微電子封裝技術(shù)綜述論文

1、 微電子封裝技術(shù)綜述論文 摘要：我國(guó)正處在微電子工業(yè)蓬勃發(fā)展的時(shí)代，對(duì)微電子系統(tǒng)封裝材料及封裝技術(shù)的研究也方興未艾。本文主要介紹了微電子封裝技術(shù)的發(fā)展過(guò)程和趨勢(shì)，同時(shí)介紹了不同種類的封裝技術(shù)，也做了對(duì)微電子封裝技術(shù)發(fā)展前景的展望和構(gòu)想。 關(guān)鍵字：微電子封裝 封裝技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì) 展望 一 封裝技術(shù)的發(fā)展過(guò)程  近四十年中，封裝技術(shù)日新月異，先后經(jīng)歷了3次重大技術(shù)發(fā)展。 IC封裝的引線和安裝類型有很多種，按封裝安裝到電路板上的方式可分為通孔插入式TH和表面安裝式SM，或按引線在封裝上的具體排列分為成列四邊引出或面陣排列。微電子封裝的發(fā)展歷程可分為3個(gè)階段：  

2、0; 第1階段，上世紀(jì)70年代以插裝型封裝為主。70年代末期發(fā)展起來(lái)的雙列直插封裝技術(shù)DIP，可應(yīng)用于模塑料，模壓陶瓷和層壓陶瓷封裝技術(shù)中，可以用于IO數(shù)從864的器件。這類封裝所使用的印刷線路板PWB成本很高，與DIP相比，面陣列封裝，如針柵陣列PGA，可以增加TH類封裝的引線數(shù)，同時(shí)顯著減小PWB的面積。PGA系列可以應(yīng)用于層壓的塑料和陶瓷兩類技術(shù)，其引線可超過(guò)1000。值得注意的是DIP和PGA等TH封裝由于引線節(jié)距的限制無(wú)法實(shí)現(xiàn)高密度封裝。     第2階段，上世紀(jì)80年代早期引入了表面安裝焊接技術(shù)，SM封裝，比較成熟的類型有

3、模塑封裝的小外形，SO和PLCC型封裝，模壓陶瓷中的CERQUAD層壓陶瓷中的無(wú)引線式載體LLCC和有引線片式載體LDCC，PLCC，CERQUAD，LLCC和LDCC都是四周排列類封裝。其引線排列在封裝的所有四邊，由于保持所有引線共面性難度的限制PLCC的最大等效引腳數(shù)為124。為滿足更多引出端數(shù)和更高密度的需求，出現(xiàn)了一種新的封裝系列，即封裝四邊都帶翼型引線的四邊引線扁平封裝 QFP 與DIP，相比QFP的封裝尺寸大大減小且QFP具有操作方便，可靠性高，適合用SMT表面安 裝技術(shù)在PCB上安裝布線，封裝外形尺寸小，寄生參數(shù)減小適合高頻應(yīng)用。Intel公司的CP

4、U，如Intel80386就采用的PQFP。  第3階段，上世紀(jì)90年代，隨著集成技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)備的改進(jìn)和深亞微米技術(shù)的使用，LSI，VLSI，ULSI相繼出現(xiàn)，對(duì)集成電路封裝要求更加嚴(yán)格，IO引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大。因此，集成電路封裝從四邊引線型向平面陣列型發(fā)展，出現(xiàn)了球柵陣列封裝BGA，并很快成為主流產(chǎn)品。90年代后期，新的封裝形式不斷涌現(xiàn)并獲得應(yīng)用，相繼又開(kāi)發(fā)出了各種封裝體積更小的芯片尺寸封裝CSP。與時(shí)，多芯片組件MCM發(fā)展迅速，MCM是將多個(gè)半導(dǎo)體集成電路元件以裸芯片的狀態(tài)搭載在不同類型的布線基板上，經(jīng)過(guò)整體封裝而構(gòu)成的具有多芯片的電子組件。封裝技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越趨向

