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1、封装简介,晶圆技术部 2012-9,Study1,CHIPMORE,Contents,CHIPMORE,狭义封装:利用膜技术及微细加工技术，将芯片及其他要素 在框架上布置、黏贴固定及连接，引出接线端子并通过可 塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺,广义封装: 狭义封装+实装工程+基板技术,封装的概念,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,封装的功能,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,第一代,第二代,第三代,封装的层次,SoC,SiP,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CH
2、IPMORE,THT,SMT （周边端子型）,SMT （面阵列端子型）,第一次变革,第二次变革,SiP,封装的三次变革,第三次变革,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,封装效率 封装效率 封装效率 封装效率 =2-7%(1970-) =10-30%(1980-) =20-80%(1990-) =50-90%(1993-),封装效率的改进,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& S
3、oC,CHIPMORE,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,社会需求：,收音机 黑白电视机,高档 家用电器,计算机 发展,IT产业 发展,电子设备 多功能化 微型化,技术需求：,尺寸缩小,功能转换与 性能提高,技术的融合,时间：,六十年代 七十年代,八十年代,九十年代 中前期,九十年代 中后期,二十一 世纪初,封装体：,DIP SIP,SOP QFP,FCBGA CSP,BGA,WLCSP SoC SiP,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CH
4、IPMORE,BGA（Ball Grid Array）：球栅阵列（或焊球阵列）封装,概念,其外引线为焊球或焊凸点，它们成阵列分布于封装基板 的底部平面上,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,BGA技术特点,电性能更好：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 封装密度更高:焊球不是分布在芯片的周围而是在整个底面排列 与现有表面安装工艺和设备完全相容 极大提高了组装成品率：焊球融化时的表面张力具有“自对准”效应 焊球引脚牢固，转运方便 焊球引出形式同样适用于MCM和SiP 失效率低：焊球可明显改善共面性,封装的 概论,封装的 分类,
5、封装体 的介绍,SiP& SoC,缺点： 焊后检查和维修比较困难,优点：,CHIPMORE,BGA的分类 根据焊料球的排列方式分为：,周边型,交错型,全阵列型,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,PBGA（塑封BGA） CBGA（陶瓷BGA） TBGA（载带BGA） CCGA（陶瓷焊柱阵列） MBGA（金属BGA） FCBGA（细间距BGA或倒装BGA） EBGA（带散热器BGA） SBGA（超级BGA）,BGA的分类,根据基板材料可分为：,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,CSP（Chip Size P
6、ackage或Chip Scale Package）： 芯片尺寸封装 1995年6月，JEDEC给出标准规定：LSI芯片封装面积小于或等于LSI裸芯片面积120%的产品称为CSP。 备注：CSP不是以结构形式来定义的封装是由现有的多种封装形式派生的、外形尺寸相当于或稍大于芯片的、各种小型封装的总称。,概念,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,Driver Factor,便携式电子产品市场的 快速增长需更小的封装,便携式通信产品的 RF性能要求需要 更低的寄生电性能,在单一模块中组装多个芯片 的需求变得很普遍，因此要 求已知好芯片（KGD）或者 封装中
7、已完全测试过的芯片,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,Road Map,20世纪90年代初，日本开始研究一种 接近芯片尺寸的超小型封装（CSP）,1994年11月，日本半导体厂家在日本 电子机械工业协会主办的“SMT”研讨 会上，首次发表了有关CSP的研究报告,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,优点,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,优点,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,缺点,封装的 概论,封装的 分类,封装体
8、 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,分类,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,分类,柔性基板封装CSP 刚性基板封装CSP 引线框架式CSP 微小膜塑型CSP 晶圆级封装CSP（WLCSP）,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,此五类CSP制作方式大多是利用常规IC裸芯片进行加工，在垫片上对引脚进行阵列式重新布局：有的在垫片上布线，有的则在晶圆片上布线。 焊接工艺上与传统工艺方法没有差别。,CHIPMORE,单芯片封装（SCP）,系统芯片（SoC）,系统级封装（SiP）,在IC的发展历史上，单芯片化与多芯片模块化不
