先进封装技术的发展与机遇

论文综述了自1990年代以来迅速发展的先进封装技术,包括球栅阵列封装(BGA)、芯片尺寸封装(CSP)、圆片级封装(WLP)、三维封装(3D)和系统封装(SiP)等项新技术;同时,叙述了我国封装产业的状况和发展趋势;并对我国快速发展先进封装技术提出了一些思索和建议.     

一种新型的封装发展趋势——圆片级封装

在军用电子元器件和民用消费类电路中,电子封装均起着举足轻重的地位。当今社会,电子技术日新月异,集成电路正向着超大规模、超高速、高密度、大功率、高精度、多功能的方向迅速发展,对集成电路的封装技术提出了愈来愈高的要求,使得新的封装形式不断涌现,新的封装技术层出不穷。文中介绍了一种新型的封装发展趋势——圆片级封装技术,主要详述了圆片级封装的概念、技术驱动力,列举了主要厂家圆片级封装技术的应用情况。     

圆片级封装技术——超CSPTM

文章论述了超CSPTM圆片级封装技术工艺。在封装制造技术方面此CSP封装技术的优越性在于其使用了标准的IC工艺技术。这不仅便于圆片级芯片测试和老炼筛选,而且在圆片制造末端嵌入是理想的。同时,文章也论述了超CSP封装技术的电热性能特征。     

超薄型圆片级芯片尺寸封装技术

ShellCase公司的圆片级封装技术工艺,采用商用半导体圆片加工设备,把芯片进行封装并包封到分离的腔体中后仍为圆片形式。圆片级芯片尺寸封装(WL-CSP)工艺是在固态芯片尺寸玻璃外壳中装入芯片。玻璃包封防止了硅片的外露,并确保了良好的机械性能及环境保护功能。凸点下面专用的聚合物顺从层提供了板级可靠性。把凸点置于单个接触焊盘上,并进行回流焊,圆片分离形成封装器件成品。WL-CSP封装完全符合JEDEC和SMT标准。这样的芯片规模封装(CSP),其测量厚度为300μm-700μm,这是各种尺寸敏感型电子产品使用的关键因素。     

圆片级封装的凸点制作技术

圆片级封装是一种先进的电子封装技术,近年来,圆片级封装技术的发展速度很快,主要应用于系统级芯片、光电器件和MEMS等.凸点制作是圆片级封装工艺的关键工序,目前凸点制作工艺方法有多种,重点介绍常用的电镀法、植球法和蒸发沉积法凸点工艺,分别介绍这三种凸点制作技术的工艺流程、关键技术.     

系统级封装技术综述

介绍了系统级封装SiP如何将多块集成电路芯片和其他的分立元件集成在同一个封装内,有效解决了传统封装面临的带宽、互连延迟、功耗和集成度方面的难题.同时将SiP与系统级芯片SoC相比较,指出各自的特点和发展趋势.     

基于微谐振器的圆片级真空封装真空度测试技术

针对微电子机械系统(MEMS)圆片级封装腔体体积小、传统的真空封装测试方法适用性差的情况,研制了一种用于表征圆片级真空封装真空度的器件——MEMS微谐振器。利用此谐振器不仅可以表征圆片级真空封装真空度,也可用于圆片级真空封装漏率的测试。采用MEMS体硅工艺和共晶圆片键合技术实现了微谐振器的圆片级真空封装,利用微谐振器阻尼特性建立了谐振器品质因数与真空度的对应关系,通过设计的激励电路实现了微谐振器品质因数的在片测试,对不同键合腔体真空度下封装的MEMS微谐振器进行测试,测试结果显示该微谐振器在高真空度0.1～8 Pa范围内品质因数与真空度有很好的对应关系。     

圆片级封装技术展望

圆片级封装(Wafer-Level Packa-ging,WLP)已成为先进封装技术的重要部分。全圆片级封装虽然能够为芯片封装带来批量加工的规模经济效益,但由于系统集成方面的某些因素限制了其在主流应用中的推广。在圆片规模上开始加工,但结束于芯片规模的部分圆片级封装将在面型阵列倒装芯片的封装中得到日益广泛的应用。圆片级封装加工将成为业界前端和后端之间的高性能衔接桥梁。     

基于BCB键合的MEMS加速度计圆片级封装工艺

对基于BCB的圆片级封装工艺进行了研究,该工艺代表了MEMS加速度计传感器封装的发展趋势,是MEMS加速度计产业化的关键。选用3000系列BCB材料进行MENS传感器的粘结键合工艺试验,解决了圆片级封装问题,在低温250℃和适当压力辅助下≤2．5bar（1bar=100kPa）实现了加速度计的圆片级封装,并对相关的旋涂、键合、气氛、压力等诸多工艺参数进行了优化。     

基于晶圆键合的MEMS圆片级封装研究综述

为提升微机电系统（MEMS）器件的性能及可靠性,MEMS圆片级封装技术已成为突破MEMS器件实用化瓶颈的关键,其中基于晶圆键合的MEMS圆片级封装由于封装温度低、封装结构及工艺自由度高、封装可靠性强而备受产学界关注。总结了MEMS圆片级封装的主要功能及分类,阐明了基于晶圆键合的MEMS圆片级封装技术的优势。依次对平面互连型和垂直互连型2类基于晶圆键合的MEMS圆片级封装的技术背景、封装策略、技术利弊、特点及局限性展开了综述。通过总结MEMS圆片级封装的现状,展望其未来的发展趋势。     