5、于小型化，低功耗，高密度，典型的主流技術(shù)就是BGA技術(shù)和CSP技術(shù)。BGA技術(shù)有很多種形式如陶瓷封裝BGA，CBGA塑料封裝，BGA PBGA以及Micro BGA。BGA與PQFP相比，BGA引線短，因此熱噪聲和熱阻抗很小，散熱好。耦合的電噪聲小，同時(shí)BGA封裝面積更小，引腳數(shù)量更多，且BGA封裝更適于大規(guī)模組裝生產(chǎn)，組裝生產(chǎn)合格率大大提高。隨著對(duì)高IO引出端數(shù)和高性能封裝需求的增長(zhǎng)，工業(yè)上已經(jīng)轉(zhuǎn)向用BGA球柵陣列封裝代替QFP。 隨著封裝技術(shù)的發(fā)展及進(jìn)步，我國(guó)科研院所從事電子封裝技術(shù)研究是與電子元器件的研制同時(shí)起步的，隨著電子元器件技術(shù)的發(fā)展，電子封裝技術(shù)同步發(fā)展。特別

6、是集成電路技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了電子封裝技術(shù)日新月異的變化。目前，全國(guó)從事封裝技術(shù)研究的科研院所有33家，其中信息產(chǎn)業(yè)部系統(tǒng)16家，其他系統(tǒng)17家。從事封裝研究的從業(yè)人員1890余人，其中技術(shù)人員900余人，主要從事：陶瓷外殼封裝、塑料外殼封裝、金屬外殼封裝、金屬-陶瓷外殼封裝以及外殼研制、封裝設(shè)備研制、封裝材料研制、測(cè)試技術(shù)研究、封裝技術(shù)培訓(xùn)及咨詢服務(wù)。封裝形式從DIP、SOP、OFP、LCC到BGA、CSP、FC、WLP等，引腳數(shù)從8發(fā)展到目前的391，標(biāo)志著封裝技術(shù)達(dá)到了新的水平。二 封裝技術(shù)概述 微電芯片封裝在滿足器件的電、熱、光機(jī)械性能的基礎(chǔ)上，主要應(yīng)實(shí)現(xiàn)芯片與外電路和互聯(lián)，并對(duì)器件和系

7、統(tǒng)的小型化、高可靠性、高性價(jià)比也起到關(guān)鍵作用。封裝，就是指把硅片上的電路管腳，用導(dǎo)線接引到外部接頭處，以便與其他器件連接，封裝形式是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片和外殼。它不僅起著安裝、固定、密封、保護(hù)芯片及增強(qiáng)電熱性能等方面作用，而且還通過(guò)芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼引腳上，這些引腳又通過(guò)印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件相連接，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部電路連接。因?yàn)樾酒仨毰c外界隔離，以防空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成的電氣性能的下降，另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。由于封裝技術(shù)的好壞直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與它連接的PCB和設(shè)計(jì)和制造，因此它是至關(guān)重要的。衡量一個(gè)芯片封裝技術(shù)先

8、進(jìn)與否和重要指標(biāo)是芯片面積與封裝面積比，這個(gè)比值越接近1越好。封裝時(shí)主要考慮的因素：1、 芯片面積與封裝面積比為提高封裝效率，盡量接近1：1；2、 引腳要盡量短以減少延遲，引腳間的距離盡量遠(yuǎn)，以保證互不干擾，提高性能；3、 基于散熱要求，封裝越薄越好。封裝主要分為DIP雙列直插和SDM貼片封裝兩種從結(jié)構(gòu)方面，封裝經(jīng)歷了最早期的晶體管TO封裝發(fā)展到了雙列直插封裝，隨后由PHILIP公司開(kāi)發(fā)出了SOP小外型封裝，以后逐漸派生出SOJ、TSSOP、SOT、SSOP、TSOP、VSOP、SOIC等。從材質(zhì)方面方面，包括金屬、陶瓷、塑料，目前很多高強(qiáng)度工作條件需求的電路如軍工和宇航級(jí)別仍有大量的金屬封裝

9、。三 封裝的作用 集成電路封裝在電子學(xué)金字塔中的位置既是尖頂又是基座。說(shuō)它同時(shí)處于這兩種位置都有很充分的根據(jù)。從電子元器件（如晶體管）的密度這個(gè)腳度上來(lái)說(shuō)，IC代表了電子學(xué)的尖端。但是IC又是一個(gè)起始點(diǎn)，是一種基本結(jié)構(gòu)單元，是組成我們生活中大多數(shù)電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)。同樣，IC不僅僅是單片芯片或者基本電子結(jié)構(gòu)，IC的種類千差萬(wàn)別（模擬電路、數(shù)字電路、射頻電路、傳感器等），因而對(duì)于封裝的需求和要求也各不相同。 雖然IC的物理結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域、I/O數(shù)量差異很大，但是IC封裝的作用和功能卻差別不大封裝的目的也相當(dāng)?shù)囊恢隆Ｗ鳛椤靶酒谋Ｗo(hù)者”，封裝起到了好幾個(gè)作用，歸納起來(lái)主要有兩個(gè)根本的功能：1）保護(hù)芯片

