1、第第7章章 现代微电子封装技术现代微电子封装技术7.1 概概 述述7.2 微电子封装的作用微电子封装的作用7.3 现代微电子封装技术的分类现代微电子封装技术的分类7.4 插装元器件封装技术插装元器件封装技术7.5 表面组装元器件封装技术表面组装元器件封装技术7.6 球栅阵列封装技术球栅阵列封装技术（BGA）7.7 芯片尺寸封装技术（芯片尺寸封装技术（CSP）7.8 其它现代微电子封装技术其它现代微电子封装技术7.9 微电子封装技术的现状微电子封装技术的现状 7.1 现代微电子封装技术概述现代微电子封装技术概述7.1.1 现代微电子封装基本概念现代微电子封装基本概念 在现代微电子器件制作过程中，
2、有前道工序和后道在现代微电子器件制作过程中，有前道工序和后道工序之分，二者以硅圆片切分成芯片为界，在此之前工序之分，二者以硅圆片切分成芯片为界，在此之前为前道工序，之后为后道工序。为前道工序，之后为后道工序。电子封装电子封装（packaging）通常是在后道工序中完成）通常是在后道工序中完成的，其定义为：利用膜技术和微连接技术，将微电子的，其定义为：利用膜技术和微连接技术，将微电子器件及其它构成要素在框架或基板上布置、固定及连器件及其它构成要素在框架或基板上布置、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，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构成整
3、体立体结构的工艺。1958年发明的第一块集成电路，含有2个晶体管和1个电阻，掀开了微电子封装的历史篇章。7.1.2 现代微电子封装技术的发展历程现代微电子封装技术的发展历程 近近50年来，封装技术日新月异，先后经历了年来，封装技术日新月异，先后经历了4次重大发展：次重大发展：20世纪世纪70年代，年代，为适应中、大规模为适应中、大规模集成电路集成电路的迅速发展，的迅速发展，发展了双列直插式引线封装技术发展了双列直插式引线封装技术(DIP)；20世纪世纪80年代，随着年代，随着SMC/SMD的批量生产，发展了表面组的批量生产，发展了表面组装技术装技术(SMT)；20世纪世纪90年代，随着超大规模
4、集成电路的发展，发展了球年代，随着超大规模集成电路的发展，发展了球栅阵列为代表的封装技术栅阵列为代表的封装技术(BGA)；进入进入21世纪，随着多芯片组件世纪，随着多芯片组件(MCM)的开发应用，产生了的开发应用，产生了以系统封装以系统封装(SIP)为代表的最新一代封装形式，把半导体封装为代表的最新一代封装形式，把半导体封装技术引人一个全新的时代。技术引人一个全新的时代。微电子封装技术的发展趋势微电子封装技术的发展趋势表表7-l 半导体微电子封装技术的进展半导体微电子封装技术的进展七十年代七十年代八十年代八十年代九十年代九十年代2000年年2005年年芯片连接芯片连接WB(丝焊丝焊)WBWBF
5、C(倒装焊倒装焊)FC装配方式装配方式DIPSMTBGA-SMTBGA-SMTBGA-SMT无源元件无源元件C-分立分立C-分立分立C-分立分立C-分立组合分立组合集成集成基板基板有机有机有机有机有机有机DCA基板基板SLIM封装层次封装层次333ll元件类型数元件类型数5-105-105-105-101硅效率硅效率(芯片占基板芯片占基板)面积比面积比27102575 7.2 现代微电子封装的作用现代微电子封装的作用 7.2.1微电子封装技术的重要性微电子封装技术的重要性 封装的封装的IC有诸多好处，如可对脆弱敏感的有诸多好处，如可对脆弱敏感的IC芯片芯片加以保护，易于进行测试，易于传送，易于
