封装与微组装

摘要:近年来,封装与微组装技术进入了超高速发展时期,新的封装和组装形式不断涌现,而其 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化工作已经严重滞后,导致概念上的模糊,这必然会对该技术的发展造成影响。力求将具有电子行业特点的封装与微组装技术的内涵和特点加以诠释,并对其发展提出见解和建议,以促进该技术的发展。 关键字:封装、微组装、发展、BGA、SOP、FC、CSP、MCM、集成电路、系统级封装 正文: 一、电子产品技术概述 第一代电子产品以电子管为核心。四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管,它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点,很快地被各国应用起来,在很大范围内取代了电子管。五十年代末期,世界上出现了第一块集成电路,它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上,使电子产品向更小型化发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路,从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。 随着电子元器件向小型化、复合化、轻量化、多功能、高可靠、长寿命的方向变革,从而相继出现了各种类型的片式电子元器件(SMC/SMD),导致了第四代组装技术即 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面组装技术(SMT)的出现,在世界上引发了一场电子组装技术的新革命。在国际上,片式电子元器件应用于电子整机,始于用年代,当时美国IB M公司首先把片式电子元器件用于微机。 目前世界上发达国家已广泛采用表面贴装技术,片式元器件已成为电子元器件的主体,其中片式电容、片式电阻、片式电感以及片式敏感元件的需求量约占片式元件的90%,世界上发达国家电子元器件片式化率己高达80%以上,全世界平均亦在40%,而我国仅为约30%,可以预见,加入WTO后,片式元件产业的市场竞争将更趋激烈。实现了批量生产全系列片式电容器、片式电阻器、片式电感器,开始摆脱一代代重复引进的被动局面,并逐步走上自主发展的道路。2001年片式电容器、片式电阻器、片式电感器等片式元件市场低迷,价格普遍下调15%~20%,对国内元件生产企业造成了一定的影响。 二、集成电路与微电子封装技术 集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克·基尔比(基于硅的集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于锗的集成电路)。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。 1 集成电路具有体积小,重量轻,引出线和焊接点少,寿命长,可靠性高,性能好等优点,同时成本低,便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用,同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备,其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍,设备的稳定工作时间也可大大提高。 集成电路按其功能、结构的不同,可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。 