10、，免其受物理?yè)p傷；2）重新分布，獲得更易于在裝配中處理的引腳節(jié)距。封裝還有其他一些次要的作用，比如提供一種更易于標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)，為芯片提供散熱通路，使芯片避免產(chǎn)生粒子造成的軟錯(cuò)誤，以及提供一種更方便于測(cè)試和老化試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)。封裝還能用于多個(gè)IC的互連?？梢允褂靡€鍵合技術(shù)等標(biāo)準(zhǔn)的互連技術(shù)來(lái)直接進(jìn)行互連?；蛘咭部捎梅庋b提供的互連通路，如混合封裝技術(shù)、多芯片組件（MCM）、系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）以及更廣泛的系統(tǒng)體積小型化和互連(VSMI)概念所包含的其他方法中使用的互連通路，來(lái)間接地進(jìn)行互連。四 封裝技術(shù)種類自二十世紀(jì)幾十年代以來(lái)迅速發(fā)展的新型微電子封裝技術(shù)，包括寒秋陣列封裝（BGA）、芯片尺寸封裝（C

11、SP）、原片級(jí)封裝（WLP）、三位封裝（3D）和系統(tǒng)封裝（SIP）等項(xiàng)技術(shù)。1焊球陣列封裝(BGA)陣列封裝(BGA)是世界上九十年代初發(fā)展起來(lái)的一種新型封裝。 這種BGA的突出的優(yōu)點(diǎn)：電性能更好：BGA用焊球代替引線，引出路徑短，減少了引腳延遲、電阻、電容和電感;封裝密度更高;由于焊球是整個(gè)平面排列，因此對(duì)于同樣面積，引腳數(shù)更高。例如邊長(zhǎng)為31mm的BGA，當(dāng)焊球節(jié)距為1mm時(shí)有900只引腳，相比之下，邊長(zhǎng)為32mm，引腳節(jié)距為0.5mm的QFP只有208只引腳;BGA的節(jié)距為1.5mm、1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm和0.5mm，與現(xiàn)有的表面安裝工藝和設(shè)備完全相容，安裝

12、更可靠;由于焊料熔化時(shí)的表面張力具有"自對(duì)準(zhǔn)"效應(yīng)，避免了傳統(tǒng)封裝引線變形的損失，大大提高了組裝成品率;BGA引腳牢固，轉(zhuǎn)運(yùn)方便;焊球引出形式同樣適用于多芯片組件和系統(tǒng)封裝。因此，BGA得到爆炸性的發(fā)展。BGA因基板材料不同而有塑料焊球陣列封裝(PBGA)，陶瓷焊球陣列封裝(CBGA)，載帶焊球陣列封裝(TBGA)，帶散熱器焊球陣列封裝(EBGA)，金屬焊球陣列封裝(MBGA)，還有倒裝芯片焊球陣列封裝(FCBGA。PQFP可應(yīng)用于表面安裝，這是它的主要優(yōu)點(diǎn)。但是當(dāng)PQFP的引線節(jié)距達(dá)到0.5mm時(shí)，它的組裝技術(shù)的復(fù)雜性將會(huì)增加。所以PQFP一般用于較低引線數(shù)(208條)和

13、較小的封裝休尺寸(28mm見(jiàn)方)。因此，在引線數(shù)大于200條以上和封裝體尺寸超過(guò)28mm見(jiàn)方的應(yīng)用中，BGA封裝取代PQFP是必然的。在以上幾類BGA封裝中，F(xiàn)CBGA最有·希望成為發(fā)展最快的BGA封裝，我們不妨以它為例，敘述BGA的工藝技術(shù)和材料。FCBGA除了具有BGA的所有優(yōu)點(diǎn)以外，還具有：熱性能優(yōu)良，芯片背面可安裝散熱器;可靠性高，由于芯片下填料的作用，使FCBGA抗疲勞壽命大大增強(qiáng);可返修性強(qiáng)。 FCBGA所涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括芯片凸點(diǎn)制作技術(shù)、倒裝芯片焊接技術(shù)、多層印制板制作技術(shù)(包括多層陶瓷基板和BT樹(shù)脂基板)、芯片底部填充技術(shù)、焊球附接技術(shù)、散熱板附接技術(shù)等。它所涉及的

