2021年微电子封装技术发展趋势
微电子封装的技术ppt

后段封装流程
划片
装片
将制造好的半导体芯片从晶圆上分离出来, 成为独立的个体。
将独立的半导体芯片按照一定的顺序和方式 装入封装壳内。
引线键合
打胶
通过金属引线将半导体芯片的电极与封装壳 的引脚相连,实现电路连接。
用环氧树脂等材料将半导体芯片和引线进行 固定和密封,以保护内部的电路。
封装测试流程
功能测试
信号完整性
高速信号传输过程中需要考虑信号完整性,包括 信号幅度、时间、相位等因素。
时序优化
高速信号传输需要优化时序关系,确保信号传输 的稳定性和可靠性。
高性能化趋势
多核处理器
采用多核处理器技术,提高计 算速度和性能。
GPU加速
采用GPU加速技术,提高图像处 理、人工智能等应用的性能。
存储器集成
将存储器与处理器集成在同一封装 内,提高数据处理速度和性能。
陶瓷材料
具有高导热、高绝缘、高强度和化学稳定性等特点,是微电子封装中应用最广泛 的材料之一,包括氧化铝、氮化硅和碳化硅等。
塑料材料
具有成本低、易加工和重量轻等特点,是微电子封装中应用最广泛的材料之一, 包括环氧树脂、聚酰亚胺和聚醚醚酮等。
最新封装设备
自动测试设备
用于检测芯片的性能和质量,包括ATE(Automatic Test Equipment)和ETE(Electronic Test Equipment)等。
其他领域
医疗设备
微电子封装技术可以实现医疗设备的信号传输和处理,提高医 疗设备的性能和稳定性。
航空航天
微电子封装技术可以实现航空航天设备的信号传输和处理,提高 航空航天的性能和稳定性。
智能家居
微电子封装技术可以实现智能家居设备的信号传输和处理,提高 智能家居的性能和稳定性。
微电子技术发展趋势及我国发展战略

陆剑侠王效平李正孝东北微电子研究所1引言微电子技术是当今世界发展最快的技术之一,是信息化产业的基础和核心技术。
90年代以来,由于微电子技术的突破和微电子新产品的不断问世和广泛应用,使信息化产业以惊人的速度发展,信息化产业在国民生产总值(GNP)中所占份额不断提高,已成为全球主流产业。
专家预测,不久的将来,以微电子技术及其产品为主导的信息化产业将超过钢铁工业,成为世界的支柱性产业。
现在,微电子技术已成为衡量一个国家科学技术进步和综合国力的重要标志。
2国外微电子技术发展概况2.1集成电路(IC))技术现状与发展趋势集成电路(IC)出现于60年代,根据摩尔定律,每经过18~24个月,IC的集成度增长一倍;人们也发现IC的特征尺寸每隔3年减小30%,IC芯片面积增加1.5倍,Ic芯片的速度增加1.5倍,同时硅晶圆片的直径也逐渐增加,集成电路每代间隔三年。
1994年美国半导体工业协会(sIA)根据美国半导体公司的主流生产线技术发展的情况,制定了美国半导体技术发展蓝图,1997年美国SIA又根据情况变化制定了美国半导体公司先进水平生产线技术发展蓝图,如表1所示。
墨!羞垦主曼签夔莶垄垦壁圉年代1997199920012003200620092012最小特征尺寸(Ⅲ)2501801501301007050臻篇赫c)256M1G一4G16G64G256G舞蒜善曩瑟11M21M40M76M200M500M1400M溜甚昌籀釜产750120014001600200025003000金属化最多层数66.777.88.999最低供电电压(v)1.8.2.51.5.1.81.2.1.51.2.1.5o.9.1.2o6.o.9o5.o.6茎在勰尹片200300300300300450450人们正在研究摩尔定律能沿用多久,实际上它受两个因素制约:首先是商业限制,随着芯片集成度的提高,特征尺寸的缩小,生产成本几乎呈指数增长;其次是物理限制,当芯片特征尺寸进到原子量级时就会遇到统计学的问题。
