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泉源:UC欧博娱乐网2016-06-21 14:46

择要:

随着电子产物向小型化、高集成度的偏向开展,电子产物的封装技能已逐渐迈入到微电子封装期间。电子财产巳成为当当代界最活泼、最紧张的财产之一。

  0.弁言
 
  随着信息期间的开展,电子财产已成为当当代界最活泼,同时也是最紧张的财产之一。依据美国电子消耗协会公布的最新数据,2013年环球电子消耗行业贩卖额发明新髙,较上一年增长3%,到达1.068万亿美元。以中国为主的亚洲开展中国度则初次代替北美,成为环球最大电子消耗市场[1]。与此同时,电子财产的微弱开展也动员了与之亲密相干的电子封装财产。微电子封装一方面朝着高集成度、高频率、大功率、低本钱的偏向开展,另一方面,新工艺和新资料的不时涌现,也使微电子封装朝着更节能、更环保和更耐久的路途行进。本文从微电子封装的角度动身,引见了其开展汗青及最新静态,同时对以后的开展给出了一些发起。
 
  1.电子封装开展简史
 
  自从1947年创造了第一只半导体晶体管,同时也就开启了电子封装的汗青。普通将电子封装的开展分为3个阶段。
 
  (1)20世纪70年月为通孔插装器件期间。主流的封装方式为通孔器件和拔出式器件,包罗DIP(双列直插式)和PGA(针栅阵列),器件的电气和机器联接辨别经过机器打仗和波峰焊接来完成。由于这类插装器件要求具有高瞄准度,但是又遭到事先的任务条件所限,使得封装速率一直难以进步。
 
  (2)20世纪80年月呈现了SMT(外表贴装技能)。以PLCC(塑料有引线片式载体)和QFP(四边引线扁平封装)为代表,与传统的插装式差别,集成电路是经过将一些纤细的引线贴装在PCB板上,其电气特性失掉了进步,而且消费的主动化水平与70年月相比有了大幅的提拔。别的,它还具有密度高、引线节距小、本钱低和适于外表装置的长处。
 
  (3)20世纪90年月为BGA(球栅阵列封装)和CSP(芯片尺寸封装)期间。在这个时期,集成电路范围飞速开展,引线间距不时减小,以致于到厥后在任务进程中到达技能所能支持的极限。在这种情势下,BGA的呈现在很大水平上处理了遇到的题目。它以面阵列、焊球凸点为I/O引脚,大大进步了封装的密度,进人了爆炸性开展时期[2_3]。
 
  2.以后普遍使用的电子封装技能

        2.1BGA/CSP封装技能
 
  BGA封装即球栅阵列封装,是在封装体基板的底部制造阵列焊球并作为电路的I/O端与PCB(印刷线路板)互连的技能。现在市场上呈现的BGA封装,按基板品种次要分为PBGA(塑封BGA)、CBGA(陶瓷BGA)、CCGAC陶瓷焊柱阵列)、TBGA(载带BGA)、MBGA(金属BGA)、FCBGA(倒装芯片BGA)、EBGA(带散热器BGA)等。BGA封装自感或互感效应小,信号传输耽误小,工艺技能操纵起来方便快捷,产物制造乐成率高。’不外封装时对氛围湿度较敏感。
 
  CSP即芯片尺寸封装,是现在开始进的集成电路封装方式之一。与BGA构造根本一样,只是锡球直径和球中央距减少变薄了,如许在相反封装尺寸时可有更多的I/O数,使组装密度进一步进步,可以说CSP是减少了的BGA。现在CSP封装可分为LFT(传统导线架方式)、RIT(硬质内插板型)、FIT(软质内插板型)以及WLP(晶圆尺寸封装)。csp的特点为组装时占用印制板的面积小,可用于薄型电子产物的组装;分量是相反引线数的QFP的1/5以下;在相反尺寸的各种封装中,CSP的输人/输入端子密度容许做的更大。
 
  2.2多芯片组件封装技能
 
  多芯片组件封装简称MCM技能,是将两个或以上的大范围集成电路的裸芯片配合封装于统一个外壳内。按基板停止分类有厚膜MCM、薄膜MCM、陶瓷MCM和混淆MCM。该技能完成了封装的高密度化、小型化和轻量化,牢靠性也失掉进步。但缺陷是MCM本钱较高,而且由于高集成度而使器件热量会合无法疾速分散,成为障碍电子技能疾速开展的一个次要要素。
 