14、封裝材料主要包括以下幾類。凸點(diǎn)材料：Au、PbSn和AuSn等;凸點(diǎn)下金屬化材料：Al/Niv/Cu、Ti/Ni/Cu或Ti/W/Au;焊接材料：PbSn焊料、無(wú)鉛焊料;多層基板材料：高溫共燒陶瓷基板(HTCC)、低溫共燒陶瓷基板(LTCC)、BT樹(shù)脂基板;底部填充材料：液態(tài)樹(shù)脂;導(dǎo)熱膠：硅樹(shù)脂;散熱板：銅。目前，國(guó)際上FCBGA的典型系列示于表1。 2 芯片尺寸封裝(CSP)芯片尺寸封裝(CSP)和BGA是同一時(shí)代的產(chǎn)物，是整機(jī)小型化、便攜化的結(jié)果。美國(guó)JEDEC給CSP的定義是：LSI芯片封裝面積小于或等于LSI芯片面積120%的封裝稱為CSP。由于許多CSP采用BGA的形式，所以最近兩年

15、封裝界權(quán)威人士認(rèn)為，焊球節(jié)距大于等于lmm的為BGA，小于lmm的為CSP。由于CSP具有更突出的優(yōu)點(diǎn)：近似芯片尺寸的超小型封裝;保護(hù)裸芯片;電、熱性優(yōu)良;封裝密度高;便于測(cè)試和老化;便于焊接、安裝和修整更換。因此，九十年代中期得到大跨度的發(fā)展，每年增長(zhǎng)一倍左右。由于CSP正在處于蓬勃發(fā)展階段，因此，它的種類有限多。如剛性基板CSP、柔性基板CSP、引線框架型CSP、微小模塑型CSP、焊區(qū)陣列CSP、微型BGA、凸點(diǎn)芯片載體(BCC)、QFN型CSP、芯片迭層型CSP和圓片級(jí)CSP(WLCSP)等。CSP的引腳節(jié)距一般在1.0mm以下，有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4

16、mm、0.3mm和0.25mm等。表2示出了CSP系列。一般地CSP，都是將圓片切割成單個(gè)IC芯片后再實(shí)施后道封裝的，而WLCSP則不同，它的全部或大部分工藝步驟是在已完成前工序的硅圓片上完成的，最后將圓片直接切割成分離的獨(dú)立器件。所以這種封裝也稱作圓片級(jí)封裝(WLP) 。因此，除了CSP的共同優(yōu)點(diǎn)外，它還具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：封裝加工效率高，可以多個(gè)圓片同時(shí)加工;具有倒裝芯片封裝的優(yōu)點(diǎn)，即輕、薄、短、小;與前工序相比，只是增加了引腳重新布線(RDL)和凸點(diǎn)制作兩個(gè)工序，其余全部是傳統(tǒng)工藝;減少了傳統(tǒng)封裝中的多次測(cè)試。因此世界上各大型IC封裝公司紛紛投入這類WLCSP的研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。WLCSP的

17、不足是目前引腳數(shù)較低，還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化和成本較高。圖4示出了WLCSP的外形圖。圖5示出了這種WLCSP的工藝流程。 WLCSP所涉及的關(guān)鍵技術(shù)除了前工序所必須的金屬淀積技術(shù)、光刻技術(shù)、蝕刻技術(shù)等以外，還包括重新布線(RDL)技術(shù)和凸點(diǎn)制作技術(shù)。通常芯片上的引出端焊盤(pán)是排到在管芯周邊的方形鋁層，為了使WLP適應(yīng)了SMT二級(jí)封裝較寬的焊盤(pán)節(jié)距，需將這些焊盤(pán)重新分布，使這些焊盤(pán)由芯片周邊排列改為芯片有源面上陣列排布，這就需要重新布線(RDL)技術(shù)。另外將方形鋁焊盤(pán)改為易于與焊料粘接的圓形銅焊盤(pán)，重新布線中濺射的凸點(diǎn)下金屬(UBM)如Ti-Cu-Ni中的Cu應(yīng)有足夠的厚度(如數(shù)百微米)，以便使焊料凸點(diǎn)連