微电子技术发展的新领域

微电子技术发展的新领域微电子技术是电子科学和技术的一个分支,研究并开发微型电子器件和电路。
随着科技的不断进步,微电子技术也在不断发展,涌现出许多新的领域。
本文将介绍微电子技术发展的新领域。
一、集成电路领域集成电路是微电子技术的核心领域,也是微电子技术发展的重要驱动力之一。
随着集成电路技术的进步,集成度越来越高,功耗越来越低,性能越来越强大。
现在的集成电路已经从传统的数字集成电路发展到了模拟和混合信号集成电路,满足了各种不同应用的需求。
在集成电路领域,还出现了一些新的技术和概念。
三维集成电路技术可以将电路的层数增加,提高集成度和性能。
硅基光电子集成技术将光学和电子器件集成在一起,实现了高速和高密度的光通信和传感器应用。
还有可穿戴设备和物联网等新兴应用也推动了集成电路技术的发展。
二、系统级封装领域系统级封装是将多种功能的芯片、器件和组件集成在一起,形成一个完整的系统。
随着电子设备功能的不断增加和尺寸的不断减小,对封装技术提出了更高的要求。
系统级封装技术可以提高电子设备的性能,减小体积和功耗,并提升生产效率。
现在的系统级封装技术已经发展到了2.5D和3D封装。
2.5D封装是将多个芯片穿过硅互连层互连在一起,形成一个整体。
3D封装是将多个芯片堆叠在一起,并通过垂直互连技术相连接。
这些新的封装技术可以有效地解决尺寸和功耗的问题,促进了电子设备的进一步发展。
三、量子技术领域量子计算是应用量子力学原理进行计算的一种新的计算模式。
它可以在特定的问题上实现超高速的计算。
微电子技术在量子计算机的实现中起到了关键作用,通过制备和控制量子比特实现了量子计算的基础操作。
量子通信和量子传感也是量子技术发展的重要方向。
量子通信利用了量子纠缠和量子密钥分发等原理,实现了绝对安全的通信。
量子传感利用了量子力学的精确性,实现了高灵敏度的传感器。
微电子技术在量子通信和量子传感中的应用是实现量子技术商业化的关键。
微电子技术发展的新领域主要包括集成电路、系统级封装和量子技术。
芯片封装技术的发展趋势

一
多得 多 ( 图 2) 如 。为 了适应 电路组 装密 度 的进 一步 提高 ,F Q P的引 脚 间距 目前 已从 1 7 . mm发 展 到 了 2
频率越 来越 高 ,耐温性 能越 来越 好 ,以及 引脚数 增 03 已是 Q P引脚 间距 的极 限 , 些都 限制 了组 . mm F 这
, ● ., ●n h…
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…
一
维普资讯
封 装
【 国 集 成 电 路 l 】
C h i nt na I eg r ed C icui at r t
装 密度 的提 高 。 .r 05 m引 脚间距 、0 a 3 4条 引脚 的 Q P F 已经 是 口前 电子 封 装生 产所 能 制造 Q P封装 的最 F 大值 , 若要 容 纳 更多 的 引脚 , 有 寻找 更新 的封 装 , 只 种 种迹 象表 明 Q P封 装 的发展 已走 到 了尽 头 。 F
概括起 来 ,和 Q P相 比 ,G F B A的优 点 主要有 以
下几 点 :
( ) O引线 间距 大 ( 1 ,,7 m ) 可容 纳 1I / 如 . 1 r , 0 2a 的I / O数 目大 ( 1 7 m 间距 的 B A在 2 m 边 如 .m 2 G 5m
输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片 自 身性
