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新一代半導體IC封裝的發展

時間:2008-03-03

來源:中國傳動網

導語:21世紀初的電子信息產業發展重點,正在從計算機及其外圍產品轉移到通訊、數字式家電、網絡化相關電子產品上。

[b][color=#666666]21世紀初的電子信息產業發展重點,正在從計算機及其外圍產品轉移到通訊、數字式家電、網絡化相關電子產品上。 支持電子信息產業發展的關鍵技術,是半導體裝置、IC封裝、安裝技術。而這三項關鍵技術,都共同追求著以下幾個發展目標:(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)上市時間短;(6)低價格化;(7)適應環境保護要求的綠色化。[/color][/b] 電子產品在安裝方面的發展 下面分6類重點電子產品闡述在安裝技術、IC封裝方面的發展趨向。 1.計算機及其外圍產品 由于計算機高速、高功能發展的驅動,芯片的倒芯片安裝(FC),外部端子的PPGA或BGA已在計算機產品中得到普及。 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、小型輕量化發展的推動下,半導體封裝普遍采用CSP。 3.數字式移動電話 移動電話的安裝技術、半導體封裝技術都是圍繞著小型、輕量、高功能、低功耗等方面所進行的。為了不斷地推進小型化,由使用0.80mm端子節距的CSP漸漸地向著0.65mm甚至0.50mm節距的CSP方面轉變。并且用于移動電話中的0.40mm節距的CSP以及0.30mm節距的 WLP(圓片級封裝)等也正在積極開發研制之中。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,添加數碼照像機控制、指紋識別、GPS、TV調諧器、掃描等功能的技術開發,目前表現得非常活躍,使得新的超小型封裝和裸芯安裝技術等在此類產品中得到應用。 5.網絡產品 網絡技術的發展,使與FTTH(fiber to the home,光纖到戶)相連通的光導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,光纖芯中導入了只有數微米之內的光軸誤差的多波長光。這樣使得高度的光模塊安裝技術和實現高速動作IC 封裝在這類產品中的重要作用更為突出。 6.汽車電子產品 ITC(高速交通控制系統)的產品在技術上的進步,也驅動了利用GaAs,InP等化合物半導體去達到高可靠性倒芯片安裝技術、圓片積層技術、MCM技術的工藝進展。而車載用電子產品中,它的IC封裝產品確保耐熱、耐震動、耐噪音(雜波),成為今后需要解決的重要課題。 IC封裝技術的發展 與上述各類重點電子信息產品的發展中的新技術要求相對應的半導體IC封裝的現狀與發展趨向,有如下主要幾個方面所述。 1.電子產品系統構裝 在電子產品的系統構成上,目前有三種方式構成系統LSI。這三種方式是:將整個系統的功能完全集成在單一芯片上的SoC(System on Chip)、將整個系統的功能完全集成在一塊基板上的SoB(System on Board)、將整個系統的功能完全集成在一個半導體封裝中的SiP(System on Package)。它們的問世使安裝技術中的圓片級(wafer level)、芯片級(chip level)、組件級(board level)、系統級(system level)的界限開始逐漸模糊、混沌。原來一些僅僅用于圓片級的技術,已經開始應用于封裝和組件(基板)級之中。 2.半導體封裝的發展方向 (1)封裝外部端子節距的狹小化 引線型封裝0.4mm端子節距的QFP已在移動電話中得到采用。目前在電子信息產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在有的電子整機產品中已開始正式使用。在面陣列封裝方面,由于端子節距的減小和端子列數的增加,使安裝面積有大的縮減。 (2)封裝的薄型化 在電子整機產品輕量化要求及基板附錫焊可靠性提高的前提下,推進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,也已經處于開發之中。采用可以通過電氣、機械試驗的薄型封裝,進行積層在一起,這樣可實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,在單一的封裝內安裝復數個IC芯片的安裝技術令人注目。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IC等多種多樣的組合。總之,采用芯片積層封裝技術,是實現電子整機產品小型、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的封裝,在計算機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用。倒芯片安裝(FC)法是很適于這些整機產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安裝的發展現狀是: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用的主流。在今后,隨著安裝基板的電路微細化、低成本化的發展趨勢之下,隨著圓片的再配線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發展中,得到重視。 (6)考慮環境要求的半導體封裝 21世紀中,環保給電子產品以及半導體、電子部件帶來一個新的發展課題。突出的問題是廢棄的電子產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。使用的樹脂等所用的含鹵素物的溶解或燃燒對環境生態的危害等。因此對IC封裝技術發展來講,無鉛焊劑的高溶點化,要求半導體部件、封裝的耐熱性保證條件的更加嚴格。這種無鉛化和耐熱性提高,是無鉛產品實現實用化過程中亟待解決的課題。
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