Flipchip Area Array Thin Film on PWB PWB-Micro Via
•Integration to BEOL •Integration in Package level •Integration at System level
Ceramic PWB-D
Package /Board:
2、SOJ small out-line J-lead package
小型平面J 形引线式封装
引脚向内弯曲
3、QFP：quad flat package
四周平面引线式封装
引脚向外弯曲 背面
QFP的实用水平，封装尺寸为 40mm×40mm，端子间距为0.4mm,端子数 376
QFP是目前表面贴装技术的主要代表 周边端子型封装QFP的最大问题是引脚端子的变形， 难保证与印刷电路板的正常焊接，需要熟练的操作者， 日本半导体用户掌握着高超的技能，处理微细引脚的多 端子QFP得心应手
集成电路芯片封装技术
2014-8-8
课程引入与主要内容
1、集成电路芯片封装与微电子封装
微电子封装技术=集成电路芯片封装技术
2、芯片封装技术涉及领域及功能 3、封装技术层次与分类
封装技术的概念
微电子封装：A Bridge from IC to System 随着半导体器件和集成电 路的出现而诞生的。由于 必须认真考虑芯片细小、 柔嫩且功能、规格较多， 需要进行电路芯片的保护， 要求同时实现与外电路可 靠地电气连接并得到机械、 绝缘方面的有效保护，由 此封装技术应运而生。
三种封装材料
• 塑料封装
• 主要特点：工艺简单、成本低廉、便于自动化大生产。约占 封装市场的95%，并且可靠性不断提高，在千兆赫兹以下的系 统中大量使用。
• 金属封装
• 主要特点：具有良好的散热能力和电磁场屏蔽，精度高，尺 寸严格，适合批量生产，成本相对较低，性能优良，应用面 广，可靠性高。
• 陶瓷封装
封装技术的第二次重大变革
QFP贴装技术 20世纪90年代初中期
BGA贴装技术
4、BGA Ball Grid Array 球状栅阵电极封装
焊料微球凸点 背面
IC芯片 导线丝 引线架
封装树脂
BGA
内引线
基板
焊料微球凸点
回流焊 回流焊:通过掩膜预先将适量的焊料置于印制板上需要 钎焊的地方，然后将需要装载的元件贴装在印制板相应 的电极上，再利用各种加热方式对整个印制板进行加热， 使焊料熔化，实现元件电极与对应预涂焊点的互联
印制板
回流炉
球栅阵列型封装BGA的优点 A、与QFP相比，可进一步小型化、多端子化，400端子以上 不太困难。 焊料微球凸点
印制板
B、球状电极的不会变形 C、熔融焊料的表面张力作用，具有自对准效果，实 装可靠性高，返修率几乎为零 D、实装操作简单，对操作人员的要求不高
日本厂家把主要精力投向QFP端子间距精细化方面， 但是未能实现0.3mm间距的多端子QFP，因为日本厂家 认为BGA实装后，对中央部分的焊接部位不能观察。
封装涉及的技术领域
因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质 对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面， 封装后的芯片也更便于安装和运输。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PCB (印制电路板)的设计和制造，因此它是至关 重要的。
微电子封装的功能
1、电源分配：传递电能-配给合理、减少电压损耗 2、信号分配：减少信号延迟和串扰、缩短传递线路 3、提供散热途径：散热材料与散热方式选择 4、机械支撑：结构保护与支持 5、环境保护：抵抗外界恶劣环境（例：军工产品）
微电子封装技术分级
三维（3D）封装技术
传统二维封装基础上向三维z方向发展的封装技术。 实现三维封装的方法：
【1】 埋置型
元器件埋置或芯片嵌入 【2】 有源基板型 半导体材料做基板Wafer Scale IntegratFra bibliotekon 【3】叠层型
将多个裸芯片或封装芯片在垂直方向上互连
抑或是MCM叠层：散热与基板选择
尺寸芯片封装原理
主要考虑用尽可能少的封装材料解决电极保护问题
尺寸芯片封装CSP分类
2、周边端子型CSP
1、平面栅阵端子型CSP 裸芯片
焊料微球凸点
IC芯片 导线丝 引线架
封装树脂
BGA
内引线
基板
焊料微球凸点
IC芯片 CSP
CSP芯片尺寸封装工艺
1、导电丝焊接组装技术 2、倒扣组装技术
1、导电丝焊接组装技术
芯片尺寸封装技术
CSP
chip size package
尺寸芯片封装
裸芯片封装
20世纪90年代，日本开发了一种接近于芯片尺寸 的超小型封装，这种封装被称为chip size package， 将美国风行一时的BGA推向CSP,将成为高密度电子封装 技术的主流趋势