模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号(指幅度随时间变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等),其输入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号(指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如3G手机、数码相机、电脑CPU、数字电视的逻辑控制和重放的音频信号和视频信号等)。 现代微电子封装的基本概念,定义,分类及发展历史;各级封装技术的内涵和各种封装体的基本构造,其中包括DIP,QFP,BGA,FCBGA, CSP,TAB等封装形式。还将通过各种现场生产过程中的实际图片等讲解各级封装的工艺,技术及相关的理论,使同学对整个封装技术有一个较为全面的了解。在封装材料方面,本课程将阐述金线,塑封树脂,引线框架,有机基板,焊接材料等的性能,要求及制造技术。 电路产业已成为国民经济发展的关键,而集成电路设计、制造和封装测试是集成电路产业发展的三大产业之柱。这已是各级领导和业界的共识。微电子封装不但直接影响着集成电路本身的电性能、机械性能、光性能和热性能,影响其可靠性和成本,还在很大程度上决定着电子整机系统的小型化、多功能化、可靠性和成本,微电子封装越来越受到人们的普遍重视,在国际和国内正处于蓬勃发展阶段。本文试图综述自二十世纪九十年代以来迅速发展的新型微电子封装技术,包括焊球阵列封装(BGA)、芯片尺寸封装(CSP)、圆片级封装(WLP)、三维封装(3D)和系统封装(SIP)等项技术。介绍它们的发展状况和技术特点。同时,叙述了微电子三级封装的概念。并对发展我国新型微电子封装技术提出了一些思索和建议。本文试图综述自二十世纪九十年代以来迅速发展的新型微电子封装技术,包括焊球阵列封装(BGA)、芯片尺寸封装(CSP)、圆片级封装(WLP)、三维封装(3D)和系统封装(SIP)等项技术。介绍它们的发展状况和技术特点。同时,叙述了微电子三级封装的概念。并对发展我国新型微电子封装技术提出了一些思索和建议。 微电子封装,首先我们要叙述一下三级封装的概念。一般说来,微电子封装分为三级。所谓一级封装就是在半导体圆片裂片以后,将一个或多个集成电路芯片用适宜的封装形式封装起来,并使芯片的焊区与封装的外引脚用引线键合(WB)、载带自动键合(TAB)和倒装芯片键合(FCB)连接起来,使之成为有实用功能的电子元器件或组件。一级封装包括单芯片组件(SCM)和多芯片组件(MCM)两大类。三级封装就是将二级封装的产品通过选层、互连插座或柔性电路板与母板连结起来,形成三维立体封装,构成完整的整机系统,这一级封装应包括连接器、迭层组装和柔性电路板等相关材料、设计和组装技术。这一级也称系统级封装。所谓微电子封装是个整体的概念,包括了从一极封装到三极封装的全部技术内容。我们应该把现有的认识纳入国际微电子封装的轨道,这样既有利于我国微电子封装界与国外的技术交流,也有利于我国微电子封装自身的发展。 三、集成电路封装知识 电子封装是一个富于挑战、引人入胜的领域。它是集成电路芯片生产完成后不可缺少的一道工序,是器件到系统的桥梁。封装这一生产环节对微电子产品的质量和竞争力都有极大的影响。按目前国际上流行的看法认为,在微电子器件的总体成本中,设计占了三分之一,芯片生产占了三分之一,而封装和测试也占了三分之一,真可谓三分天下有其一。封装研究在全球范围的发展是如此迅猛,而它所面临的挑战和机遇也是自电子产品问世以来所从未遇到过的;封装所涉及的问题之多之广,也是其它许多领域中少见的,它需要从材料到工艺、从无机到聚合物、从大型生产设备到计算力学等等许许多多似乎毫不关连的专家的协同努力,是一门综合性非常强的新型高科技学科。 什么是电子封装 (electronic packaging)? 封装最初的定义是:保护电路芯片免受周围环境的影响(包括物理、化学的影响)。所以,在最初的微电子封装中,是用金属罐 ( metal can) 作为外壳,用与外界完全隔离的、气密的方法,来保护脆弱的电子元件。