  2.3倒扣芯片技能
 
  倒扣芯片技能简称FCT,在以后也是一项广为使用的技能方式。它与以往的组装方式恰好相反,将芯片有源区面临基板停止键合。之前不断未取得普遍使用的缘由次要是价钱本钱高和工艺庞大等。该技能在芯片和衬底之间的间隙接纳底层添补料停止添补,改进了芯片和衬底热收缩系数失配题目[5]。
 
  2.4三维电子封装技能
 
  叠层芯片封装简称3D封装,是指在不添加封装组件体积的状况下,在竖直层面上叠加两个以上的芯片。比年来,叠层芯片封装逐步成为封装技能的开展主流。与惯例封装技能相比,三维封装尺寸和分量进一步减小,信号通报耽误景象有所变动,并终极到达了高速、高效和高牢靠性的任务形态。
 
  3.微电子封装的新静态
 
  从20世纪70年月的通孔插装到现在的三维零碎封装,电子封装技能无论是在封装资料、封装技能照旧封装的使用等方面几经变迁,不时美满,对人类生存发生了深远的影响。随着电子产业的进一步开展,电子封装范畴又发作了一些改动。
 
  3.1新型复合资料
 
  现在普遍运用的电子封装资料有金属、金属基复合资料、玻璃、塑料、陶瓷等等。随着科技和经济的开展,单一基体的封装资料已无法顺应期间的需求,以是急迫地需求开辟新型复合基资料。由于现今科技的开展,电子封装资料不只要具有更高的热导率及与芯片热收缩系数的婚配性,还应具有更低的密度。在对少量的复合资料停止种种功能比对后,Be0、’AlN、Al/_SiC与AlSi由于具有高热导率、低密度及与芯片资料精良的热收缩婚配性等长处而锋芒毕露,并曾经逐渐代替惯例的一些封装资料。
 
  3.2无铅焊料
 
  新型的无铅焊料长处突出,除了机器功能优秀和波动性高外,质料价钱也较廉价,慢冷时焊接外表的孔洞较少。但是这种焊料的熔点广泛偏高,浸润性也比拟差,倒霉于操纵,这些将是研讨无铅焊料亟待处理的题目m。经过种种功能测尝尝验,已挑选出的可投人运用的无铅合金焊料达几百种之多,此中SnAgCu、SnZnBi、SnCu等几类颇受市场喜爱[8]。
 
  3.3高温焊接技能
 
  比年来固然不断在努力推行使用无铅焊料,但是由于大局部无铅焊料的熔点都较高,招致无铅焊料在运用时需求耗费更多的动力。别的,废旧产物处置的难度大、本钱高也是必需面临的理想。因而,运用低熔点的无铅焊料,完成无铅焊料的高温焊接就显得尤为紧张。运用高温焊接技能,可以大大低落衔接时的热应力,低落本钱,产物废弃后处置也较容易,有完成循环应用的能够。
 
  4.结语
 
  电子封装技能的开展干系到电路板以及整个任务器件的功能发扬和任务寿命的是非。芯片封装技能几经晋级,但一直照旧不敷美满。依然需求在霸占要害性的技能瓶颈、思索其市场占据代价、注意其可继续开展等方面不时朝上进步,完成财产从量向质的变化。
 
  本文依据我国封装技能的开展近况,对将来的开展给出了几点发起:
 
  (1)霸占技能瓶颈。在电子封装不时向高集成化、轻量化、高功能化开展的同时着力处理散热题目、信号传输耽误题目、噪声搅扰题目等。
 
  (2)注意环保。施行绿色电子制造和接纳绿色电子封装资料。片面接纳无铅、无齒素及免洗濯资料;导电胶成为替换无铅钎料的别的一种资料与无铅钎料配合开展?。
 
  (3)低落本钱。不时延伸电子器件的运用寿命,用无机导电聚合物替代合金焊料,研讨下部添补树脂,进步废弃元器件的接纳技能,添加二次应用率。
 
  (4)存眷使用在特别范畴的电子产物。对种种低温、湿润等恶劣任务情况或许对电子元器件有特别要求的某些场合,研讨具有针对性的封装方法。
 
                                                                                           张翼,薛齐文,王云峰
                         (1.大连交通大学土木与平安工程学院,辽宁大连116028;2.唐山轨道客车无限责任公司,河北唐山063000)

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