18、接時(shí)有足夠的強(qiáng)度，也可以用電鍍加厚Cu層。焊料凸點(diǎn)制作技術(shù)可采用電鍍法、化學(xué)鍍法、蒸發(fā)法、置球法和焊膏印刷法。目前仍以電鍍法最為廣泛，其次是焊膏印刷法。重新布線中UBM材料為Al/Niv/Cu、T1/Cu/Ni或Ti/W/Au。所用的介質(zhì)材料為光敏BCB(苯并環(huán)丁烯)或PI(聚酰亞胺)凸點(diǎn)材料有Au、PbSn、AuSn、In等。3 3D封裝 3D封裝主要有三種類型，即埋置型3D封裝，當(dāng)前主要有三種途徑：一種是在各類基板內(nèi)或多層布線介質(zhì)層中"埋置"R、C或IC等元器件，最上層再貼裝SMC和SMD來(lái)實(shí)現(xiàn)立體封裝，這種結(jié)構(gòu)稱為埋置型3D封裝;第二種是在硅圓片規(guī)模集成(WSl)后的

19、有源基板上再實(shí)行多層布線，最上層再貼裝SMC和SMD，從而構(gòu)成立體封裝，這種結(jié)構(gòu)稱為有源基板型3D封裝;第三種是在2D封裝的基礎(chǔ)上，把多個(gè)裸芯片、封裝芯片、多芯片組件甚至圓片進(jìn)行疊層互連，構(gòu)成立體封裝，這種結(jié)構(gòu)稱作疊層型3D封裝。在這些3D封裝類型中，發(fā)展最快的是疊層裸芯片封裝。原因有兩個(gè)。一是巨大的手機(jī)和其它消費(fèi)類產(chǎn)品市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，要求在增加功能的同時(shí)減薄封裝厚度。二是它所用的工藝基本上與傳統(tǒng)的工藝相容，經(jīng)過(guò)改進(jìn)很快能批量生產(chǎn)并投入市場(chǎng)。據(jù)Prismarks預(yù)測(cè)，世界的手機(jī)銷售量將從2001年的393M增加到2006年的785M1140M。年增長(zhǎng)率達(dá)到1524%。因此在這個(gè)基礎(chǔ)上估計(jì)，疊層裸芯

20、片封裝從目前到2006年將以5060%的速度增長(zhǎng)。圖6示出了疊層裸芯片封裝的外形。它的目前水平和發(fā)展趨勢(shì)示于表3。 疊層裸芯片封裝有兩種疊層方式，一種是金字塔式，從底層向上裸芯片尺寸越來(lái)越小;另一種是懸梁式，疊層的芯片尺寸一樣大。應(yīng)用于手機(jī)的初期，疊層裸芯片封裝主要是把FlashMemory和SRAM疊在一起，目前已能把FlashMemory、DRAM、邏輯IC和模擬IC等疊在一起。疊層裸芯片封裝所涉及的關(guān)鍵技術(shù)有如下幾個(gè)。圓片減薄技術(shù)，由于手機(jī)等產(chǎn)品要求封裝厚度越來(lái)越薄，目前封裝厚度要求在1.2mm以下甚至1.0mm。而疊層芯片數(shù)又不斷增加，因此要求芯片必須減薄。圓片減薄的方法有機(jī)械研磨、化

21、學(xué)刻蝕或ADP(Atmosphere DownstreamPlasma)。機(jī)械研磨減薄一般在150m左右。而用等離子刻蝕方法可達(dá)到100m，對(duì)于75-50m的減薄正在研發(fā)中;低弧度鍵合，因?yàn)樾酒穸刃∮?50m，所以鍵合弧度高必須小于150m。目前采用25m金絲的正常鍵合弧高為125m，而用反向引線鍵合優(yōu)化工藝后可以達(dá)到75m以下的弧高。與此同時(shí)，反向引線鍵合技術(shù)要增加一個(gè)打彎工藝以保證不同鍵合層的間隙;懸梁上的引線鍵合技術(shù)，懸梁越長(zhǎng)，鍵合時(shí)芯片變形越大，必須優(yōu)化設(shè)計(jì)和工藝;圓片凸點(diǎn)制作技術(shù);鍵合引線無(wú)擺動(dòng)(NOSWEEP)模塑技術(shù)。由于鍵合引線密度更高，長(zhǎng)度更長(zhǎng)，形狀更復(fù)雜，增加了短路的可能

