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微电子封装的现状与发展趋势
来源: | 作者:anscos | 发布时间: 2016-12-29 | 9067 次浏览 | 分享到:
    近年来,各种各样的电子产品已经在工业、农业、国防和日常生活中得到了广泛的应用。伴随着电子科学技术的蓬勃发展,使得微电子工业发展迅猛,这很大程度上是得益于微电子封装技术的高速发展。当今全球正迎来以电子计算机为核心的电子信息技术时代,随着它的发展,越来越要求电子产品要具有高性能、多功能、高可靠、小型化、薄型化、便捷化以及将大众化普及所要求的低成等特点。这样必然要求微电子封装要更好、更轻、更薄、封装密度更高,更好的电性能和热性能,更高的可靠性,更高的性能价格比。
    一、微电子封装的概述
  1、微电子封装的概念
  微电子封装是指利用膜技术及微细加工技术,将芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘贴固定及连接,引出连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。在更广的意义上讲,是指将封装体与基板连接固定,装配成完整的系统或电子设备,并确定整个系统综合性能的工程。
  2、微电子封装的目的
  微电子封装的目的在于保护芯片不受或少受外界环境的影响,并为之提供一个良好的工作条件,以使电路具有稳定、正常的功能。
  3、微电子封装的技术领域
  微电子封装技术涵盖的技术面积广,属于复杂的系统工程。它涉及物理、化学、化工、材料、机械、电气与自动化等各门学科,也使用金属、陶瓷、玻璃、高分子等各种各样的材料,因此微电子封装是一门跨学科知识整合的科学,整合了产品的电气特性、热传导特性、可靠性、材料与工艺技术的应用以及成本价格等因素,以达到最佳化目的的工程技术。
  在微电子产品功能与层次提升的追求中,开发新型封装技术的重要性不亚于电路的设计与工艺技术,世界各国的电子工业都在全力研究开发,以期得到在该领域的技术领先地位。
  4、微电子封装的功能
  微电子封装所实现的功能主要有四点:
  传递电能,主要是指电源电压的分配和导通。
  传递的电路信号,主要是将电信号的延迟尽可能减小,在布线时应尽可能使信号与芯片的互连路径以及通过封装的I/O接口引出的路径达到最短。
  提供散热途径,主要是指各种封装都要考虑元器件、部件长期工作时如何将聚集的热量散出的问题。
  结构保护与支持,主要是指封装可为连接部件提供牢固可靠的机械支撑,并能适应各种工作环境和条件的变化。
  5、微电子封装的技术层次
  微电子封装通常有四个层次:
  第一层次:是指把电路芯片与封装基板或引脚架之间的粘贴固定、电路连线与封装保护的工艺,使之成为易于取放输送,并可与下一层次组装进行连接的模块元件。
  第二层次:将数个第一层次完成的封装与其他电子元器件组成一个电路卡的工艺。
  第三层次:将数个第二层次完成的封装组装成的电路卡组合在一个主电路板上使之成为一个部件或子系统的工艺。
  第四层次:将数个子系统组装成为一个完成电子产品的工艺过程。
  在芯片上的电路元器件间的连线工艺也称为零级层次的封装,因此封装工程也可以用五个层次区分。
  6、微电子封装的分类
  按照封装中组合电路芯片的数目,微电子封装可分为单芯片封装(SCP)与多芯片封装(MCP)两大类,MCP指层次较低的多芯片封装,而MCM指层次较高的多芯片封装。
  按照密封的材料区分,可分为以高分子材料(即塑料)和陶瓷为主的种类。陶瓷封装的热性质稳定,热传导性能优良,对水分子渗透有良好的阻隔能力,因此是主要的高可靠性封装方法;塑料封装具有工艺自动化、低成本、薄型化封装等优点,因此塑料封装是目前市场最常采用的技术。
  按照器件与电路板互连方式,封装可分为引脚插入型(PTH)和表面贴装型(SMT)两大类。PTH器件的引脚为细针状或薄板状金属,以供插入底座或电路板的导孔中进行焊接固定;SMT器件则先粘贴于电路板上再以焊接固定,它具有海鸥翅型、钩型、直柄型的金属引脚,或电极凸块引脚(也称为无引脚化器件)。
  依据引脚分布形态区分,封装元器件有单边引脚、双边引脚、四边引脚与底部引脚等4种。常见的单边引脚有单列式封装(SIP)与交叉引脚式封装(ZIP);双边引脚元器件有双列式封装(DIP)、小型化封装(SOP)等;四边引脚有四边扁平封装(QFP)、底部引脚有金属罐式(MCP)与点阵列式封装(PGA)。
  由于产品小型化以及功能提升的需求和工艺技术的进步,封装的形式和内部结构也有许多不同的变化。
  7、微电子封装的材料
  微电子封装所使用的材料包括金属、陶瓷、玻璃、高分子等,金属主要为电热传导材料,陶瓷与玻璃为陶瓷封装基板的主要成分,玻璃同时为重要的密封材料,塑料封装利用高分子树脂进行元器件与外壳的密封,高分子材料也是许多封装工艺的重要添加物。材料的使用与选择是由封装的电热性质、可靠性、技术与工艺、成本价格的需求有关。
  二、微电子封装的技术要求
  随着微电子产业的迅速发展,微电子封装技术也不断的发展与进步。
  1、小型化
  微电子封装技术朝着超小型化的方向发展,出现了与芯片尺寸大小相同的超小型化封装形式,即晶圆级封装技术(WLP)。而低成本、高质量、短交货期、外形尺寸符合国际标准都是小型化的必需的条件。
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