6、返工及返加以保护，易于进行测试，易于传送，易于返工及返修，引脚便于实行标准化进而适于装配，还可改善修，引脚便于实行标准化进而适于装配，还可改善IC的热失配，等。的热失配，等。随着整机和系统的小型化、高性能、高密度和高可随着整机和系统的小型化、高性能、高密度和高可靠性要求，电子封装对系统的影响已变得和芯片一样靠性要求，电子封装对系统的影响已变得和芯片一样重要。封装成本在器件总成本中所占的比重也越来越重要。封装成本在器件总成本中所占的比重也越来越高，并有继续发展的趋势。高，并有继续发展的趋势。7.2.2 封装的功能封装的功能 微电子封装通常有微电子封装通常有5种功能：种功能：电源分配、信号分配、散
7、热通道、机械支撑和保电源分配、信号分配、散热通道、机械支撑和保护作用。护作用。（1）电源分配电源分配 电子封装首先要能接通电源，使芯片与电路流通电电子封装首先要能接通电源，使芯片与电路流通电流。其次，电子封装的不同部位所需的电源有所不同流。其次，电子封装的不同部位所需的电源有所不同，要能将不同部位的电源分配恰当以减少电源的不必，要能将不同部位的电源分配恰当以减少电源的不必要损耗，这在多层布线基板上更为重要。同时还要考要损耗，这在多层布线基板上更为重要。同时还要考虑接地线分配问题。虑接地线分配问题。（2）信号分配）信号分配 为使电信号延迟尽可能减小，在布线时应尽可能使为使电信号延迟尽可能减小，在
8、布线时应尽可能使信号线与芯片的互连路径及通过封装的信号线与芯片的互连路径及通过封装的I/O引出的路引出的路径达到最短，对于高频信号还应考虑信号间的串扰以径达到最短，对于高频信号还应考虑信号间的串扰以进行合理的信号分配布线。进行合理的信号分配布线。（3）散热通道）散热通道 各种电子封装都要考虑器件、部件长期工作时如何各种电子封装都要考虑器件、部件长期工作时如何将聚集的热量散出问题。不同的封装结构和材料具有将聚集的热量散出问题。不同的封装结构和材料具有不同的散热效果，对于功耗大的电子封装还应考虑附不同的散热效果，对于功耗大的电子封装还应考虑附加热沉或使用强制风冷、水冷方式，以达到在使用温加热沉或使
9、用强制风冷、水冷方式，以达到在使用温度要求的范围内系统能正常工作。度要求的范围内系统能正常工作。(4)机械支撑机械支撑 电子封装可为芯片和其他部件提供牢固可靠的机械电子封装可为芯片和其他部件提供牢固可靠的机械支撑，还能在各种工作环境和条件变化时与之相匹配支撑，还能在各种工作环境和条件变化时与之相匹配。(5)保护作用保护作用 半导体芯片制造出来，在没有将其封装之前，始终半导体芯片制造出来，在没有将其封装之前，始终都处于周围环境的威胁之中。在使用中，有的环境条都处于周围环境的威胁之中。在使用中，有的环境条件极为恶劣，更需要对芯片严加保护。完成电子封装件极为恶劣，更需要对芯片严加保护。完成电子封装以
10、后，提供了对芯片的保护，这对芯片来说显得尤为以后，提供了对芯片的保护，这对芯片来说显得尤为重要。重要。7.3 现代微电子封装技术的分类现代微电子封装技术的分类 7.3.1 封装分级封装分级 7.3.2 封装分类封装分类 按安装到按安装到PCB上的方式分为通孔插装和表面组装两大上的方式分为通孔插装和表面组装两大类型类型 7.4 插装元器件的封装技术插装元器件的封装技术 7.4.1概述概述 插装元器件按外形结构分类，有圆柱形外壳封装插装元器件按外形结构分类，有圆柱形外壳封装(TO)、矩形单列直插式引线封装、矩形单列直插式引线封装(SIP)、双列直插式、双列直插式引线封装引线封装(DIP)和阵列网格