能 的发 挥 和与之 连接 的 印刷 电路板 ( C Pit i P B,r r nC — ciBad) ut or 的设计 和制 造 , 它是 至关 重要 的。封 因此
PPT微电子封装技术讲义

金属材料的可靠性较高,能够承 受较高的温度和压力,因此在高 集成度的芯片封装中广泛应用。
高分子材料
高分子材料在微电子封装中主要用于 绝缘、密封和塑形。常见的高分子材 料包括环氧树脂、聚酰亚胺、聚四氟 乙烯等,它们具有良好的绝缘性能和 化学稳定性。
高分子材料成本较低,加工方便,因 此在低端和大规模生产中应用较广。
板级封装
1
板级封装是指将多个芯片或模块安装在同一基板 上,并通过基板与其他器件连接的系统封装类型。
2
板级封装具有制造成本低、易于维修和更换等优 点,因此在消费电子产品中应用广泛。
3
常见的板级封装类型包括双列直插式封装 (DIP)、小外形封装(SOP)、薄型小外形封 装(TSOP)等。
系统级封装
系统级封装是指将多个芯片、模块和其他元器件集成在一个封装体内,形成一个完 整的系统的封装类型。
微电子封装技术的应用领域
通信
高速数字信号处理、 光通信、无线通信等。
计算机
CPU、GPU、内存条 等计算机硬件的封装 和互连。
消费电子
智能手机、平板电脑、 电视等消费电子产品 中的集成电路封装。
汽车电子
汽车控制单元、传感 器、执行器等部件的 封装和互连。
医疗电子
医疗设备中的传感器、 控制器、执行器等部 件的封装和互连。
详细描述
芯片贴装是将微小芯片放置在基板上的过程,通常使用粘合剂将芯片固定在基板 上,以确保芯片与基板之间的电气连接。这一步是封装工艺中的关键环节,因为 芯片的正确贴装直接影响到后续的引线键合和整体封装质量。
引线键合
总结词
引线键合是将芯片的电路与基板的电路连接起来的工艺过程。
详细描述
引线键合是通过物理或化学方法将芯片的电路与基板的电路连接起来的过程。这一步通常使用金属线或带状线, 通过焊接、超声波键合或热压键合等方式将芯片与基板连接起来,以实现电气信号的传输。引线键合的质量直接 影响着封装产品的性能和可靠性。
《微电子封装技术》课件

医疗领域
微电子封装技术为医疗设备提 供高可靠性、小型化的解决方 案,如医学影像设备、诊断仪 器等。
航空航天领域
在航空航天领域,微电子封装 技术用于制造高精度、高稳定
的导航、控制和监测系统。
先进封装技术介绍
3D封装
通过在垂直方向上堆叠 芯片,实现更小体积、 更高性能的封装方式。
晶圆级封装
将整个芯片或多个芯片 直接封装在晶圆上,具 有更高的集成度和更小
BGA封装技术案例
总结词
高集成度、高可靠性
详细描述
BGA(Ball Grid Array)封装技术是一种高集成度的封装形式,通过将芯片粘接在基板上,并在芯片 下方布设球状焊球实现电气连接。BGA封装技术具有高集成度、高可靠性和低成本的特点,广泛应用 于处理器、存储器和高速数字电路等领域。
更轻便的设备需求。
A
B
C
D
更高可靠性
随着设备使用时间的延长,封装技术需要 不断提高产品的可靠性和寿命,以满足长 期使用的需求。
更低成本
随着市场竞争的加剧,封装技术需要不断 降低成本,以提高产品的市场竞争力。
04
封装技术面临的挑战与解 决方案
技术挑战
集成度散热 、信号传输等问题。
关注法规与环保要求
及时了解和遵守各国法规与环保要求,确保 企业的可持续发展。
05
封装技术案例分析
QFN封装技术案例
总结词
小型化、薄型化、低成本
详细描述
QFN(Quad Flat Non-leaded)封装技术是一种常见的无引脚封装形式,具有小型化、薄型化和低成本的特点 。它通过将芯片直接粘接在基板上,实现芯片与基板间的电气连接。QFN封装技术广泛应用于消费电子、通信和 汽车电子等领域。