22、性。使用低粘度的模塑料和降低模塑料的轉(zhuǎn)移速度有助于減小鍵合引線的擺動(dòng)。目前已發(fā)明了鍵合引線無(wú)擺動(dòng)(NOSWEEP)模塑技術(shù)。 4系統(tǒng)封裝(SIP) 實(shí)現(xiàn)電子整機(jī)系統(tǒng)的功能，通常有兩個(gè)途徑。一種是系統(tǒng)級(jí)芯片(Systemon Chip)，簡(jiǎn)稱SOC。即在單一的芯片上實(shí)現(xiàn)電子整機(jī)系統(tǒng)的功能;另一種是系統(tǒng)級(jí)封裝(SysteminPackage)，簡(jiǎn)稱SIP。即通過(guò)封裝來(lái)實(shí)現(xiàn)整機(jī)系統(tǒng)的功能。從學(xué)術(shù)上講，這是兩條技術(shù)路線，就象單片集成電路和混合集成電路一樣，各有各的優(yōu)勢(shì)，各有各的應(yīng)用市場(chǎng)。在技術(shù)上和應(yīng)用上都是相互補(bǔ)充的關(guān)系，作者認(rèn)為，SOC應(yīng)主要用于應(yīng)用周期較長(zhǎng)的高性能產(chǎn)品，而SIP主要用于應(yīng)用周期較短

23、的消費(fèi)類產(chǎn)品。 SIP是使用成熟的組裝和互連技術(shù)，把各種集成電路如CMOS電路、GaAs電路、SiGe電路或者光電子器件、MEMS器件以及各類無(wú)源元件如電容、電感等集成到一個(gè)封裝體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)系統(tǒng)的功能。主要的優(yōu)點(diǎn)包括：采用現(xiàn)有商用元器件，制造成本較低;產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的周期短;無(wú)論設(shè)計(jì)和工藝，有較大的靈活性;把不同類型的電路和元件集成在一起，相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。美國(guó)佐治亞理工學(xué)院PRC研究開(kāi)發(fā)的單級(jí)集成模塊(SingleIntegrated Module)簡(jiǎn)稱SLIM，就是SIP的典型代表，該項(xiàng)目完成后，在封裝效率、性能和可靠性方面提高10倍，尺寸和成本較大下降。到2010年預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)包括布線密度

24、達(dá)到6000cm/cm2;熱密度達(dá)到100W/cm2;元件密度達(dá)到5000/cm2;I/O密度達(dá)到3000/cm2。 盡管SIP還是一種新技術(shù)，目前尚不成熟，但仍然是一個(gè)有發(fā)展前景的技術(shù)，尤其在中國(guó)，可能是一個(gè)發(fā)展整機(jī)系統(tǒng)的捷徑。五 封裝的發(fā)展趨勢(shì) 在較長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，集成電路封裝幾乎沒(méi)有多大變化，664根引線的扁平和雙列式封裝，基本上可以滿足所有集成電路的需要。對(duì)于較高功率的集成電路，則普遍采用金屬圓形和菱形封裝。但是隨著集成電路的迅速發(fā)展，多于64，甚至多達(dá)幾百條引線的集成電路愈來(lái)愈多。如日本40億次運(yùn)算速度的巨型計(jì)算機(jī)用一塊ECL復(fù)合電路，就采用了462條引線的PGA。過(guò)去的封裝形式不僅引

25、線數(shù)已逐漸不能滿足需要，而且也因結(jié)構(gòu)上的局限而往往影響器件的電性能。同時(shí)，整機(jī)制造也正在努力增加印制線路板的組裝密度、減小整機(jī)尺寸來(lái)提高整機(jī)性能，這也迫使集成電路去研制新的封裝結(jié)構(gòu)，新的封裝材料來(lái)適應(yīng)這一新的形勢(shì)。因此，集成電路封裝的發(fā)展趨勢(shì)大體有以下幾個(gè)方面： 1. 表面安裝式封裝將成為集成電路封裝主流 集成電路的表面安裝結(jié)構(gòu)是適應(yīng)整機(jī)系統(tǒng)的需要而發(fā)展起來(lái)的，主要是因?yàn)殡娮釉O(shè)備的小型化和輕量化，要求組裝整機(jī)的電子元器件外形結(jié)構(gòu)成為片式，使其能平貼在預(yù)先印有焊料膏的印制線路板焊盤(pán)上，通過(guò)再流焊工藝將其焊接牢固。這種作法不僅能夠縮小電子設(shè)備的體積，減輕重量，而且這些元器件的引線很短，可以提高組裝