11、引脚封装和阵列网格引脚封装(PGA)等。这些封等。这些封装的外形不断缩小，又形成各种小外形封装。装的外形不断缩小，又形成各种小外形封装。插装元器件按材料分类，有金属封装、陶瓷封装和插装元器件按材料分类，有金属封装、陶瓷封装和塑料封装等。塑料封装等。各类插装元器件封装的引脚中心距多为各类插装元器件封装的引脚中心距多为2.54mm，DIP已形成已形成464个引脚的系列化产品。个引脚的系列化产品。PGA能适应能适应LSI芯片封装的要求，芯片封装的要求，I/O数列达数百个。数列达数百个。7.4.2 SIP和和DIP的封装技术的封装技术 单列直插式封装（单列直插式封装（SIP），其引脚数为），其引脚数为
12、223个，引个，引脚从一个侧面引出，排列成一条直线。其中锯齿型单脚从一个侧面引出，排列成一条直线。其中锯齿型单列直插式封装列直插式封装(ZIP)的管脚排列成锯齿型，可提高管的管脚排列成锯齿型，可提高管脚密度。脚密度。双列直插式封装（双列直插式封装（DIP），其引脚数一般不超过），其引脚数一般不超过100个，引脚从一个侧面引出，并排列成两条直线。个，引脚从一个侧面引出，并排列成两条直线。SIP、DIP引脚需要插入引脚需要插入PCB的通孔内进行钎焊，的通孔内进行钎焊，其钎焊方法见第其钎焊方法见第3章。当装配到章。当装配到PCB上时呈侧立状，上时呈侧立状，故其所占的空间相对较大。故其所占的空间相对较
13、大。DIP封装的8086处理器DIP封装的主板BIOS芯片 7.4.3 PGA的封装技术的封装技术 阵列网格引脚封装（阵列网格引脚封装（PGA），在其底面的垂直引脚），在其底面的垂直引脚呈阵列状排列，既可采用通孔插装，也可采用表面贴呈阵列状排列，既可采用通孔插装，也可采用表面贴装。装。通孔插装型通孔插装型PGA引脚长引脚长34mm，表面贴装型，表面贴装型PGA引脚长引脚长1.52mm。PGA基板多数是陶瓷，少数为环基板多数是陶瓷，少数为环氧树脂或塑料基板。通常，引脚中心距为氧树脂或塑料基板。通常，引脚中心距为2.54mm，引脚数引脚数64447。还有一种引脚中心距为还有一种引脚中心距为1.27
14、mm的短的短引脚表面贴装型引脚表面贴装型PGA，采用碰焊方法进行封装。，采用碰焊方法进行封装。PGA的特点：的特点：（1）插拔操作更方便，可靠性高；）插拔操作更方便，可靠性高；（2）可适应更高的频率。）可适应更高的频率。图7-6 PGA封装示意图 7.5 表面组装元器件的封装技术表面组装元器件的封装技术 7.5.1 概述概述 表面组装元器件表面组装元器件(SMC或或SMD)是是 SMT的基础。的基础。20世纪世纪5060年代，出现了厚、薄膜混合集成电路（年代，出现了厚、薄膜混合集成电路（HIC）的安装。对）的安装。对于一个复杂电子线路，难以制作大面积的平整陶瓷基板，往于一个复杂电子线路，难以制
15、作大面积的平整陶瓷基板，往往采用多块往采用多块HIC的陶瓷基板安装片式电阻、电感及晶体管、的陶瓷基板安装片式电阻、电感及晶体管、IC芯片，再拼装成大块的基板，这就使芯片，再拼装成大块的基板，这就使HIC的体积、重量、的体积、重量、成本、可靠性及生产效率受到很大限制。成本、可靠性及生产效率受到很大限制。20世纪世纪60年代，荷兰菲利普公司研制出纽扣状年代，荷兰菲利普公司研制出纽扣状IC，其引脚，其引脚分布在封装体的两边并呈海鸥翼状，引脚中心距为分布在封装体的两边并呈海鸥翼状，引脚中心距为1.27mm时时可达可达2832只引脚只引脚，他们，他们采用表面安装方式生产电子表。这采用表面安装方式生产电子