【发展】微电子技术的发展

【关键字】发展什么是集成电路和微电子学集成电路(Integrated Circuit,简称IC):一半导体单晶片作为基片,采用平面工艺,将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线所构成的电路制作在基片上所构成的一个微型化的电路或系统。
微电子技术微电子是研究电子在半导体和集成电路中的物理现象、物理规律,病致力于这些物理现象、物理规律的应用,包括器件物理、器件结构、材料制备、集成工艺、电路与系统设计、自动测试以及封装、组装等一系列的理论和技术问题。
微电子学研究的对象除了集成电路以外,还包括集成电子器件、集成超导器件等。
集成电路的优点:体积小、重量轻;功耗小、成本低;速度快、可靠性高;微电子学是一门发展极为迅速的学科,高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向;衡量微电子技术进步的标志要在三个方面:一是缩小芯片器件结构的尺寸,即缩小加工线条的宽度;而是增加芯片中所包含的元器件的数量,即扩大集成规模;三是开拓有针对性的设计应用。
微电子技术的发展历史1947年晶体管的发明;到1958年前后已研究成功一这种组件为根底的混合组件;1958年美国的杰克基尔比发明了第一个锗集成电路。
1960年3月基尔比所在的德州仪器公司宣布了第一个集成电路产品,即多谐振荡器的诞生,它可用作二进制计数器、移位寄存器。
它包括2个晶体管、4个二极管、6个电阻和4个电容,封装在0.25英寸*0.12英寸的管壳内,厚度为0.03英寸。
这一发明具有划时代的意义,它掀开了半导体科学与技术史上全新的篇章。
1960年宣布发明了能实际应用的金属氧化物—半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor ,MOSFET)。
1962年生产出晶体管——晶体管逻辑电路和发射极耦合逻辑电路;由于MOS电路在高度集成和功耗方面的优点,70年代,微电子技术进入了MOS电路时代;随着集成密度日益提高,集成电路正向集成系统发展,电路的设计也日益复杂、费事和昂贵。
微电子封装技术及发展趋势综述

和s i —A L丝 。焊点强度高可满足 7 0 微 米以上尺 寸和艰巨的焊接需要。这种焊接方式 的优点是灵 活、 方便 , 主要缺点 是 引线过 长 、 压 焊过 重 , 易 引起 短 路或失效。
图 1 微 电子封装 的级别
图2 WB技 术
1 微 电子封 装关键 技术
1 . 1 . 2 T A B技 术
技术 , 2 0 1 1 , 3 2 ( 4 ) : 1 9 7—2 0 1 .
[ 5 ]郎鹏 , 高志方, 牛 艳 红 .3 D封 装 与 硅 通孔 ( T S V) 工 艺 [ J ] . 电子工艺技术 , 2 0 0 9 , 3 0 ( 6 ) : 7 5—8 1 . [ 6 ]杨光育 , 杨建 宁 , 韩依 楠 . 电 子产 品 3 D _ - 立体 组 装技 术 [ J ] . 电子工艺技术 , 2 0 0 8 , 2 9 ( 1 ) : 3 3—3 4 . [ 7 ]张为 民, 郑红 宇 , 严伟 . 电子封装 与微组装 密闭的特点 与 发展趋势 [ J ] . 国防制造技术 , 2 0 1 0 , 2 ( 1 ) : 6 0—6 2 .
[ 2 ]高尚通 . 跨世纪 的微 电子封 装[ J ] . 半 导体情报 , 2 0 0 0 ,3 7
( 6 ) : 1 —7 .
