天辰平台官网微电子封装的现状与发展趋势


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  天辰注册登录【主管Q:574-900】天辰官网登录 近年来,各种各样的电子产品曾经在工业、农业、国防和日常生活中得到了普遍的应用。随同着电子科学技术的蓬勃开展,使得微电子工业开展迅猛,这很大水平上是得益于微电子封装技术的高速开展。当今全球正迎来以电子计算机为中心的电子信息技术时期,随着它的开展,越来越请求电子产品要具有高性能、多功用、高牢靠、小型化、薄型化、便利化以及将群众化提高所请求的低成等特性。这样必然请求微电子封装要更好、更轻、更薄、封装密度更高,更好的电性能和热性能,更高的牢靠性,更高的性能价钱比。

  一、微电子封装的概述
  1、微电子封装的概念
  微电子封装是指应用膜技术及微细加工技术,将芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘贴固定及衔接,引出连线端子并经过可塑性绝缘介质灌封固定,构成整体平面构造的工艺。在更广的意义上讲,是指将封装体与基板衔接固定,装配成完好的系统或电子设备,并肯定整个系统综合性能的工程。
  2、微电子封装的目的
  微电子封装的目的在于维护芯片不受或少受外界环境的影响,并为之提供一个良好的工作条件,以使电路具有稳定、正常的功用。
  3、微电子封装的技术范畴
  微电子封装技术涵盖的技术面积广,属于复杂的系统工程。它触及物理、化学、化工、资料、机械、电气与自动化等各门学科,也运用金属、陶瓷、玻璃、高分子等各种各样的资料,因而微电子封装是一门跨学科学问整合的科学,整合了产品的电气特性、热传导特性、牢靠性、资料与工艺技术的应用以及本钱价钱等要素,以到达最佳化目的的工程技术。
  在微电子产品功用与层次提升的追求中,开发新型封装技术的重要性不亚于电路的设计与工艺技术,世界各国的电子工业都在全力研讨开发,以期得到在该范畴的技术抢先位置。
  4、微电子封装的功用
  微电子封装所完成的功用主要有四点:
  传送电能,主要是指电源电压的分配和导通。
  传送的电路信号,主要是将电信号的延迟尽可能减小,在布线时应尽可能使信号与芯片的互连途径以及经过封装的I/O接口引出的途径到达最短。
  提供散热途径,主要是指各种封装都要思索元器件、部件长期工作时如何将汇集的热量散出的问题。
  构造维护与支持,主要是指封装可为衔接部件提供结实牢靠的机械支撑,并能顺应各种工作环境和条件的变化。
  5、微电子封装的技术层次
  微电子封装通常有四个层次:
  第一层次:是指把电路芯片与封装基板或引脚架之间的粘贴固定、电路连线与封装维护的工艺,天辰登录地址使之成为易于取放保送,并可与下一层次组装停止衔接的模块元件。
  第二层次:将数个第一层次完成的封装与其他电子元器件组成一个电路卡的工艺。
  第三层次:将数个第二层次完成的封装组装成的电路卡组合在一个主电路板上使之成为一个部件或子系统的工艺。
  第四层次:将数个子系统组装成为一个完成电子产品的工艺过程。
  在芯片上的电路元器件间的连线工艺也称为零级层次的封装,因而封装工程也能够用五个层次辨别。
  6、微电子封装的分类
  依照封装中组合电路芯片的数目,微电子封装可分为单芯片封装(SCP)与多芯片封装(MCP)两大类,MCP指层次较低的多芯片封装,而MCM指层次较高的多芯片封装。
  依照密封的资料辨别,可分为以高分子资料(即塑料)和陶瓷为主的品种。陶瓷封装的热性质稳定,热传导性能优秀,对水分子浸透有良好的阻隔才能,因而是主要的高牢靠性封装办法;塑料封装具有工艺自动化、低本钱、薄型化封装等优点,因而塑料封装是目前市场最常采用的技术。
  依照器件与电路板互连方式,封装可分为引脚插入型(PTH)和外表贴装型(SMT)两大类。PTH器件的引脚为细针状或薄板状金属,以供插入底座或电路板的导孔中停止焊接固定;SMT器件则先粘贴于电路板上再以焊接固定,它具有海鸥翅型、钩型、直柄型的金属引脚,或电极凸块引脚(也称为无引脚化器件)。