但是,随着集成电路技术的发展,尤其是芯片钝化层技术的不断改进,封装的功能也在慢慢异化。通常认为,封装主要有四大功能,即功率分配、信号分配、散热及包装保护,它的作用是从集成电路器件到系统之间的连接,包括电学连接和物理连接。目前,集成电路芯片的I/O线越来越多,它们的电源供应和信号传送都是要通过封装来实现与系统的连接;芯片的速度越来越快,功率也越来越大,使得芯片的散热问题日趋严重;由于芯片钝化层质量的提高,封装用以保护电路功能的作用其重要性正在下降。 金属封装是半导体器件封装的最原始的形式,它将分立器件或集成电路置于一个金属容器中,用镍作封盖并镀上金。金属圆形外壳采用由可伐合金材料冲制成的金属底座,借助封接玻璃,在氮气保护气氛下将可伐合金引线按照规定的布线方式熔装在金属底座上,经过引线端头的切平和磨光后,再镀镍、金等惰性金属给与保护。在底座中心进行芯片安装和在引线端头用铝硅丝进行键合。组装完成后,用10号钢带所冲制成的镀镍封帽进行封装,构成气密的、坚固的封装结构。金属封装的优点是气密性好,不受外界环境因素的影响。它的缺点是价格昂贵,外型灵活性小,不能满足半导体器件日益快速发展的需要。现在,金属封装所占的市场份额已越来越小,几乎已没有商品化的产品。少量产品用于特殊性能要求的军事或航空航天技术中。 陶瓷封装是继金属封装后发展起来的一种封装形式,它象金属封装一样,也是气密性的,但价格低于金属封装,而且,经过几十年的不断改进,陶瓷封装的性能越来越好,尤其是陶瓷流延技术的发展,使得陶瓷封装在外型、功能方面的灵活性有了较大的发展。 目前,IBM的陶瓷基板技术已经达到100多层布线,可以将无源器件如电阻、电容、电感等都集成在陶瓷基板上,实现高密度封装。陶瓷封装由于它的卓越性能,在航空航天、军事及许多大型计算机方面都有广泛的应用,占据了约10%左右的封装市场(从器件数量来计)。陶瓷封装除了有气密性好的优点之外,还可实现多信号、地和电源层结构,并具有对复杂的器件进行一体化封装的能力。它的散热性也很好。缺点是烧结装配时尺寸精度差、介电系数高(不适用于高频电路),价格昂贵,一般主要应用于一些高端产品中。 相对而言,塑料封装自七十年代以来发展更为迅猛,已占据了90%(封装数量)以上的封装市场份额,而且,由于塑料封装在材料和工艺方面的进一步改进,这个份额还在不断上升。塑料封装最大的优点是价格便宜,其性能价格比十分优越。随着芯片钝化层技术和塑料封装技术的不断进步,尤其是在八十年代以来,半导体技术有了革命性的改进,芯片钝化层质量有了根本的提高,使得塑料封装尽管仍是非气密性的,但其抵抗潮气侵入而引起电子器件失效的能力已大大提高了,因此,一些以前使用金属或陶瓷封装的应用,也已渐渐被塑料封装所替代。SIP 是从封装体的一边引出管脚。通常,它们是通孔式的,管脚插入印刷电路板的金属孔内。这种形式的一种变化是锯齿型单列式封装(ZIP),它的管脚仍是从封装体的一边伸出,但排列成锯齿型。这样,在一个给定的长度范围内,提高了管脚密度。SIP的吸引人之处在于它们占据最少的电路板空间,但在许多体系中,封闭式的电路板限制了SIP的高度和应用。 四、BGA封装技术 阵列封装(BGA)是世界上九十年代初发展起来的一种新型封装。 BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面,BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了,但引脚间距并没有减小反而增加了,从而提高了组装成品率;虽然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,从而可以改善它的电热性能;厚度和重量都较以前的封装技术有所减少;寄生参数减小,信号传输延迟小,使用频率大大提高;组装可用共面焊接,可靠性高。 