新一代半導(dǎo)體IC封裝的發(fā)展

21世紀(jì)初的電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)，正在從計(jì)算機(jī)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(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，都共同追求著以下幾個(gè)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(shí)間短;(6)低價(jià)格化;(7)適應(yīng)環(huán)境保護(hù)要求的綠色化。 

電子產(chǎn)品在安裝的發(fā)展 

下面分6類重點(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(jì)算機(jī)外圍產(chǎn)品 


計(jì)算機(jī)高速、高功能發(fā)展的驅(qū)動(dòng)，芯片的倒芯片安裝(FC)，外部端子的PPGA或BGA已在計(jì)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(tái)。再有，在Pentium4用的芯片模組850中，由原來(lái)金屬線接合變更成FC接合的PBGA，存儲(chǔ)封裝已由與高速化所對(duì)應(yīng)的微型BGA或存儲(chǔ)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(dòng)下，半導(dǎo)體封裝普遍采用CSP。 

3.數(shù)字式移動(dòng)電話 


移動(dòng)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、低功耗等所進(jìn)行的。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轉(zhuǎn)變。并且用于移動(dòng)電話中的0.40mm節(jié)距的CSP以及0.30mm節(jié)距的 WLP(圓片級(jí)封裝)等也正在積極開(kāi)發(fā)研制之中。目前在新型移動(dòng)電話中，有的已開(kāi)始采用多個(gè)存儲(chǔ)芯片平置一起或積層在一起的封裝形式。 


4.存儲(chǔ)卡 


存儲(chǔ)卡的形式，添加數(shù)碼照像機(jī)控制、指紋識(shí)別、GPS、TV調(diào)諧器、掃描等功能的技術(shù)開(kāi)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(huì)有大的市場(chǎng)。在防止外部信號(hào)的干擾，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(zhǎng)光。這樣使得高度的光模塊安裝技術(shù)和實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)作IC 封裝在這類產(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(tǒng))的產(chǎn)品在技術(shù)上的進(jìn)步，也驅(qū)動(dòng)了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(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 

與上述各類重點(diǎn)電子信息產(chǎn)品的發(fā)展中的新技術(shù)要求應(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(gè)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(gè)系統(tǒng)的功能集成在單一芯片上的SoC(System on Chip)、將整個(gè)系統(tǒng)的功能集成在一塊基板上的SoB(System on Board)、將整個(gè)系統(tǒng)的功能集成在一個(gè)半導(dǎo)體封裝中的SiP(System on Package)。的問(wèn)世使安裝技術(shù)中的圓片級(jí)(wafer level)、芯片級(jí)(chip level)、組件級(jí)(board level)、系統(tǒng)級(jí)(system level)的界限開(kāi)始模糊、混沌。原來(lái)僅僅用于圓片級(jí)的技術(shù)，已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于封裝和組件(基板)級(jí)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(dòng)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(kāi)始正式使用。在面陣列封裝，端子節(jié)距的減小和端子列數(shù)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(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(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(chǔ)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(jī)械試驗(yàn)的薄型封裝，進(jìn)行積層在一起，這樣可實(shí)現(xiàn)同一安裝面積下的IC封裝的更高存儲(chǔ)容量化。 

(3)復(fù)數(shù)芯片積層型封裝的普及 

自移動(dòng)電話SRAM和Flash存儲(chǔ)器的芯片積層搭載型CSP推出以來(lái)，在單一的封裝內(nèi)安裝復(fù)數(shù)個(gè)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(chǔ)功能芯片的復(fù)上疊合外，還有邏輯IC與存儲(chǔ)芯片、邏輯IC與模擬IC、CCD/CMOS傳感芯片與驅(qū)動(dòng)IC等多種多樣的組合。總之，采用芯片積層封裝技術(shù)，是實(shí)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(jì)算機(jī)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(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(hào)的要求。它還使用在了小型化、高頻模擬要求的裝置上。FC安裝在封裝各類型特點(diǎn)見(jiàn)表2。 
目前FC安裝的發(fā)展現(xiàn)狀是:引腳在100個(gè)左右的存儲(chǔ)裝置或邏輯IC、無(wú)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(shì)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(huì)更廣泛開(kāi)展起來(lái)。
 
(5)圓片級(jí)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(jí)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(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(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(duì)地下水的污染，侵入人體內(nèi)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(duì)環(huán)境生態(tài)的危害等。對(duì)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(dǎo)體部件、封裝的耐熱性保證條件的更加嚴(yán)格。這種無(wú)鉛化和耐熱性提高，是無(wú)鉛產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)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