16、表。这种封装结构后来发展成为小外形封装种封装结构后来发展成为小外形封装 IC(SOP)。7.5.2 主要主要SMD的封装技术的封装技术 1、SOP/SOIC封装封装 SOP即小外形封装，以后逐渐派生出即小外形封装，以后逐渐派生出SOJ（J型引脚小型引脚小外形封装）、外形封装）、TSOP（薄小外形封装）、（薄小外形封装）、VSOP（甚小外（甚小外形封装）、形封装）、SSOP（缩小型（缩小型SOP）、）、TSSOP（薄的缩小型（薄的缩小型SOP）及）及SOT（小外形晶体管）、（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电（小外形集成电路）等。路）等。2.芯片载体封装芯片载体封装 芯片载体芯片载体(chi
17、p carrier)或或quad的封装，四边都有管的封装，四边都有管脚，对高引脚数器件来说是较好的选择。如脚，对高引脚数器件来说是较好的选择。如LCC(lead chip carrier)，LLCC(leadless chip carrier)用于区分管脚类型。用于区分管脚类型。PLCC(plastic leaded chip carrier)是最常见的塑料四边封装。是最常见的塑料四边封装。3.四侧引脚扁平封装四侧引脚扁平封装 四侧引脚扁平封装（四侧引脚扁平封装（QFP），或称为四方扁平封装），或称为四方扁平封装，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼状或，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼状或J型等。该技术型等
18、。该技术实现的实现的CPU芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数一般都在脚数一般都在100以上。以上。QFP封装具有以下特点：封装具有以下特点：（1）封装）封装CPU时操作方便，可靠性高；时操作方便，可靠性高；（2）封装外形尺寸较小，寄生参数减小，适合高频）封装外形尺寸较小，寄生参数减小，适合高频应用；应用；（3）适合用）适合用SMT表面组装技术在表面组装技术在PCB上安装布线上安装布线 7.6 球栅阵列封装技术球栅阵列封装技术(BGA)7.6.1 BGA的基本概的
19、基本概念、特点和封装类型念、特点和封装类型 BGA封装方式是在封装方式是在管壳底面或上表面焊管壳底面或上表面焊有许多球状凸点，通有许多球状凸点，通过这些焊料凸点实现过这些焊料凸点实现封装体与基板之间互封装体与基板之间互连的一种先进封装技连的一种先进封装技术。术。BGA封装具有以下特点：封装具有以下特点：（1）I/O数较多；数较多；（2）提高贴装成品率，降低成本；）提高贴装成品率，降低成本；（3）BGA阵列焊球与基板的接触面大、短，有利于散热；阵列焊球与基板的接触面大、短，有利于散热；（4）BGA阵列焊球的引脚很短，缩短了信号的传输路径，阵列焊球的引脚很短，缩短了信号的传输路径，减小引线电感、电
20、阻，改善了电路的性能；减小引线电感、电阻，改善了电路的性能；（5）明显地改善了）明显地改善了I/O端的共面性，极大地减小了组装过程端的共面性，极大地减小了组装过程 中因共面性差而引起的损耗中因共面性差而引起的损耗；（6）BGA适用于适用于MCM封装，能够实现封装，能够实现MCM的高密度、高的高密度、高 性能；性能；（7）BGA和和BGA都比细节距的脚形封装的都比细节距的脚形封装的IC牢固可靠。牢固可靠。BGA封装技术又可分为封装技术又可分为5大类：大类：（1）PBGA（plastic BGA）基板：一般为）基板：一般为24层有机材层有机材 料构成的多层板（料构成的多层板（Intel系列系列CP
