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封装功能封装的定义:内含一个或多个半导体芯片的一种外壳,可提供电连接及机械和环境保护封装的发展趋势:更多的引脚数,更大的热耗散,更高的封装密度和多芯片封装,以便改进电子系统的性能,使其具有更多的功能及更强的能力。与封装相关的常用参数ATABTAB焊球阵列TABballgridarrayBGA焊球阵列BallgridarrayCC片式载体ChipcarrierC4受控塌陷芯片连接CERDIP玻璃熔封陶瓷双列直插封装CMOS互补金属氧化物半导体CQFP陶瓷四边引线扁平封装DIP双列直插封装Dualin-linepackageECL射级耦合逻辑FQFP窄节距四边引线扁平封装FinepitchquadflatpackLCC无引线片式载体LeadlesschipcarrierLCC无引线片式载体LeadlesschipcarrierLGA面或无引线焊点阵列Leadless(land)gridarrayLSI大规模集成MCM多芯片模块MultichipmoduleMCP多芯片封装MSI中规模集成PBGA塑球焊球阵列PlasticballgridarrayPGA针栅阵列PingridarrayPLCC塑料有引线片式载体PlasticleadedchipcarrierPWB印制线路板QFP四边引线扁平封装QuadflatpackQUIP四边直插封装Quadin-linepackageSIMM单边直插存储器模块Singein-linememorymoduleSIP单列直插Singlein-linepackageSMTPGA表面安装针栅阵列SurfacemountpingridarraySO小外形SmalloutlineSOJJ形引线的SOPSmalloutlineJleadSOP小外形封装SopoutlinepackageSOT小外形晶体管SSOP缩小的小外形封装ShrinksmalloutlinepackageSOIC小外形ICSmalloutlineICTAB载带自动焊MetricTABTCE热膨胀系数TCM导热模块TQFP薄形四边引线扁平封装ThinquadflatpackTSOP薄形小外形封装ThinsmalloutlinepackageTSSOP薄形缩小的小外形封装ThinshrinksmalloutlinepackageVLSI超大规模集成ZIF零插入力ZIP单边交叉双列直插封装Zig-zagin-linepackage年代无引线(面)栅阵列LGAYY小外形或小外形ICSO或SOICYYY小外形J形引线SOJYY载带自动焊TABYYY列直插封装单列直插封装SIPYYYY单边交叉双列直插封装ZIPYYY四边单列直插封装QUIPYYY单列直插存储器模块SIMM(SIP)YY引脚数SIMMSIMM(SIP)Y微电子封装一般可分为4级,如图所示,即:0级封装———芯片上器件本体的互连1级封装———芯片(1个或多个)上的输入/输出与基板互连2级封装———将封装好的元器件或多芯片组件用多层互连布线板(PWB)组装成电子部件,插件或小整机3级封装———用插件或小整机组装成机柜整机系统半导体制造装备概述芯片制造(前道)单晶硅拉制、切片、表面处理、光刻、减薄、划片芯片封装(后道)测试、滴胶、Diebonding、Wirebonding、压模半导体封装的基本形式按其外部封装型式分:双列直插式封装(DIP)表面安装技术(SMT)无引线陶瓷片式载体(LCCC)塑料有引线片式载体(PLCC)四边引线扁平封装(QFP)四边引线塑料扁平封装(PQFP)平面阵列型(PGA)球栅阵列封装(BGA)概括而言,电子封装技术已经历了四代,现正在进入第五代。第一代:60年代前采用的是接线板焊接的方式,框架为电路板,主要插装元件是电子管。第二代:60年代采用穿孔式印刷电路板(PCB)封装,主要元件是晶体管和柱型元件。第三代:70年代用自动插装方式将DIP为代表的集成电路封装在PCB板上,这是穿孔式封装技术的全盛时期。