这种BGA的突出的优点:①电性能更好:BGA用焊球代替引线,引出路径短,减少了引脚延迟、电阻、电容和电感;②封装密度更高;由于焊球是整个平面排列,因此对于同样面积,引脚数更高。例如边长为31mm的BGA,当焊球节距为1mm 时有900只引脚,相比之下,边长为32mm,引脚节距为0.5mm的QFP只有208只引脚;③BGA的节距为1.5mm、1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm和0.5mm,与现有的表面安装工艺和设备完全相容,安装更可靠;④由于焊料熔化时的表面张力具有"自对准"效应,避免了传统封装引线变形的损失,大大提高了组装成品率;⑤BGA引脚牢固,转运方便;⑥焊球引出形式同样适用于多芯片组件和系统封装。因此,BGA得到爆炸性的发展。BGA因基板材料不同而有塑料焊球阵列封装(PBGA),陶瓷焊球阵列封装(CBGA),载带焊球阵列封装(TBGA),带散热器焊球阵列封装(EBGA),金属焊球阵列封装(MBGA),还有倒装芯片焊球阵列封装(FCBGA。PQFP可应用于表面安装,这是它的主要优点。但是当PQFP的引线节距达到0.5mm 时,它的组装技术的复杂性将会增加。在引线数大于200条以上和封装体尺寸超过28mm见方的应用中,BGA封装取代PQFP是必然的。在以上几类BGA封装中,FCBGA 最有·希望成为发展最快的BGA封装,我们不妨以它为例,叙述BGA的工艺技术和材料。FCBGA除了具有BGA的所有优点以外,还具有:①热性能优良,芯片背面可安装散热器;②可靠性高,由于芯片下填料的作用,使FCBGA抗疲劳寿命大大增强;③可返修性强。 因为表面组装板上已经装有其他元器件,因此必须采用BGA专用小 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 ,模板厚度与开口尺寸要根据球径和球距确定,印刷完毕后必须检查印刷质量,如不合格,必须将PCB清洗干净并凉干后重新印刷。对于球距为0.4mm以下的CSP,可以不印焊膏,因此不需要加工返修用的模板,直接在PCB的焊盘上涂刷膏状助焊 剂。需要拆元件的PCB放到焊炉里,按下再流焊键,等机器按设定的程式走完,在温度最高时按下进出键,用真空吸笔取下要拆下的元件,PCB板冷却即可。 FCBGA所涉及的关键技术包括芯片凸点制作技术、倒装芯片焊接技术、多层印制板制作技术(包括多层陶瓷基板和BT树脂基板)、芯片底部填充技术、焊球附接技术、散热板附接技术等。它所涉及的封装材料主要包括以下几类。凸点材料: Au、PbSn和AuSn等;凸点下金属化材料:Al/Niv/Cu、Ti/Ni/Cu或Ti/W/Au;焊接材料:PbSn焊料、无铅焊料;多层基板材料:高温共烧陶瓷基板(HTCC)、低温共烧陶瓷基板(LTCC)、BT树脂基板;底部填充材料:液态树脂;导热胶:硅树脂;散热板:铜。 五、CSP封装技术 CSP(Chip Scale Package)封装,是芯片级封装的意思。CSP封装最新一代的内存芯片封装技术,其技术性能又有了新的提升。CSP封CSP封装装可以让芯片面积与封装面积之比超过1:1.14,已经相当接近1:1的理想情况,绝对尺寸也仅有32平方毫米,约为普通的BGA的1/3,仅仅相当于TSOP内存芯片面积的1/6。与BGA封装相比,同等空间下CSP封装可以将存储容量提高三倍。 芯片尺寸封装(CSP)和BGA是同一时代的产物,是整机小型化、便携化的结果。美国JEDEC给CSP的定义是:LSI芯片封装面积小于或等于LSI芯片面积120%的封装称为CSP。由于许多CSP采用BGA的形式,所以最近两年封装界权威人士认为,焊球节距大于等于lmm的为BGA,小于lmm的为CSP。由于CSP具有更突出的优点:①近似芯片尺寸的超小型封装;②保护裸芯片;③电、热性优良;④封装密度高;⑤便于测试和老化;⑥便于焊接、安装和修整更换。因此,九十年代中期得到大跨度的发展,每年增长一倍左右。由于CSP正在处于蓬勃发展阶段,因此,它的种类有限多。