21、U中，中，Pentium II，III，IV处理器均采用这种封装形式）处理器均采用这种封装形式）（2）CBGA（ceramic BGA）基板：即陶瓷基板，芯片与）基板：即陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片（基板间的电气连接通常采用倒装芯片（Flip Chip，简称，简称FC）的安装方式（）的安装方式（Intel系列系列CPU中，中，Pentium II，III，IV处理器均采用这种封装形式）；处理器均采用这种封装形式）；（3）FCBGA（flip chip BGA）基板：硬质多层基板；）基板：硬质多层基板；（4）TBGA（tape BGA）基板：基板为带状软质的）基板：基板为带状
22、软质的1-2层层PCB电路板；电路板；（5）CDPBGA（carity down PBGA）基板：指封装中央）基板：指封装中央有方形低陷的芯片区（又称空腔区）。有方形低陷的芯片区（又称空腔区）。7.6.2 BGA的封装技术的封装技术BGA主要结构分为三部分：主体基板、芯片和封装封装 7.7 芯片尺寸封装技术（芯片尺寸封装技术（CSP）芯片尺寸封装技术芯片尺寸封装技术CSP(chip size package)，它减小了芯，它减小了芯片封装外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封装尺寸就片封装外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封装尺寸就有多大。封装后的有多大。封装后的IC尺寸边长不大于芯片的尺寸边长
23、不大于芯片的1.2倍，倍，IC面面积只比晶粒尺寸不超过积只比晶粒尺寸不超过1.4倍。倍。CSP封装具有以下特点：封装具有以下特点：（1）组装面积小，约为相同引脚数）组装面积小，约为相同引脚数QFP的的1/4；（2）高度小，可达）高度小，可达1mm；（3）易于贴装，球中心距为）易于贴装，球中心距为0.8mm和和1mm时，贴装公差时，贴装公差0.3mm；（4）电性能好、阻抗低、干扰小、噪声低、屏蔽效果好；）电性能好、阻抗低、干扰小、噪声低、屏蔽效果好；（5）高导热性。）高导热性。图7-14 CSP 与QFP、BGA的外形比较 CSP封装可分为四类：封装可分为四类：（1）Lead Frame Typ
24、e(传统导线架形式传统导线架形式)，引线框架式，引线框架式CSP 是由日本的是由日本的Fujitsu 公司研制开发的一种芯片上引线公司研制开发的一种芯片上引线的封装形式的封装形式,因此也被称之为因此也被称之为LOC(Lead On Chip)形形CSP。通常情况下分为。通常情况下分为Tape-LOC 型和型和MF-LOC 型型(Multi-frame-LOC)两种形式两种形式,其基本结构如图其基本结构如图7-14 所示。所示。（2）刚性基板封装（）刚性基板封装（Rigid Substrate Interposer）由日本由日本Toshiba公司开发的这类公司开发的这类CSP封装封装,实际上是一
25、种陶瓷基板实际上是一种陶瓷基板薄型封装。它主要由芯片、氧化铝基板、铜（薄型封装。它主要由芯片、氧化铝基板、铜（Au）凸点）凸点和树脂构成。通过倒装焊、树脂填充和打印和树脂构成。通过倒装焊、树脂填充和打印3个步骤完成个步骤完成。它的封装效率（芯片与基板面积之比）可达到。它的封装效率（芯片与基板面积之比）可达到75，是，是相同尺寸的相同尺寸的 TQFP的的2.5倍。倍。（3）柔性基板封装（）柔性基板封装（Flex Circuit Interposer）由美国由美国Tessera公司开发的这类公司开发的这类CSP封装的基本结构如图封装的基本结构如图2所示。所示。主要由主要由IC芯片、载带（柔性体）、