9、断转化,SiP涵盖SoC， SoC简化SiP,SiP和SoC的发展历史,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,系统级芯片： 在一个芯片上集成数字电路、模拟电路、RF、存储器和接口电路等多种电路，以实现图像处理、语音处理、通讯功能和数据处理等多种功能。,SoC（ System on Chip ）,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,SiP（ System in Package ）,系统级封装： 在一个封装中组合多种IC芯片和多种电子元器件(如分立元器件和埋置元 器件)，以实现与SoC同等的多种功能。,封装的 概
10、论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,SiP和SoC的优缺点,易于小型化,低价格化,开发供货期短,设计资产的再利用性,高速化,低功耗, , , , , , ,SiP SoC：,SiP SoC：,SiP SoC：,SiP SoC：,SiP SoC：,SiP SoC：,SiP SoC：,判定理由,可通过芯片叠层化来实现,100万个,100万个,可使用既存的芯片,现有设计资产芯片化,母线宽度容易扩大,负荷较小,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,SoC向SiP转变,芯片大尺寸化势必造成 成品率下降 工厂投资： 3500亿日元
11、 开发时间： 1年 开发价格：数亿日元,异种结构元件/异种工艺元 件混载 数字元件/模拟元件混载 大容量存储器混载,各厂家的IP保密,SoC,SiP,2007年以后形成与 SoC并列的生产规模,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,3D IC,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,Thank You !,CHIPMORE,塑料封装BGA （PBGA） PBGA采用塑料材料和塑封工艺制作，是最常用的BGA封装形式。 PBGA采用的基板类型为PCB基板材料（BT树脂/玻璃层压板），裸芯片经过粘结和WB技术连接到基板
12、顶部及引脚框架后采用注塑成型（环氧模塑混合物）方法实现整体塑模。,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,焊球材料为低熔点共晶焊料合金63Sn37Pb，直径约1mm，间距范围1.27-2.54mm。 焊球与封装体底部的连接不需要另外使用焊料：组装时焊球熔融，与PCB表面焊盘接合在一起，呈现桶状。,塑料封装BGA （PBGA）,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,PBGA特点,优点： 性价比高：制作成本低。 共面度要求宽松：焊球参与再流焊点形成。 装配至PCB时质量高，性能好：与PCB板热匹配性好。 缺点： 可靠
13、性存在隐患：对潮气敏感。,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,CBGA 是将裸芯片安装在陶瓷多层基板载体顶部表面形成的。金属盖板用密封焊料焊接在基板上，用以保护芯片、引线及焊盘。 连接好的封装体经过气密性处理可提高其可靠性和物理保护性能。,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,CBGA采用的是多层陶瓷布线基板，焊球材料是高熔点90Pb10Sn共晶焊料，焊球和封装体的连接使用低温共晶焊料63Sn37Pb。,CBGA,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,CBGA技术特点
14、,【对湿气不敏感，可靠性好、电、热性能优良】 【连接芯片和元件可返修性较好】 【裸芯片采用FCB技术，互连密度更高】 【封装成本高】 【与PCB板CTE匹配性差】,优点：,缺点：,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,CBGA的焊接特性,CBGA焊接过程不同于PBGA，其采用的是高温合金焊球，在一般标准再流焊温度（220）下，CBGA焊料球不熔化，起到刚性支座作用。 所以其在PCB上印刷的焊膏量需多于PBGA，形成的焊点形状也不同于PBGA。,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,CCGA技术,CCGA封装又称
15、圆柱焊料载体,是CBGA技术的扩展，不同之处在于采用焊球柱代替焊球作为互连基材，是当器件面积大于32平方毫米时CBGA的替代产品.,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,CCGA技术特点,CCGA承受封装体和PCB基板材料之间热失配应力的能力较好,因此其可靠性要优于CBGA器件,特别是大器件尺寸应用领域，此外清洗也较容易。 CCGA焊料柱直径约0.508mm，高度约1.8mm，间距约1.27mm，由于焊柱高度太大，目前应用的较少。,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,TBGA技术,载带球栅阵列（TBGA）又称阵列载带自动键合，是一种相对较新颖的BGA封装形式。 采用的基板类型为PI多层布线基板，焊料球材料为高熔点焊料合金，焊接时采用低熔点焊料合金。,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的介绍,SiP& SoC,CHIPMORE,TBGA技术特点,与PCB基板热匹配性好 最薄型BGA封装形式，有利于芯片薄型化 最经济 对热和湿较为敏感 芯片轻、小，自校准偏差较之其他BGA类型大,TBGA适用于高性能、多I/O引脚数场合。,封装的 概论,封装的 分类,封装体 的