尺寸芯片封装概念 双列直插式封装（DIP）的裸芯片面积与封装面积之比为1:80, 表面贴装技术SMT中的QFP为1:7，CSP小于1:1.2
SMA/PCBA Electronic Equipment
芯片封装涉及的技术领域
������ 芯片封装技术涉及物理、化学、化工、材料、
机械、电气与自动化等学科。所涉及材料包括金属、 陶瓷、玻璃和高分子材料等。 芯片封装技术整合了电子产品的电气特性、热 特性、可靠性、材料与工艺应用和成本价格等因素， 是以获得综合性能最优化为目的的工程技术。
• 主要特点：气密性好，可靠性高；具有优秀的电性能，可实 现多信号、地和电源层结构，导电性好。但尺寸精度差、介 电系数高，价格贵等缺点。
微电子封装技术的演变
W/S PC
100000
电子整机的发展趋势
Notebook
10000 Volume(cm3)
1000
Laptop Cellular
100
SMART “Watch” & Bio-sensor
1970
1980
1990
2000
微电子封装技术的演变
Past Bulky components Bulky systems
Current Thinfilm components Miniaturized modules Future Embedded components Package–sized systems
封装的分类
按封装中组合IC芯片数目分： SCP和MCP（包括MCM) 按密封材料分：陶瓷封装和高分子材料封装（塑封） 按器件与电路板互连方式分： 引脚插入型（PTH）和表面贴装型（SMT） 按引脚分布形态分： 单边、双边、四边和底部引脚
SIP、DIP、SOP、QFP、MCP、PGA
封装形式的发展
确定封装要求的影响因素
成本 外形与结构 产品可靠性 性能 类比：人体器官的构成与实现
微电子封装技术的技术层次
第一层次：零级封装-芯片互连级（CLP） 第二层次：一级封装 SCM 与MCM（Single/Multi Chip Module） 第三层次：二级封装 组装成Subsystem COB（Chip on Board）和元器件安装在基板上 第四层次：三级微电子封装 电子整机系统构建
Board Connector:
PTH
Peripheral SMT
Area/BGA SMT
Discretes
:
1005
0805
0603
0402
0201
01005?
Integration
微电子封装技术发展的驱动力
一、IC发展对微电子封装的推动
IC发展水平的标志：集成度和特征尺寸
IC发展方向：大芯片尺寸、高集成度、小特征尺寸和 高I/O数。 二、电子整机发展对微电子封装的拉动 电子整机的高性能、多功能、小型化和便携化、低成 本、高可靠性要求促使微电子封装由插装向贴装发展，
4、CSP发展新趋势
1、MCM组装 2、三维封装
将多个裸芯片不加封装，直接装载于同 一印制板上并封装于同一壳体内，与一般单芯 1、MCM组装 片封装的SMT相比，面积减小了3~6倍，重 Multi chip module 量减轻了3倍以上，由于减小了引线长度故可 明显改善信号延迟、降低高频损耗
芯片 封装体
直插式 表面贴装式 芯片尺寸封装 DIP SMT CSP
封装技术的第一次重大变革
插装技术 20世纪70年代中期
表面贴装技术
DIP
手机、笔记本电脑、数码摄 象机的薄型化、小型化 1、 SOP小型平面引线式封装 SOP：small out-line package 引脚向外弯曲
Surface Mount technology 表面贴装（SMT）技术之一 薄型化
IC
Board
微电子封装的概念
狭义：芯片级 IC Packaging
广义：芯片级+系统级：封装工程
电子封装工程：将基板、芯片封装体和分立器件等要素， 按电子整机要求进行连接和装配，实现一定电气、物理性 能，转变为具有整机或系统形式的整机装置或设备。
微电子封装过程=电子整机制作流程
Wafer Single IC Package
发展方向：轻、薄、短、小
DIP—SPIP—SKDIP SOP—TSP—UTSOP PGA—BGA
Lead on Chip：芯片上引线封装
封装技术与封装材料
封装形态、封装工艺、封装材料由产品的电特
性、导热性能、可靠性需求、材料工艺技术和
成本价格等因素决定。封装形态与封装工艺技
术、封装材料之间不是一一对应关系。
美国公司的实际应用证明，BGA即使不检测焊点 的质量，也比经过检测的QFP合格率高两个数量级 BGA是目前高密度表面贴装技术的主要代表 美国康柏公司1991年率先在微机中的ASIC采用了255 针脚的PBGA，从而超过IBM公司，确保了世界第一的微机 市场占有份额。