26、粘接层、凸点（铜芯片、载带（柔性体）、粘接层、凸点（铜/镍镍）等构成。载带是用聚酰亚胺和铜箔组成。它的主要特点）等构成。载带是用聚酰亚胺和铜箔组成。它的主要特点是结构简单，可靠性高，安装方便，可利用原有的是结构简单，可靠性高，安装方便，可利用原有的TAB（Tape Automated Bonding）设备焊接。）设备焊接。（4）圆片级）圆片级CSP封装（封装（Wafer-Level Package）由由ChipScale公司开发的此类封装。它是在圆片前道工序完公司开发的此类封装。它是在圆片前道工序完成后，直接对圆片利用半导体工艺进行后续组件封装，利成后，直接对圆片利用半导体工艺进行后续组件封装
27、，利用划片槽构造周边互连，再切割分离成单个器件。用划片槽构造周边互连，再切割分离成单个器件。WLP主要包括两项关键技术即再分布技术和凸焊点制作技术。主要包括两项关键技术即再分布技术和凸焊点制作技术。它有以下特点：相当于裸片大小的小型组件（在最后工它有以下特点：相当于裸片大小的小型组件（在最后工序切割分片）；以圆片为单位的加工成本（圆片成本率序切割分片）；以圆片为单位的加工成本（圆片成本率同步成本）；加工精度高（由于圆片的平坦性、精度的同步成本）；加工精度高（由于圆片的平坦性、精度的稳定性）。稳定性）。7.8 其它现代微电子封装技术其它现代微电子封装技术 7.8.1 多芯片封装技术多芯片封装技术
28、 为解决单一芯片集成度低和功能不够完善的问题，把为解决单一芯片集成度低和功能不够完善的问题，把多个高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多层多个高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多层互联基板上用互联基板上用SMD技术组成多种多样技术组成多种多样 的电子模块系统，的电子模块系统，从而出现从而出现MCM(multi chip model，多芯片模块系统，多芯片模块系统)，它，它是电路组件功能实现系统级的基础。是电路组件功能实现系统级的基础。MCM具有以下特点：具有以下特点：（1）封装延迟时间缩小，易于实现模块高速化；）封装延迟时间缩小，易于实现模块高速化；（2）缩小整机）缩小整机/模块
29、的封装尺寸和重量；模块的封装尺寸和重量；（3）系统可靠性大大提高。）系统可靠性大大提高。7.8.2 圆片级封装技术（圆片级封装技术（Wafer Level Chip Size Package Technology）圆片级封装技术是以圆片为加工对象，直接在圆片级封装技术是以圆片为加工对象，直接在圆片上同时对众多芯片进行封装、老化、测试，圆片上同时对众多芯片进行封装、老化、测试，其封装的全过程都在圆片生产厂内运用芯片的制其封装的全过程都在圆片生产厂内运用芯片的制造设备完成，使芯片的封装、老化、测试完全融造设备完成，使芯片的封装、老化、测试完全融合在圆片生产流程之中。封装好的圆片经切割所合在圆片生产
30、流程之中。封装好的圆片经切割所得到的单个得到的单个IC芯片，可直接贴装到基板或印制电芯片，可直接贴装到基板或印制电路板上。路板上。圆片级圆片级封装封装成本低。成本低。第一，它是以批量生产工艺进行制造的；第一，它是以批量生产工艺进行制造的；第二，圆片级第二，圆片级封装封装生产设施的费用低，因为它充分利生产设施的费用低，因为它充分利用了圆片的制造设备，无须投资另建用了圆片的制造设备，无须投资另建封装封装生产线；生产线；第三，圆片级第三，圆片级封装封装的芯片设计和的芯片设计和封装封装设计可以统一考设计可以统一考虑、同时进行，这将提高设计效率，减少设计费用；虑、同时进行，这将提高设计效率，减少设计费用