一种用于胎压传感器的新型系统级封装技术

TPMS IC是TPMS系统模块的关键核心器件,需要采用系统级封装(SiP)技术。对TPMS IC的一种新型SiP封装技术作了研究分析。在引线框架上引入电路板中介层,改善了芯片间电气互连与分布,增大了引入薄膜电阻电容元件的设计弹性。采用预成型模制部分芯片的封装技术,满足了IC与MEMS芯片不同的封装要求,还增强了SiP产品的可测试性和故障可分析性。采用敞口模封、灌装低应力弹性凝胶和传感器校准测试相结合的方法有效避免封装应力对MEMS压力传感器的影响。     

射频系统封装的发展现状和影响

电子产品小型化将进一步依赖微电子封装技术的进步.SiP（系统封装）所强调的是将一个尽可能完整的电子系统或子系统高密度地集成于单个封装体内,随着其技术的研究不断深入,封装规模不断扩大,其作用不断提升,它在射频领域中的应用特性也日趋突出,成为实现视频系统小型化、轻量化、高性能和高可靠的有效方法.针对当前RF SiP（射频系...     

倒装晶片装配工艺及其对表面贴装设备的要求

随着市场对于电子产品特别是消费型电子产品持续要求越来越高,要求其短小轻薄、功能高度集成、价格更加便宜、储空间更大,元件的小型化高密度封装形式越来越多,如多模块封装（MCM）、系统封装（SiP）、倒装晶片（FC）等应用得越来越多。这些技术的出现更加模糊了一级封装与二级装配之间的界线,勿庸置否,随着小型化高密度封装的出现,对高速与高精度装配的要求变得更加关键。相关的组装设备和工艺也更具先进性与高灵活性。由于倒装晶片比BGA或CSP具有更小的外形尺寸,更小的球径和球间距,它对植球工艺、基板技术、材料的兼容性、制造工艺以及检查设备和方法提出了前所未有的挑战。     

SiP与PoP

文章介绍了SiP与PoP的特点、市场、产品和设计工具。手机、数码相机等便携式数字电子产品是推动SiP、PiP和PoP的主动力。2010年SiP产品市场预计将达100亿美元;2009年PoP、PiP产品市场出货量预计将达21亿块。PoP比PiP更先进,PoP封装中底部为逻辑器件(如基带处理器、应用处理器、多媒体处理器),顶部为存储器。两种器件一般采用FBGA封装,焊球凸起(点)直径300μm,焊球节距0.65mm。     

Wafer level packaging having bump-on-polymer structure

Kulicke & Soffa’s Flip Chip Division (formerly Flip Chip Technologies), the market leader of wafer level packaging (WLP) technology, has developed a new WLP technology-the Spheron WLP™. Spheron WLP™ was developed with bump-on-polymer structure to decrease the input capacitance for high-speed applications.During development of the Spheron WLP™ technology, a new polymer dielectric material was carefully selected from seven (7) materials that were tested in terms of reliability and manufacturability. The polymer selected demonstrated not only the best reliability but also provided exceptional manufacturability. The favorable mechanical toughness, high elongation, and excellent adhesion to organic and inorganic materials provided excellent performance in reliability tests.     

创新型超薄IC封装技术

圆片薄型化工艺技术的改进,以及对小型化、便携式产品的强烈的市场需求,共同推动了封装技术的创新。文中主要论述了与超薄型集成电路封装技术相关的薄型硅集成电路应用、超薄型圆片的制造、薄型化切割技术、同平面互连技术、倒装片装配及其可靠性问题。     

基于SiP技术的胶囊内窥镜微型电路系统制造

胶囊内窥镜是近年发展起来的微型医疗仪器,其电路构造具有体积小、功能全等特点。文章提出用高密度封装SiP技术实现胶囊内窥镜的电路系统微型化。相对传统的芯片定制方式,采用堆叠式、表面贴装式或倒装焊式等组装方式具有成本低、难度低、开发周期短的优点。SiP封装、埋植式元件基板制造等高密度封装技术的不断发展,使得采用普通商用芯片实现胶囊内窥镜电路系统制造具有可行性。     

倒装晶片(Flip Chip)装配工艺及其对表面贴装设备的要求

元件的小型化高密度封装形式越来越多,如多模块封装(MCM),系统封装(SiP),倒装晶片(FC)等应用得越来越多。这些技术的出现更加模糊了一级封装与二级装配之间的界线,勿庸置否,随着小型化高密度封装的出现,对高速与高精度装配的要求变得更加关键。相关的组装设备和工艺也更具先进性与高灵活性。由于倒装晶片比BGA或CSP具有更小的外形尺寸,更小的球径和球间距,它对植球工艺,基板技术,材料的兼容性,制造工艺以及检查设备和方法提出了前所未有的挑战。     

用于3D封装的带TSV的超薄芯片新型制作方法

提出了一种应用于3D封装的带有硅通孔(TSV)的超薄芯片的制作方法。具体方法为通过刻蚀对硅晶圆打孔和局部减薄,然后进行表面微加工,最后从硅晶圆上分离出超薄芯片。利用两种不同的工艺实现了TSV的制作和硅晶圆局部减薄,一种是利用深反应离子刻蚀(DRIE)依次打孔和背面减薄,另一种是先利用KOH溶液湿法腐蚀局部减薄,再利用DRIE刻蚀打孔。通过实验优化了KOH和异丙醇(IPA)的质量分数分别为40%和10%。这种方法的优点在于制作出的超薄芯片翘曲度相较于CMP减薄的小,而且两个表面都可以进行表面微加工,使集成度提高。利用这种方法已经在实验室制作出了厚50μm的带TSV的超薄芯片,表面粗糙度达到0.02μm,并无孔洞地电镀填满TSV,然后在两面都制作了凸点,在表面进行了光刻、溅射和剥离等表面微加工工艺。实验结果证实了该方法的可行性。