微電子封裝技術(shù)綜述論(編輯修改稿)
2025-02-11 04:08 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制板制作技術(shù)(包括多層陶瓷基板和BT樹脂基板)、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樹脂基板。底部填充材料：液態(tài)樹脂。導(dǎo)熱膠：硅樹脂。散熱板：銅。目前，國際上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)：①近似芯片尺寸的超小型封裝。②保護(hù)裸芯片。③電、熱性優(yōu)良。④封裝密度高。⑤便于測(cè)試和老化。⑥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。，、、。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)：①封裝加工效率高，可以多個(gè)圓片同時(shí)加工。②具有倒裝芯片封裝的優(yōu)點(diǎn)，即輕、薄、短、小。③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。④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、開發(fā)和生產(chǎn)。WLCSP的不足是目前引腳數(shù)較低，還沒有標(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)封裝較寬的焊盤節(jié)距，需將這些焊盤重新分布，使這些焊盤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)。另外將方形鋁焊盤改為易于與焊料粘接的圓形銅焊盤，重新布線中濺射的凸點(diǎn)下金屬(UBM)如TiCuNi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785M～1140M。年增長(zhǎng)率達(dá)到15～24%。因此在這個(gè)基礎(chǔ)上估計(jì)，疊層裸芯片封裝從目前到2006年將以50～60%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越小。另一種是懸梁式，疊層的芯片尺寸一樣大
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