ME MS 器件与传统的各类传感器相 比, 具有体 积小 、 重量 轻、 功耗低 、 可靠性高等特点 , 在航 空 、 航 天、 生 物 医学等 领域 都有 十分 广 阔的应 用前景 。
总之 , 微 电子封装技术是微 电子制造技术 的延 伸, 其 发展 的快慢 以及 所 达 到 的 技术 水 平 和 生 产 规 模, 直接影响整机产品或电子 系统 的发展。微 电子 封装技术的发展动力来源于电子 产品的更新换代 , 代产 品造 就一 代 技 术 , 未 来 的技 术 发展 还 会 沿 袭
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微电子封装技术发展趋势
欧阳光明(2021.03.07)
电子产品正朝着便携式、小型化、网络化和多媒体化方向发展,
这种市场需求对电路组装技术提出了相应的要求,单位体积信息
的提高(高密度)和单位时间处理速度的提高(高速化)成为促进微电
子封装技术发展的重要因素。
片式元件:小型化、高性能
片式元件是应用最早、产量最大的表面组装元件。它主要有以厚
薄膜工艺制造的片式电阻器和以多层厚膜共烧工艺制造的片式独
石电容器,这是开发和应用最早和最广泛的片式元件。
随着工业和消费类电子产品市场对电子设备小型化、高性
能、高可靠性、安全性和电磁兼容性的需求,对电子电路性能不
断地提出新的要求,片式元件进一步向小型化、多层化、大容量
化、耐高压、集成化和高性能化方向发展。在铝电解电容和钽电
解电容片式化后,现在高Q值、耐高温、低失真的高性能MLCC
已投放市场;介质厚度为10um的电容器已商品化,层数高达100
层之多;出现了片式多层压敏和热敏电阻,片式多层电感器,片
式多层扼流线圈,片式多层变压器和各种片式多层复合元件;在
小型化方面,规格尺寸从3216→2125→1608→1005发展,目前最
新出现的是0603(长0.6mm,宽0.3mm),体积缩小为原来的
0.88%。 集成化是片式元件未来的另一个发展趋势,它能减少
组装焊点数目和提高组装密度,集成化的元件可使Si效率(芯片面
积/基板面积)达到80%以上,并能有效地提高电路性能。由于不
在电路板上安装大量的分立元件,从而可极大地解决焊点失效引
起的问题。
芯片封装技术:追随IC的发展而发展
数十年来,芯片封装技术一直追随着IC的发展而发展,一代
IC就有相应一代的封装技术相配合,而SMT的发展,更加促进
芯片封装技术不断达到新的水平。
六七十年代的中、小规模IC,曾大量使用TO型封装,后来
又开发出DIP、PDIP,并成为这个时期的主导产品形式。八十年
代出现了SMT,相应的IC封装形式开发出适于表面贴装短引线
或无引线的LCCC、PLCC、SOP等结构。在此基础上,经十多年
研制开发的QFP不但解决了LSI的封装问题,而且适于使用SMT
在PCB或 其他基板上表面贴装,使QFP终于成为SMT主导电子
产品并延续至今。为了适应电路组装密度的进一步提高,QFP的
引脚间距目前已从1.27mm发展到了 0.3mm 。由于引脚间距不断
缩小,I/O数不断增加,封装体积也不断加大,给电路组装生产带
来了许多困难,导致成品率下降和组装成本的提高。另一方面由
于受器件引 脚框架加工精度等制造技术的限制0.3mm已是QFP
引脚间距的极限,这都限制了组装密度的提高。于是一种先进的
芯片封装BGA(Ball Grid Array)应运而生,BGA是球栅阵列的英
文缩写,它的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装
下面,引线间距大,引线长度短。BGA技术的优 点是可增加I/O
数和间距,消除QFP技术的高I/O数带来的生产成本和可靠性问
题。
BGA的兴起和发展尽管解决了QFP面临的困难,但它仍然不
能满足电子产品向更加小型、更多功能、更高可靠性对电路组件
的要求,也不能满足硅集成技术 发展对进一步提高封装效率和进
一步接近芯片本征传输速率的要求,所以更新的封装CSP(Chip
Size Package)又出现了,它的英文含义是封装尺寸与裸芯片相同或
封装尺寸比裸芯片稍大。日本电子工业协会对CSP规定是芯片面
积与封装尺寸面积之比大于 80%。CSP与BGA结构基本一样,只
是锡球直径和球中心距缩小了、更薄了,这样在相同封装尺寸时
可有更多的I/O数,使组装密度进一步提高,可以说 CSP是缩小
了的BGA。
CSP之所以受到极大关注,是由于它提供了比BGA更高的组装密