26、速度和產(chǎn)品性能，并使組裝能夠柔性自動(dòng)化。 表面安裝式封裝一般指片式載體封裝、小外形雙列封裝和四面引出扁平封裝等形式，這類封裝的出現(xiàn)，無(wú)疑是集成電路封裝技術(shù)的一大進(jìn)步。 2集成電路封裝將具有更多引線、更小體積和更高封裝密度 隨著超大規(guī)模和特大規(guī)模集成電路的問(wèn)世，集成電路芯片變得越來(lái)越大，其面積可達(dá)7mm×7mm，封裝引出端可在數(shù)百個(gè)以上，并要求高速度、超高頻、低功耗、抗輻照，這就要求封裝必須具有低應(yīng)力、高純度、高導(dǎo)熱和小的引線電阻、分布電容和寄生電感，以適應(yīng)更多引線、更小體積和更高封裝密度的要求。 要想縮小封裝體積，增加引線數(shù)量唯一的辦法就是縮小封裝的引線間距。一個(gè)40線的雙列式封裝要

27、比68線的H式載體封裝的表面積大20%，其主要區(qū)別就是引線目距由2.54mm改變自1.27mm或1.00cmm。不難想像，如果引線間距進(jìn)而改變?yōu)?.80mm，O.65mm甚至0 50mm，則封裝的表面積還會(huì)太大地縮小。但是為了縮小引線間距，這勢(shì)必帶來(lái)了一系列新的目題，如印線精密制造就必須用光致腐蝕的蝕刻工藝來(lái)代替機(jī)械模具的沖制加工，并必須解決引線間距縮小所引起的引線間絕緣電阻的降低和分步電容的增大等各個(gè)方面研究課題。 集成電路芯片面積增大，通常其相應(yīng)封裝面積也在加大，這就對(duì)熱耗散問(wèn)題提出了新的挑戰(zhàn)。這個(gè)問(wèn)題是一個(gè)綜臺(tái)性的，它不僅與芯片功率、封裝材料、封裝結(jié)構(gòu)的表面積和最高結(jié)溫有關(guān)，還與環(huán)境溫度

28、和冷玲方式等有關(guān)，這就必須在材料的選擇、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和冷卻的手段等方面作出新的努力。 3.塑料封裝仍然是集成自路的主要封裝形式 塑料模塑封裝具有成本低、工藝簡(jiǎn)單和便于自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，雖然在軍用集成電路標(biāo)準(zhǔn)中明文規(guī)定，封裝結(jié)構(gòu)整體不得使用任何有機(jī)聚合物材料，但是目前在集成電路總量中，仍有85%以上采用塑料封裝。 塑料封裝與其他封裝相比，其缺點(diǎn)主要是它屬于非氣密或半氣密封裝，所以抗潮濕性能差，易受離子污染；同時(shí)熱穩(wěn)定性也不好，對(duì)電磁波不能屏蔽等，因而對(duì)于高可靠的集成電路不宜選用這種封裝形式。但是近幾年來(lái)，塑料封裝的模塑材料、引線框架和生產(chǎn)工藝已經(jīng)不斷完善和改進(jìn)，可靠性也已大大提高，相信在這個(gè)基礎(chǔ)上，所占封裝比例還會(huì)繼續(xù)增大。 4.直接粘結(jié)式封裝將取得更大發(fā)展 集成電路的封裝經(jīng)過(guò)插入式、表面安裝式的變革以后，一種新的封裝結(jié)構(gòu)直接粘結(jié)式已經(jīng)經(jīng)過(guò)研制、試用達(dá)到了具有商品化的價(jià)值，并且取得了更大的發(fā)展，據(jù)國(guó)際上預(yù)測(cè)，直接粘結(jié)式封裝在集成電路中所占比重將從1990年的8%上升至2000年的22%，這一迅速上升的勢(shì)頭，說(shuō)明了直接粘結(jié)式封裝的優(yōu)點(diǎn)和潛力。 所謂直接粘結(jié)式封裝就是將集成電路芯片直接粘結(jié)在印制線路板或覆有金屬引線的塑料薄膜的條帶上，通過(guò)倒裝壓焊等組裝工藝，然后用有機(jī)樹(shù)脂