Introduction to Microsystems Packaging
Prof. Rao R. Tummala Georgia Institute of Technology
现代集成电路封装
“Integrated Circuit (IC)” is defined as a miniature or mictoelectronic device that integrates such elements as transistors, resistors, dielectrics, and capacitors into an electrical circuit possessing a special function.
“封装” 是指连接集成电路和其他元件到一个系统级的基板上的桥梁或手段，使 之形成电子产品
现代集成电路封装
微系统和微系统封装 Microsystem and Microsystems Packaging
Microsystems are microminiaturized and integrated systems based on micrielectronics, photonics, RF, micro-electro-mechanical systems (MEMS)
极大部分微系统可以归之为六个领域：汽车电子、计算机和商用设备、通讯器件、家 用电器、工业和医学电子、军用和航空航天电子
现代集成电路封装
封装的功能
电子封装是指将具有一定功能的集成电路芯片，放置在一个与之相适应的外壳容器中， 为芯片提供一个稳定可靠的工作环境；同时，封装也是芯片各个输出、输入端的向外过渡 的连接手段，以及起将器件工作所产生的热量向外扩散的作用，从而形成一个完整的整体， 并通过一系列的性能测试、筛选和各种环境、气候、机械的试验，来确保器件的质量，使 之具有稳定、正常的功能。
现代集成电路封装
现代集成电路封装
1: 集成电路封装、电子封装与微系统集成 2: 高密度封装技术的一些新近进展 3: 封装技术的发展趋势
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现代集成电路封装
1: 集成电路封装、电子封装与微系统集成 1.1 封装概念 1.2 封装发展历史 1.3 封装封装概念
按 Tummala 教授一书中的提法
“集成电路 (IC)”是指微小化的或微电子的器件，它将这样的一些元件例如三极 管、电阻、介电体、电容等集成为一个电学上的电路，使致具有专门的功能
“Systems” refers to all electronic products. “系统” 是指所有的电子产品
“Packaging” is defines as the bridge that interconnects the ICs and other components into a system-level board to form electronic products
根据美国乔治亚理工学院的 Rao R. Tummala 等主编的微电子封装手册中的定义，封装 具有四种主要作用：
(1) 信号的输入、输出端向外界的过渡手段； (2)电源的输入、输出端同外界的过渡手段； (3)散热； (4)保护器件不受外界环境的影响.
现代集成电路封装
(a) Signal distribution
微系统是基于微电子技术、光子技术、射频技术、微电机械技术的微小化和集成化 的系统
现代集成电路封装
The fuctions of an IC package are to protect, power, and cool the microelectronic device and to provide electrical and mechanical connection between the part and the outside world.
集成电路封装的功能对微电子器件进行保护、供电、冷却，并提供其相关部分与外界 的电学和机械连接
Most of the microsystems can be classified into six categories: automotive, computer and business equipment, communications, consumer, industrial and medical, military and aerospace.
(c) Heat dissipation
(b) Power distribution
(d) Package protection
图 4.1 集成电路封装的四种作用示意 Fig.4.1 Four major functions of a package
现代集成电路封装
各级封装 从整个封装结构讲，电子封装包括一级封装、二级封装和三级封装。
芯片在引线框架上固定并与引线框架上的管脚或引脚的连接为一级封装； 管脚或引脚与印刷电路板或卡的连接为二级封装； 印刷电路板或卡组装在系统的母板上并保证封装各组件相对位置的固定、密封、以
及与外部环境的隔离等为三级封装。 图 4.2 给出了各级封装的示意图。
现代集成电路封装
图 4.2 电子封装系统中前三级封装组装层次 Fig. 4.2 Three levels of electronic package assemble
现代集成电路封装
一级封装 一级封装是指芯片级封装，即将芯片封装以形成器件，所以又称器件封装。
常规一级封装
几种典型的器件封装类型 针栅阵列封装
针栅阵列（PGA，Pin grid array）封装也叫插针网格阵列封装技术，由这种技术封装的 器件有多个由内至外的方阵形的插脚（针），每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排 列，根据管脚数目的多少，可以围成 2～5 圈。安装时，将器件插入专门的 PGA 插座。为了 使得 CPU 器件能够更方便的安装和拆卸，从 486 芯片开始，出现了一种 ZIF CPU 插座，专 门用来满足 PGA 封装的 CPU 在印刷电路板上安装和拆卸的要求，该技术一般用于可能出现 多次插拔操作器件的场合。