如刚性基板CSP、柔性基板CSP、引线框架型CSP、微小模塑型CSP、焊区阵列CSP、微型BGA、凸点芯片载体(BCC)、QFN型CSP、芯片迭层型CSP和圆片级CSP(WLCSP)等。CSP的引脚节距一般在1.0mm以下,有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm和0.25mm等。表2示出了CSP系列。 一般地CSP,都是将圆片切割成单个IC芯片后再实施后道封装的,而WLCSP 则不同,它的全部或大部分工艺步骤是在已完成前工序的硅圆片上完成的,最后将圆片直接切割成分离的独立器件。所以这种封装也称作圆片级封装(WLP)。因此,除了CSP的共同优点外,它还具有独特的优点:①封装加工效率高,可以多个圆片同时加工;②具有倒装芯片封装的优点,即轻、薄、短、小;③与前工序相比,只是增加了引脚重新布线(RDL)和凸点制作两个工序,其余全部是传统工艺;④减少了传统封装中的多次测试。因此世界上各大型IC封装公司纷纷投入这类WLCSP的研究、开发和生产。WLCSP的不足是目前引脚数较低,还没有标准化和成本较高。图4示出了WLCSP的外形图。图5示出了这种WLCSP的工艺流程。 CSP封装内存芯片的中心引脚形式有效地缩短了信号的传导距离,其衰减随之减少,芯片的抗干扰、抗噪性能也能得到大幅提升,这也使得CSP的存取时间比BGA改善15%-20%。在CSP的封装方式中,内存颗粒是通过一个个锡球焊接在PCB 板上,由于焊点和PCB板的接触面积较大,所以内存芯片在运行中所产生的热量可以很容易地传导到PCB板上并散发出去。CSP封装可以从背面散热,且热效率良好,CSP的热阻为35℃/W,而TSOP热阻40℃/W。 CSP技术是在电子产品的更新换代时提出来的,它的目的是在使用大芯片(芯片功能更多,性能更好,芯片更复杂)替代以前的小芯片时,其封装体占用印刷板的面积保持不变或更小。正是由于CSP产品的封装体小、薄,因此它的手持式移动电子设备中迅速获得了应用。在1996年8月,日本Sharp公司就开始了批量生产CSP产品;在1996年9月,日本索尼公司开始用日本TI和NEC公司提供的CSP产品组装摄像机;在1997年,美国也开始生产CSP产品。世界上有几十家公司可以提供CSP产品,各类CSP产品品种多达一百种以上。 WLCSP所涉及的关键技术除了前工序所必须的金属淀积技术、光刻技术、蚀刻技术等以外,还包括重新布线(RDL)技术和凸点制作技术。通常芯片上的引出端焊盘是排到在管芯周边的方形铝层,为了使WLP适应了SMT二级封装较宽的焊盘节距,需将这些焊盘重新分布,使这些焊盘由芯片周边排列改为芯片有源面上阵列排布,这就需要重新布线(RDL)技术。焊料凸点制作技术可采用电镀法、化学镀法、蒸发法、置球法和焊膏印刷法。目前仍以电镀法最为广泛,其次是焊膏印刷法。重新布线中UBM材料为Al/Niv/Cu、T1/Cu/Ni或Ti/W/Au。所用的介质材料为光敏BCB(苯并环丁烯)或PI(聚酰亚胺)凸点材料有Au、PbSn、AuSn、In等。 3.3 3D封装 3D封装主要有三种类型,即埋置型3D封装,当前主要有三种途径:一种是在各类基板内或多层布线介质层中"埋置"R、C或IC等元器件,最上层再贴装SMC 和SMD来实现立体封装,这种结构称为埋置型3D封装;第二种是在硅圆片规模集成(WSl)后的有源基板上再实行多层布线,最上层再贴装SMC和SMD,从而构成立体封装,这种结构称为有源基板型3D封装;第三种是在2D封装的基础上,把多个裸芯片、封装芯片、多芯片组件甚至圆片进行叠层互连,构成立体封装,这种结构称作叠层型3D封装。原因有两个。一是巨大的手机和其它消费类产品市场的驱动,要求在增加功能的同时减薄封装厚度。二是它所用的工艺基本上与传统的工艺相容,经过改进很快能批量生产并投入市场。据Prismarks预测,世界的手机销售量将从2001年的393M增加到2006年的785M~1140M。