31、；第四，圆片级第四，圆片级封装封装从芯片制造、从芯片制造、封装封装到产品发往用户到产品发往用户的整个过程中，中间环节大大减少，周期缩短很多，这的整个过程中，中间环节大大减少，周期缩短很多，这必将导致成本的降低。必将导致成本的降低。此外，应注意圆片级此外，应注意圆片级封装封装的成本与每个圆片上的芯片的成本与每个圆片上的芯片数量密切相关。圆片上的芯片数越多，圆片级数量密切相关。圆片上的芯片数越多，圆片级封装封装的成的成本也越低。本也越低。CSP封装适用于脚数少的封装适用于脚数少的IC，如内存条和便携电子产品。，如内存条和便携电子产品。未来则将大量应用在信息家电、数字电视、电子书、无线未来则将大量应
32、用在信息家电、数字电视、电子书、无线 网络、网络、ADSL手机芯片、蓝牙（手机芯片、蓝牙（Bluetooth）等新兴产品）等新兴产品中。中。圆片级圆片级封装封装主要采用薄膜再分布技术、凸点技主要采用薄膜再分布技术、凸点技术等两大基础技术。前者用来把沿芯片周边分布术等两大基础技术。前者用来把沿芯片周边分布的铝焊区转换为在芯片表面上按平面阵列形式分的铝焊区转换为在芯片表面上按平面阵列形式分布的凸点焊区。后者用于在凸点焊区上制作凸点布的凸点焊区。后者用于在凸点焊区上制作凸点，形成焊球阵列。，形成焊球阵列。1.薄膜再分布技术薄膜再分布技术 薄膜再分布技术是指在薄膜再分布技术是指在IC圆片上，将各个芯片
33、圆片上，将各个芯片按周边分布的按周边分布的I/O铝焊区，通过薄膜工艺的再布线铝焊区，通过薄膜工艺的再布线，变换成整个芯片上的阵列分布焊区并形成焊料，变换成整个芯片上的阵列分布焊区并形成焊料凸点的技术。凸点的技术。薄膜再分布技术的具体工艺过程比较复杂，而且薄膜再分布技术的具体工艺过程比较复杂，而且随着随着IC芯片的不同而有所变化，但一般都包含以下芯片的不同而有所变化，但一般都包含以下几个基本的工艺步骤：几个基本的工艺步骤：在在IC圆片上涂复金属布线层间介质材料；圆片上涂复金属布线层间介质材料；沉积金属薄膜并用光刻方法制备金属导线和所沉积金属薄膜并用光刻方法制备金属导线和所连接的凸点焊区。连接的凸
34、点焊区。IC芯片周边分布、小至几十微米芯片周边分布、小至几十微米的铝焊区就转成阵列分布的几百微米大的凸点焊区的铝焊区就转成阵列分布的几百微米大的凸点焊区，且铝焊区和凸点焊区之间有金属导线相连接；，且铝焊区和凸点焊区之间有金属导线相连接；在凸点焊区沉积在凸点焊区沉积UBM(凸点下金属层凸点下金属层)；在在UBM上制作焊料凸点。上制作焊料凸点。2.凸点技术凸点技术 焊料凸点通常为球形，制备凸点的方法有三种：焊料凸点通常为球形，制备凸点的方法有三种：应用预制焊球应用预制焊球丝网印刷丝网印刷电化学沉积电化学沉积(电镀电镀)电镀焊料凸点工艺流程：电镀焊料凸点工艺流程：Starting Point；Ste
35、p1:Evaporation of Cr+Cu UBM(or Ti/W+Cu or Ti+Cu)蒸发蒸发Cr+Cu UBMStep2:Patterning of thick photoresist 涂光刻胶涂光刻胶Step3:Electro plating of cu bump 80-100um photoresist 4-6um cu 电镀铜凸电镀铜凸点，点，80-100um光刻胶光刻胶,4-6um 铜铜Step4:Electroplating of solder bump(Pb/Su or lead-free)电镀焊料凸点电镀焊料凸点Step5:Removal of photoresist
36、 去除光刻胶去除光刻胶Step6:湿化学法湿化学法 刻蚀刻蚀UBM层层Step7:Reflow of solder bump 焊料凸点回流焊料凸点回流7.9 现代微电子封装技术的现状及发展现代微电子封装技术的现状及发展7.9.1 IC、整机、市场对封装技术的推动作用、整机、市场对封装技术的推动作用 （1）IC发展对电子封装的推动发展对电子封装的推动 众所周知，反映众所周知，反映IC的发展水平，通常都是以的发展水平，通常都是以IC的集成度及的集成度及相应的特征尺寸为依据的。集成度决定着相应的特征尺寸为依据的。集成度决定着IC的规模，而特征的规模，而特征尺寸则标志着工艺水平的高低。自七十年代以来，