第四代:从80年代开始,采用SMT将表面安装元件(SMC)和表面安装器件(SMD)安装在PCB表面上。这一封装技术的革命改变了元器件和电子产品的面貌。第五代:这是90年代显露头角的微封装技术,是上一代封装技术的发展和延伸,是将多层PCB技术、高密度互连技术、SMT、微型元器件封装技术综合并发展,其代表性技术就是金属陶瓷封装(MCP),典型产品是MCM。最近由于系统级芯片(SOC)和全片规模集成(WSI)技术的发展,微电子封装技术正孕育着重大的突破半导体后封装的发展趋势向表面安装技术(SMT)发展1988年SMT技术约占封装市场份额的17.5%,1993年占44%,1998年占75%。传统的双列直插封装所占份额越来越小,取而代之的是表面安装类型的封装,如有引线塑料片式载体,无引线陶瓷片式载体,四边引线塑料扁平封装,塑料球栅阵列封装(PBGA)和陶瓷球栅阵列封装(CBGA)等,尤其是PQFP和BGA两种类型最具典型.向高密度发展目前,陶瓷外壳(CCGA)已达1089只管脚、CBGA达625只管脚、间距达0.5mm、PQFP达376只管脚、TBGA达1000只管脚。根据美国SIA发展规划,到2007年,最大芯片尺寸将增大到1000mm*2,同时每枚芯片上的输入/输出数最多将达到5000个,焊点尺寸将缩小到0.127mm以下年代初,由于MCM的高密度、高性能和高可靠性而倍受青睐。受到世界各国的极大关注,纷纷投入巨额资金,如美国政府3年投入5亿美元,IBM在10年投入10亿美元来发展MCM,据预测,1999年全球MCM产品销售额将达200亿美元。目前最高水平的MCM—C是IBM的产品,200mm*2、78层、300多万个通孔,1400m互连线,1800只管脚,200W功耗由陶瓷封装向塑料封装发展在陶瓷封装向高密度,多引线和低功耗展的同时,越来越多的领域正在由塑料封装所取代。而且,新的塑料封装形式层出不穷,目前以PQFP和PBGA为主,全部用于表面安装,这些塑料封装占领着90%以上的市场高密度封装中的关键技术从技术发展观点来看,作为高密度封装的关键技术主要有:TCP,BGA,FCT,CSP,MCM和三维封装载带封装它可以提供超窄的引线间距和很薄的封装外形,且在PCB板上占据很小的面积,可用于高I/O数的ASIC和微处理器,东芝公司1996年问世的笔记本电脑中就使用了TCP承载CPU,其引线间距0.25mm,焊接精度为±30μm,据报道,最小间距可达0.15mm球栅阵列封装(BGA)BGA技术的最大特点是器件与PCB板之间的互连由引线改为小球,制作小球的材料通常采用合金焊料或有机导电树脂。采用BGA技术容易获得I/O数超过600个的封装体。由于BGA完全采用与QFP相同的SMT回流焊工艺,避免了QFP中的超窄间距,可以提供较大的焊盘区,因此使焊接工艺更加简单,强度大大提高,可靠性明显改善BGA的尺寸通常大于CSP(芯片规模封装),在21~40mm之间。可分为塑料BGA(PBGA)、陶瓷BGA(CBGA)或载带BGA(TBGA)。在PBGA中,通常用引线键合采用焊球或引线键合将芯片贴在陶瓷基板上;在TBGA中,用标准TAB内引线键合工艺或焊球将芯片贴在其带状框架上芯片规模封装与芯片尺寸封装(CSP)芯片规模封装与芯片尺寸封装统称为CSP,它被认为是本世纪先进封装的主流技术。在芯片规模封装中,封装体的尺寸是芯片尺寸的1.2倍以下;芯片尺寸封装中封装体的尺寸与芯片尺寸基本相当。这是在电路板面积不变的前提下,希望更换大芯片的集成电路时提出的。在这种情况下,将框架引线伸展到芯片上方形成芯片引线(LOC),封装尺寸不变,芯片面积增大,封装体面积与芯片面积的比值变小多芯片组件(MCM)将多只合格的裸芯片(KGD)直接封装在多层互连基板上,并与其它元器件一起构成具有部件或系统功能的多芯片组件(MCM),已成为蜚声全球的90年代代表性技术。
本文标题:集成电路封装介绍
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