年增长率达到15~ 24%。因此在这个基础上估计,叠层裸芯片封装从目前到2006年将以50~60%的速度增长。图6示出了叠层裸芯片封装的外形。它的目前水平和发展趋势示于表3。 叠层裸芯片封装有两种叠层方式,一种是金字塔式,从底层向上裸芯片尺寸越来越小;另一种是悬梁式,叠层的芯片尺寸一样大。应用于手机的初期,叠层裸芯片封装主要是把FlashMemory和SRAM叠在一起,目前已能把FlashMemory、DRAM、逻辑IC和模拟IC等叠在一起。叠层裸芯片封装所涉及的关键技术有如下几个。①圆片减薄技术,由于手机等产品要求封装厚度越来越薄,目前封装厚度要求在1.2mm以下甚至1.0mm。而叠层芯片数又不断增加,因此要求芯片必须减薄。圆片减薄的方法有机械研磨、化学刻蚀或ADP(Atmosphere DownstreamPlasma)。机械研磨减薄一般在150μm左右。而用等离子刻蚀方法可达到100μm,对于75-50μm的减薄正在研发中;②低弧度键合,因为芯片厚度小于150μm,所以键合弧度高必须小于150μm。与此同时,反向引线键合技术要增加一个打弯工艺以保证不同键合层的间隙;③悬梁上的引线键合技术,悬梁越长,键合时芯片变形越大,必须优化设计和工艺;④圆片凸点制作技术;⑤键合引线无摆动(NOSWEEP)模塑技术。由于键合引线密度更高,长度更长,形状更复杂,增加了短路的可能性。使用低粘度的模塑料和降低模塑料的转移速度有助于减小键合引线的摆动。目前已发明了键合引线无摆动(NOSWEEP)模塑技术。 六、倒装芯片技术 最早的表面安装技术——倒装芯片封装技术(FC)形成于20世纪60年代,同时也是最早的球栅阵列封装技术(BGA)和最早的芯片规模封装技术(CSP)。FC通常应用在时脉较高的CPU或高频RF上,以获得更好的效能,与传统速度较慢的引线键合技术相比,FC更适合应用在高脚数、小型化、多功能、高速度趋势IC的产品中。 随着电子封装越来越趋于向更快、更小、更便宜的方向发展,要求缩小尺寸、增加性能的同时,必须降低成本。这使封装业承受巨大的压力,面临的挑战就是传统SMD封装技术具有的优势以致向我们证实一场封装技术的革命。 在SMT环境中最常用、最合适的方法是焊膏倒装芯片组装工艺。即使如此,为了确保可制造性、可靠性并达到成本目标也应考虑到该技术的许多变化。目前广泛采用的倒装芯片方法主要是根据互连结构而确定的。如,柔顺凸点技术的实现要采用镀金的导电聚合物或聚合物/弹性体凸点。 七、多芯片组件技术 多芯片组件技术(MCM)是现代组装技术的新概念,它的出现促进了SMT(表面贴装技术)与SMD(表面贴装元器件)的发展和革新,并将成为高密度、高性能、多功能封装的最佳选择。 MCM是90年代以来发展较快的一种先进混合集成电路,它把几块IC芯片或CSP组装在一块电路板上,构成功能电路板,就是多芯片组件,它是电路组件功能实现系统级的基础,图1展示了采用MCM封装技术的IBM Power 5处理器,可以清楚地看到它由八块芯片构成。随着MCM的兴起,使封装的概念发生了本质的变化,在80年代以前,所有的封装是面向器件的,而MCM可以说是面向部件的或者说是面向系统或整机。MCM技术集先进印刷电路板技术、先进混合集成电路技术、先进表面安装技术、半导体集成电路技术于一体,是典型的垂直集成技术,对半导体器件来说,它是典型的柔性封装技术,是一种电路的集成。MCM的出现使电子系统实现小型化、模块化、低功耗、高可靠性提供了更有效的技术保障,是微电子学领域的一项重大变革技术,对现代化的计算机、自动化、通讯业等领域将产生重大影响。 MCM是在高密度多层互连基板上,采用微焊接、封装工艺将构成电子电路的各种微型元器件(IC裸芯片及片式元器件)组装起来,形成高密度、高性能、高可靠性的微电子产品(包括组件、部件、子系统、系统)。它是适应现代电子系统短、小、轻、薄和高速、高性能、高可靠性、低成本的发展方向而在多层印制板(PCB)和表面安装技术(SMT)的基础上发展起来的新一代微电子封装与组装技术,是实现系统集成的有力手段。