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摘要: 本文概况介绍了先进IC封装技术最近的发展情况和21世纪的展望,简要叙述无源封装的兴起和封装方法,重点介绍了先进SMT中的漏印、贴装和焊接技术的近期发展情况和21世纪的发展方向,并对保护人类生存环境方面,信息产业领域关心的免洗焊接技术和无铅焊进行了简要介绍。
关键词:SMT表面组装技术,先进IC封装,bga、CSP、Fbga、免洗焊接、无铅焊料
20世纪90年代是值得人们回忆的,无线通讯的兴旺、多媒体的出现和互连网的发展,使全球范围的信息量急剧增加,要求信息数据交换和输实现大容量化、高速化和数字化,从而促进了电子信息设备向着高性能、高度集成和高可靠性方向迅速发展,使电子信息产业迅速壮大和突飞猛进。支持这种发展进程和关键技术就是先进电路组装技术的发展和推广应用。先进电路组装技术是由先进IC封装和先进SMT相结合组成的电路组装技术。
IC封装一直落后于IC芯片本身固有的能力。我们希望裸芯片和封装的芯片之间的性能缝隙减小,这就促进了新的设计和新的封装技术的发展。在新的封装设计中,多芯片封装(CSP)包含了一个以上的芯片,相互堆积在彼此的顶部,通过线焊和倒装片设计(在倒装片上线焊,在线焊上倒装片,或在线焊上线焊)实现芯片间的互连,进一步减少了器件重量和所占空间)。
由于尺寸和成本优势,晶片级CSP(Wafer-levelcap)将被进一步开发,这种技术是在晶片切割成小方块(芯片)之前,就在芯片上形成第一级互连和封装I/O端子,这不但缩短了制造周期,其I/O端子分为面阵列型和周边型(依据I/O端子的分布)两种类型;前者,EIAJ的端子间距0.8mm以下,外型尺寸为4mm-21mm的超小型封装作为标准,主要适用于逻辑和存贮器件,后者是SON和QFN等带周边端子的无引线小型化封袋,主要适用于存贮器和低档逻辑器件。自从90年代初CSP问世以来,提出了各种各样的结构形式,现在以面阵列型的Fbga是主流,第一代Fbga是塑料类型的面朝下型,第二代Fbga是载带类型的面朝下型,都采用了引线框架塑模块、封装,而新一代的Fbga是以晶体作载体进行传送,切割(划线)的最终组装工艺,即WLP方式,取代了以前封装采用的连接技术(线焊、TAB和倒装片焊),而是在划线分割前,采用半导体前工序的布线技术,使芯片衬垫与外部端子相连接,其后的焊料球连接和电气测试等都在晶片状态下完成,最后才迫行划线分割。显然用WLP方式制作的是实际芯片尺寸的Fbga,外形上与FC无区别。
总之,Pbga、Tbga、Fbga、(CSP)和FC是当今IC封装的发展潮流。表1和表2分别示出了这些封装的发展动向。在21世纪的前15年,第三代表面组装封装将会迅速发展,围绕高密度组装,封装结构的多样化将是21世纪初IC封装最显著的特点。LSI芯片的叠层封装、环形封装:还有,将出现新的3D封装,光一电子学互连,光表面组装技术也会蓬勃发展。系统级芯片(SOC)和MCM的系统级封装(MCM/SIP),随着设计工具的改善,布线密度的提高,新基板材料的采用,以及经济的KGD供给的普及,将进一步得到开发和进入实用阶段。