度,而比采用倒装片的板极组装密度低。但是它的组装工艺却不
像倒装片那么复杂,没有倒装片 的裸芯片处理问题,基本上与
SMT的组装工艺相一致,并且可以像SMT那样进行预测和返
工。正是由于这些无法比拟的优点,才使CSP得以迅速发展并进
入实 用化阶段。目前日本有多家公司生产CSP,而且正越来越多
地应用于移动电话、数码录像机、笔记本电脑等产品上。
从CSP近几年的发展趋势来看,CSP将取代QFP成为高I/O
端子IC封装的主流。
为了最终接近IC本征传输速度,满足更高密度、更高功能和
高可靠性的电路组装的要求,还必须发展裸芯片(Bare chip)技术。
从1997年以来裸芯片的年增长率已达到30%之多,发展较为
迅速的裸芯片应用包括计算机的相关部件,如微处理器、高速内
存和硬盘驱动器等。除此之 外,一些便携式设备,如电话机和传
呼机,也可望于近期大量使用这一先进的半导体封装技术。最终
所有的消费电子产品由于对高性能的要求和小型化的发展趋势,
也将大量使用裸芯片技术。表2是引脚数都为160的QFP、
CSP、 Bare chip在外形、尺寸上的比较。
从表中可以看出若以0.65mmQFP(160pin)面积为1,则同样引
脚CSP,其占用面积为0.17,而采用Bare chip其占用面积仅为
0.12。元器件的缩小则可以大大推进电子产品体积的缩小,以移
动电话为例,90年代重220g,而现在最轻的已达57克,可以很
容易地放进上衣口袋里。
微组装:新一代组装技术
微组装技术是90年代以来在半导体集成电路技术、混合集成
电路技术和表面组装技术(SMT)的基础上发展起来的新一代电子
组装技术。
微组装技术是在高密度多层互连基板上,采用微焊接和封装
工艺组装各种微型化片式元器件和半导体集成电路芯片,形成高
密度、高速度、高可靠的三维立体机构的高级微电子组件的技
术。
多芯片组件(MCM)就是当前微组装技术的代表产品。它将多
个集成电路芯片和其他片式元器件组装在一块高密度多层互连基
板上,然后封装在外壳内,是电路组件功能实现系统级的基础。
MCM采用DCA(裸芯片直接安装技术)或CSP,使电路图形线宽
达到几微米到几十微米的等级。在MCM的基础上设计与外部电
路连接的扁平引线,间距为0.5mm,把几块MCM借助SMT组装
在普通的PCB上就实现了系统或系统的功能。
当前MCM已发展到叠装的三维电子封装(3D),即在二维
X、Y平面电子封装(2D)MCM基础上,向Z方向,即空间发展的
高密度电子封装技术,实现3D,不但使电子产品密度更高,也使
其功能更多,传输速度更快,性能更好,可靠性更好,而电子系
统相对成本却更低。
对MCM发展影响最大的莫过于IC芯片。因为MCM高成品
率要求各类IC芯片都是良好的芯片(KGD),而裸芯片无论是生产
厂家还是使用者都难以全面测试老化筛选,给组装MCM带来了
不确定因素。
CSP的出现解决了KGD问题,CSP不但具有裸芯片的优点,
还可像普通芯片一样进行测试老化筛选,使MCM的成品率才有
保证,大大促进了MCM的发展和推广应用。
目前MCM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。
裸芯片技术主要形式
裸芯片技术有两种主要形式:一种是COB技术,另一种是倒
装片技术(Flip chip) 。
COB技术
用COB技术封装的裸芯片是芯片主体和I/O端子在晶体上方,
在焊接时将此裸芯片用导电/导热胶粘接在PCB上,凝固后,用
Bonder 机将金属丝(Al或Au)在超声、热压的作用下,分别连接在
芯片的I/O端子焊区和PCB相对应的焊盘上,测试合格后,再封
上树脂胶。 与其它封装技术 相比,COB技术有以下优点:价
格低廉;节约空间;工艺成熟。COB技术也存在不足,即需要另
配焊接机及封装机,有时速度跟不上;PCB贴片对环境要求更 为
严格;无法维修等。
Flip chip 技术
Flip chip,又称为倒装片,与COB相比,芯片结构和I/O
端(锡球)方向朝下,由于I/O引出端分布于整个芯片表面,故在封
装密度和处理速度上 Flip chip已达到顶峰,特别是它可以采用类
似SMT技术的手段来加工,故是芯片封装技术及高密度安装的最
终方向。90年代,该技术已在多种行业的电子产品中 加以推广,
特别是用于便携式的通信设备中。
裸芯片技术是当今最先进的微电子封装技术。随着电子产品
体积的进一步缩小,裸芯片的应用将会越来越广泛。