典型的MCM应至少具有以下特点: 1、MCM是将多块未封装的IC芯片高密度安装在同一块基板上构成的部件,省去了IC的封装材料和工艺,节约了原材料,减少了制造工艺,缩小整机/组件封装尺寸和重量。 2、MCM是高密度组装产品,其互连线长度极大缩短,与封装好的SMD相比,减少 了外引线寄生效应对电路高频,高速性能的影响,芯片间的延迟减少了75%。 3、MCM的多层布线基板导体层数应不小于4层,能把数字电路,模拟电路,功能器件,光电器件等合理地制作在同一部件内,构成多功能高性能子系统或系统,使线路之间的串扰噪声减少,阻抗易控,电路性能提高。 4、MCM技术多选用陶瓷材料作为组装基板,因此,与SMT用PCB基板相比,热匹配性能和耐冷热冲击力要强的多,因而使产品的可靠性获得了极大的提高。 5、MCM集中了先进的半导体IC的精细加工技术,厚、薄膜混合集成材料与工艺技术,厚膜、陶瓷与PCB的多层基板技术以及MCM电路的模拟、仿真、优化设计、散热和可靠性设计、芯片的高密度互连与封装等一系列技术。因此,有人称其为混合形式的全片集成WSI(Wafer-scale Integration)技术。 由于MCM的先进性,促使整机在小型化、多功能化、高可靠、高性能发面有了很大进展,发展势头迅猛,目前已经成功地用于大型通用计算机和超级巨型机中,今后将用于工作站、个人计算机、医用电子设备和汽车电子设备等领域。1992年至1996年MCM以11.1%的年递增率发展,今年产值有可能突破110亿美元,21世纪初将进入全面实用化阶段,迎来MCM全面推广应用和电子设备革命的年代。 八、系统级与微机电系统封装 实现电子整机系统的功能,通常有两个途径。一种是系统级芯片(Systemon Chip),简称SOC。即在单一的芯片上实现电子整机系统的功能;另一种是系统级封装(SysteminPackage),简称SIP。 SIP 的一个重要特点是它不定义要建立的会话的类型,而只定义应该如何管理会话。有了这种灵活性,也就意味着SIP可以用于众多应用和服务中,包括交互式游戏、音乐和视频点播以及语音、视频和 Web 会议。SIP消息是基于文本的,因而易于读取和调试。新服务的编程更加简单,对于设计人员而言更加直观。SIP 如同电子邮件客户机一样重用 MIME 类型描述,因此与会话相关的应用程序可以自动启动。SIP 重用几个现有的比较成熟的 Internet 服务和 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ,如 DNS、RTP、RSVP 等。 SIP 较为灵活,可扩展,而且是开放的。它激发了 Internet 以及固定和移动 IP 网络推出新一代服务的威力。SIP 能够在多台 PC 和电话上完成网络消息,模拟 Internet 建立会话。 SIP是使用成熟的组装和互连技术,把各种集成电路如CMOS电路、GaAs电路、SiGe电路或者光电子器件、MEMS器件以及各类无源元件如电容、电感等集成到一个封装体内,实现整机系统的功能。主要的优点包括:①采用现有商用元器件,制造成本较低;②产品进入市场的周期短;③无论设计和工艺,有较大的灵活性; ④把不同类型的电路和元件集成在一起,相对容易实现。美国佐治亚理工学院PRC 研究开发的单级集成模块(SingleIntegrated Module)简称SLIM,就是SIP的典型代表,该项目完成后,在封装效率、性能和可靠性方面提高10倍,尺寸和成本较大下降。到2010年预期达到的目标包括布线密度达到6000cm/cm2;热密度达到100W/cm2;元件密度达到5000/cm2;I/O密度达到3000/cm2。 参考文献: 1、曹白杨:封装与微组装. 2、赵本信:浅谈微组装技术的发展. 3、刘林、郑学仁、李斌:系统级封装技术综述. 4、鲜飞:BGA技术与质量检测. 5、胡志勇:两种先进封装技术——SOC/SOP