新一代半導體IC封裝的發展

21世紀初的電子信息產業發展重點，正在從計算機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。 

電子產品在安裝的發展 

下面分6類重點電子產品闡述在安裝技術、IC封裝的發展趨向。


1.計算機外圍產品 


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、低功耗等所進行的。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 


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。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應的半導體IC封裝的現狀與發展趨向，有如下主要幾個所述。
 

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:將整個系統的功能集成在單一芯片上的SoC(System on Chip)、將整個系統的功能集成在一塊基板上的SoB(System on Board)、將整個系統的功能集成在一個半導體封裝中的SiP(System on Package)。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)的界限開始模糊、混沌。原來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，端子節距的減小和端子列數的，使安裝面積有大的縮減(見圖1)。

(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見表2。 
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)，，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。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的課題。 容－源－電－子－網－為你提供技術支持