37、尺寸则标志着工艺水平的高低。自七十年代以来，IC的特征的特征尺寸，几乎每尺寸，几乎每4年缩小一半。年缩小一半。(2)电子整机发展对电子封装的驱动电子整机发展对电子封装的驱动 电子整机的轻、薄、小型化和便携化，高性能、多功能化电子整机的轻、薄、小型化和便携化，高性能、多功能化、高频高速化，使用方便、便宜且可靠性高等要求，促使微、高频高速化，使用方便、便宜且可靠性高等要求，促使微电子封装器件由插装型向表面贴装型发展并继续向薄型、超电子封装器件由插装型向表面贴装型发展并继续向薄型、超薄型、微细间距发展。薄型、微细间距发展。（3）市场对电子封装的驱动）市场对电子封装的驱动 由于电子产品更新换代快，市场
38、变化大，新的电由于电子产品更新换代快，市场变化大，新的电子封装产品要尽快投放市场，不但要交货及时还要质子封装产品要尽快投放市场，不但要交货及时还要质量好、品种多、花样新、价格低、服务好等。归结起量好、品种多、花样新、价格低、服务好等。归结起来就是性能价格比要高。近来就是性能价格比要高。近30年来，电子封装业从年来，电子封装业从DIPSOP、QFPBGA、MCM是电子封装的必然是电子封装的必然发展之路，而塑封的低成本、广泛的封装适应性及适发展之路，而塑封的低成本、广泛的封装适应性及适于大规模自动化生产，再加上低应力、低杂质含量、于大规模自动化生产，再加上低应力、低杂质含量、高粘附强度模塑料的出现
39、等，使其比金属、陶瓷封装高粘附强度模塑料的出现等，使其比金属、陶瓷封装具有更高的性能价格比。所以塑封占整个电子封装具有更高的性能价格比。所以塑封占整个电子封装的比例高达的比例高达90以上就不足为奇了。以上就不足为奇了。表表7-2 与与IC安装有关技术的发展趋势安装有关技术的发展趋势年年 份份1985199019952000安装形式安装形式单面单面SMTTIH和和SMT混混装装双面双面SMTSMC、SMD双面双面SMT、裸片及裸片及SMD混装混装3DIC封装形式封装形式SOP、QFPTAB、FCMCMLMCMCMCMDI/O数数50、100300、5001000、5000MPU工作频率工作频率(
40、MHz)2550100200有机基板有机基板单面单面PCB、双面双面PCB多层多层PCB6-8层层PCB埋置埋置C、R、IC陶瓷基板陶瓷基板陶瓷、陶瓷、AgPd导体导体陶瓷陶瓷(A12O3)、Cu导体导体SiC、AlN埋置埋置C、R、IC模块模块7.9.2 现代微电子封装技术发展的特点现代微电子封装技术发展的特点 向高密度及高向高密度及高IO引脚数发展，引脚由四边引脚数发展，引脚由四边引出向面阵排列引脚发展；引出向面阵排列引脚发展；向表面安装式封装向表面安装式封装(SMP)发展，以适合表面发展，以适合表面安装技术安装技术(SMT)；从陶瓷封装向塑料封装发展；从陶瓷封装向塑料封装发展；从注重发展从注重发展IC芯片向先发展后道封装再发展芯片向先发展后道封装再发展芯片转移。芯片转移。7.9.3 现代微电子封装发展趋势现代微电子封装发展趋势 具有的具有的I/O数将更多；数将更多；应具有更高的电性能和热性能；应具有更高的电性能和热性能；将更轻、更薄、更小；将更轻、更薄、更小；将更便于安装、使用、返修；将更便于安装、使用、返修；可靠性会更高；可靠性会更高；性能价格比会更高、成本却更低、达到性能价格比会更高、成本却更低、达到物美价廉。物美价廉。