  根据引脚散布形态辨别,天辰平台登录入口封装元器件有单边引脚、双边引脚、四边引脚与底部引脚等4种。常见的单边引脚有单列式封装(SIP)与穿插引脚式封装(ZIP);双边引脚元器件有双列式封装(DIP)、小型化封装(SOP)等;四边引脚有四边扁平封装(QFP)、底部引脚有金属罐式(MCP)与点阵列式封装(PGA)。
  由于产品小型化以及功用提升的需求和工艺技术的进步,封装的方式和内部构造也有许多不同的变化。
  7、微电子封装的资料
  微电子封装所运用的资料包括金属、陶瓷、玻璃、高分子等,金属主要为电热传导资料,陶瓷与玻璃为陶瓷封装基板的主要成分,玻璃同时为重要的密封资料,塑料封装应用高分子树脂停止元器件与外壳的密封,高分子资料也是许多封装工艺的重要添加物。资料的运用与选择是由封装的电热性质、牢靠性、技术与工艺、本钱价钱的需求有关。
  二、微电子封装的技术请求
  随着微电子产业的疾速开展,微电子封装技术也不时的开展与进步。
  1、小型化
  微电子封装技术朝着超小型化的方向开展,呈现了与芯片尺寸大小相同的超小型化封装方式,即芯片圆级封装技术(WLP)。而低本钱、高质量、短交货期、外形尺寸契合国际规范都是小型化的必需的条件。
  2、顺应高发热
  由于微电子封装的热阻会由于尺寸的减少而增大,电子机器的运用环境复杂,因此必需处理封装的散热。特别是在高温条件下,必需保证长期工作的稳定性和牢靠性。
  3、高密集度
  由于元器件的集成度越来越高,请求微电子封装的管脚数越来越多,管脚间的间距越来越小。
  4、顺应多引脚
  外引线越来越多是微电子封装的一大特性,当然也是难点,由于引脚间距不可能无限小,再流焊时焊料难以稳定供应,毛病率很高。
  而多引脚封装是今后的主流,所以在微电子封装的技术请求上应尽量顺应多引脚。
  三、微电子封装在国内的开展现状
  过去,整个中国国内半导体产业根底非常单薄,但是附加价值相对较低的封装测试却是整个半导体产业链最强的一环,占了国内半导体产业值59%以上,之所以会有这个现象产生,是由于在半导体产业链中,封装测试对资金需求和技术门槛较低,且人力需求比拟高,而国内具有充分和低廉的劳动资源所致,但这与国际上先进封装测试技术程度仍有相当差距。
  据有关报告称,2003年我国微电子封装测试企业完成销售收入246亿元,同比增长23.3%,占整个微电子产业链销售收入的70%,已成为微电子产业快速开展中的新亮点。产能上疾速提升满足了市场的请求,也完成了产量的增长,如长电科技(600584,股吧)股份、南通富士通、四川安森美、华润安盛、上海金朋、安靠、浙江华越等公司都在产量销售收入利润上取得了历史佳绩。
  从调查材料剖析,国内微电子封装正处于一个快速的开展阶段。各种股份制企业、中外合资、外商独资、民营企业正如雨后春笋般地涌现。其主要集
  中在长三角,其次为珠三角、京津环渤海地域。但是,依据中国半导体产业协会材料显现,现阶段国内从事分立器件及微电子封装测试的厂商约有210家,其中从事微电子封装的厂商超越100家,但实践上有一定水准封装测试技术,且年封装量超越1亿颗的不到20家,估计将来3年内,若台资企业可以顺利扫除法规限制且产能放量,国内将会呈现剧烈的屠戮淘汰赛或并购情形。
  国内微电子封装测试产业能够细分为三阶段。
  1995年前,国内的封装测试绝大局部是依附外乡组件制造商,如上海先进、贝岭、无锡华芯片及首钢NEC等,及局部由合资方式或其他方式协作的外商,如深圳赛意法微电子、现代电子(现已被金朋并购),但投资范围主要以PDIP、PQFP和TSOP为主。
  但是1995年起,国内呈现了第一家专业封装代工厂(即阿法泰克),紧接着,由于得到国度政策对开展IC产业的支持,英特尔、超微、三星电子和摩托罗拉等国际大厂整合组件制造商扩展投资,纷繁以1亿美圆以上的投资范围进驻到中国国内。
