介绍新一代半导体IC封装的发展

新一代半导体IC封装的发展

21世纪初的电子信息产业发展重点，正在从计算机外围产品转移到通讯、数字式家电、网络化相关电子产品上。 

支持电子信息产业发展的关键技术，是半导体装置、IC封装、安装技术。而这三项关键技术，都共同追求着以下几个发展目标:(1)高速化;(2)高功能化;(3)低消耗电力化;(4)微细、小型、轻量化;(5)上市时间短;(6)低价格化;(7)适应环境保护要求的绿色化。 

电子产品在安装的发展 

下面分6类重点电子产品阐述在安装技术、IC封装的发展趋向。


1.计算机外围产品 


计算机高速、高功能发展的驱动，芯片的倒芯片安装(FC)，外部端子的PPGA或BGA已在计算机产品中得到普及。 

2001年下半年间，Intel公司的"Northwood"，采用称为 PPGA的塑料封装PGA，并用倒芯片安装方式的MPU封装出台。再有，在Pentium4用的芯片模组850中，由原来金属线接合变更成FC接合的PBGA，存储封装已由与高速化所对应的微型BGA或存储CSP所替代。 


2.数码摄像机、数码照相机 

在数码摄像机(DVC)及数码照相机(DSC)的高功能、小型轻量化发展的推动下，半导体封装普遍采用CSP。 

3.数字式移动电话 


移动电话的安装技术、半导体封装技术都是围绕着小型、轻量、高功能、低功耗等所进行的。不断地推进小型化，由使用0.80mm端子节距的CSP渐渐地向着0.65mm甚至0.50mm节距的CSP转变。并且用于移动电话中的0.40mm节距的CSP以及0.30mm节距的 WLP(圆片级封装)等也正在积极开发研制之中。目前在新型移动电话中，有的已开始采用多个存储芯片平置一起或积层在一起的封装形式。 


4.存储卡 


存储卡的形式，添加数码照像机控制、指纹识别、GPS、TV调谐器、扫描等功能的技术开发，目前表现得非常活跃，使得新的超小型封装和裸芯安装技术等在此类产品中得到应用。


5.网络产品 

网络技术的发展，使与FTTH(fiber to the home，光纤到户)相连通的光导纤维基板是不可缺少的，在基干类、边缘类、选取类中的高度光纤通信产品，今后会有大的市场。在防止外部信号的干扰，光纤芯中导入了只有数微米之内的光轴误差的多波长光。这样使得高度的光模块安装技术和实现高速动作IC 封装在这类产品中的重要作用更为突出。
 


6.汽车电子产品 

ITC(高速交通控制系统)的产品在技术上的进步，也驱动了GaAs，InP等化合物半导体去达到高可靠性倒芯片安装技术、圆片积层技术、MCM技术的工艺进展。而车载用电子产品中，它的IC封装产品确保耐热、耐震动、耐噪音(杂波)，成为今后的重要课题。

IC封装技术的发展 

与上述各类重点电子信息产品的发展中的新技术要求应的半导体IC封装的现状与发展趋向，有如下主要几个所述。
 

1.电子产品系统构装 


在电子产品的系统构成上，目前有三种方式构成系统LSI。这三种方式是:将整个系统的功能集成在单一芯片上的SoC(System on Chip)、将整个系统的功能集成在一块基板上的SoB(System on Board)、将整个系统的功能集成在一个半导体封装中的SiP(System on Package)。的问世使安装技术中的圆片级(wafer level)、芯片级(chip level)、组件级(board level)、系统级(system level)的界限开始模糊、混沌。原来仅仅用于圆片级的技术，已经开始应用于封装和组件(基板)级之中。 


2.半导体封装的发展方向 


(1)封装外部端子节距的狭小化 


引线型封装0.4mm端子节距的QFP已在移动电话中得到采用。目前在电子信息产品中所使用的半导体封装，是以0.65mm、0.50mm引脚节距的QFP和SOIC，以及0.80mm、0.65mm端子节距的FBGA/FLGA为主流的。0.5mm节距的FBGA/FLGA在有的电子整机产品中已开始正式使用。在面阵列封装，端子节距的减小和端子列数的，使安装面积有大的缩减(见图1)。

(2)封装的薄型化 


在电子整机产品轻量化要求及基板附锡焊可靠性提高的前提下，推进半导体封装的薄型化是十分重要的。目前，所采用的FBGA和PCMCIA卡型的HDD(FLGA)，其厚度为0.5mm(搭载在基板后的高度)。用金柱状凸点法在挠性带状基板上安装0.35mm到0.13mm厚的CSP的高容量存储卡以及模块，也已经处于开发之中。采用可以通过电气、机械试验的薄型封装，进行积层在一起，这样可实现同一安装面积下的IC封装的更高存储容量化。 

(3)复数芯片积层型封装的普及 

自移动电话SRAM和Flash存储器的芯片积层搭载型CSP推出以来，在单一的封装内安装复数个IC芯片的安装技术令人注目。它的内部连接法，是从金属丝接合法到与倒芯片安装(FC)法的并用。在所叠合的芯片功能类别上，除了有存储功能芯片的复上叠合外，还有逻辑IC与存储芯片、逻辑IC与模拟IC、CCD/CMOS传感芯片与驱动IC等多种多样的组合。总之，采用芯片积层封装技术，是实现电子整机产品小型、高功能、高速化的重要途径。 

(4)倒芯片安装封装的采用 

近期，倒芯片内部接合技术的封装，在计算机上的使用实例不断增多。并且在通信用IC、图像IC上都得到较广泛的应用。倒芯片安装(FC)法是很适于这些整机产品的高速信号的要求。它还使用在了小型化、高频模拟要求的装置上。FC安装在封装各类型特点见表2。 
目前FC安装的发展现状是:引脚在100个左右的存储装置或逻辑IC、无引线模块的高频装置等成为应用的主流。在今后，随着安装基板的电路微细化、低成本化的发展趋势之下，随着圆片的再配线及凸块加工费用的降低，以及安装成本的降低，WLP以及DCA安装的应用将会更广泛开展起来。
 
(5)圆片级封装、直接芯片安装 

配置在芯片周边的阵列状凸块上的再配线，所形成的端子栓与焊球搭载成为圆片级封装(Wafer Level Package，WLP)，，未形成端子栓的芯片直接压合在PCB上进行的倒芯片搭载的直接芯片安装(Direct Chip Attach，DCA)，都在近期的安装技术发展中，得到重视。
 
(6)考虑环境要求的半导体封装 

21世纪中，环保给电子产品以及半导体、电子部件带来一个新的发展课题。突出的问题是废弃的电子产品中铅的溶解引起酸性雨，对地下水的污染，侵入人体内危害人体的健康。使用的树脂等所用的含卤素物的溶解或燃烧对环境生态的危害等。对IC封装技术发展来讲，无铅焊剂的高溶点化，要求半导体部件、封装的耐热性保证条件的更加严格。这种无铅化和耐热性提高，是无铅产品实现实用化过程中亟待的课题。 容－源－电－子－网－为你提供技术支持