  2000年后,中芯、宏力、和舰及台积电等芯片圆代工厂陆续成立,新产能的开出和相续扩产,关于后段封装产能的需求更为迫切,使得专业封测厂为抢夺订单,也跟着陆续进驻到芯片圆厂四周,如威宇科技、华虹NEC提供BGA/CSP及其他高阶的封装效劳、中芯与金朋树立互不扫除联盟。
  由于芯片圆制造开端往高阶技术推进,关于封装工艺的请求也开端转向高阶产品,这也将会带动中国国内封测产业在质量上进一步向上提升。
  四、微电子封装的关键技术
  开展微电子封装技术,旨在使系统向小型化、高性能、高牢靠性和低本钱目的努力,从技术开展观念来看,作为微电子封装的关键技术主要有:TCP、BGA、FCT、CSP、MCM和三维封装。
  1、带载封装
  带载封装(TCP),是在构成衔接布线的带状绝缘带上搭载LSI裸芯片,并与引线衔接的封装。与QFP相比,TCP的引线间距能够做得更窄,而且外形能够做得更薄,因而,TCP是比QFP更薄型的高密度封装,它在PCB板上占领很小的面积,能够用于高I/O数的ASIC和微处置器。
  2、栅阵列封装
  栅阵列封装(BGA),是外表装置型封装的一种,在印刷电路基板的反面,二维阵列布置球形焊盘,而不采用引线针脚。在印刷电路板的正面搭载LSE芯片,用模注和浇注树脂封接,可超越200针,属于多针的LSI用封装。封装体的大小也比QFP小。而且BGA不像QFP,不用担忧引线的变形。
  3、倒装芯片技术
  倒装芯片技术(FCT),是将芯片有源区面对基板,经过芯片上呈阵列排列的焊料凸点来完成芯片与衬底的互连。这种方式能提供更高的I/O密度。它的主要优点是:外形减小尺寸。进步电性能。高的I/O密度。良好散热性。改善疲倦寿命,进步牢靠性。裸芯片的可测试性。
  4、芯片范围封装
  芯片范围封装(CSP),主要有适用于贮存器的少引脚CSP和适用于ASCI的多引脚CSP,详细为芯片上引线(LOC)、微型球栅阵列(MBA)和面阵列(LGA)。它的主要优点是:容易测定和老化,易于一次回流焊接等装置以及操作烦琐。
  5、多芯片形式
  多芯片形式(MCM),是指多个半导体裸芯片外表装置在同一块布线基板上。按基板资料不同,分为MCM-L、MCM-C、MCM-D三大类。
  MCM-L是指用通常玻璃、环氧树脂制造多层印刷电路基板的形式。布线密度高而价钱较低。
  MCM-C经过厚膜技术构成多层布线陶瓷,滨海高以此作为基板。布线密度比MCM-L高。
  MCM-D经过薄膜技术构成多层布线陶瓷或者直接采用Si、Al作为基板,布线密度最高,价钱也高。
  6、三维(3D)封装
  三维封装,即是向空间开展的微电子组装的高密度化。它不但运用组装密度更高,也使其功用更多、传输速度更高、功耗更低、性能及牢靠性更好等。
  五、微电子封装的开展趋向
  21世纪的微电子封装概念已从传统的面向器件转为面向系统,即在封装的信号传送、支持载体、热传导、芯片维护等传统功用的根底上进一步扩展,应用薄膜、厚膜工艺以及嵌入工艺将系统的信号传输电路及大局部有源、无源元件停止集成,并与芯片的高密度封装和元器件外贴工艺相分离,从而完成对系统的封装集成,到达最高密度的封装。
  在近期内,BGA技术将以其性能和价钱的优势以最快增长速度作为封装的主流技术继续向前开展;CSP技术有着很好的前景,随着其本钱的逐渐降低将普遍用于快速存储器、逻辑电路和ASIC等器件在各类产品中的封装;在今后不时的封装中,FCT技术将作为一种根本的主流封装技术浸透于各种不同的封装方式中;随着便携式电子设备市场的疾速扩展,适用于高速、高性能的MCM开展速度相当惊人;三维封装是开展前景最佳的封装技术,随着其工艺的进一步成熟,它将成为应用最普遍的封装技术。
  综上所述,从器件的开展程度看,今后封装技术的开展趋向为:单芯片向多芯片开展;平面型封装向平面封装开展;独立芯片封装向系统集成封装开展。