微电子连接技术的发展

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1、微电子连接技术的发展微电子封装是将数十万乃至数百万个半导体元件(即集成电路芯片)组装成一个紧凑的封装体，由外界提供电源，并与外界进行信息交流。微电子封装所包含的范围应包括单芯片封装(SCP)设计和制造，多芯片封装(MCM)设计和制造，芯片后封装工艺，各种封装基板设计和制造，芯片互连与组装，封装总体电性能、力学性能、热性能和可靠性设计、封装材料等多项内容。微电子封装不但直接影响着集成电路本身的电性能、力学性能、光性能和热性能，影响其可靠性和成本，还在很大程度上决定着电子整机系统的小型化、多功能化、可靠性且以其日益增长的产量(数千万t)赢得了工业社会的承认和信任，从而使其应用

2、的学科、行业和领域不断扩大。例如：材料科学、材料保护、表面工程、石油化工、能源技术、工程机械、机器制造、舟艇船舶、交通运输、冶金设备、建筑装饰、工程爆破、环境保护、水利水电、高压输电、电力金具、电工电子、电脑家电、电线电缆、电解电镀、消防器材、办公用品、仪器仪表、医药化肥、食品轻工、烹饪用具、厨房设备、家具用材、医疗器械、切削刃具、油井钻探、油气管道、桥梁隧道、港口码头、市政建设、设备维修、农业机械、真空元件、超导材料、低温装置、海洋工程、国防军工、航空航天和原子能科学，以及金属资源的节约、综合利用和可持续发展等等。实际上，可以说，凡是使用金属材料特别是那些使用稀缺和贵重

3、金属材料的地方，爆炸复合材料都有用武之地，并能大和成本，微电子封装越来越受到人们的重视。目前，表面贴装技术(SMT)是微电子连接技术发展的主流，而表面贴装器件、设备及生产工艺技术是SMT的三大要素。因而在微电子封装技术发展过程中，微电子连接技术也随之发展，自动化程度越来越高，加工过程也越来越精细。插封装(PDIP)。尤其是PDIP，由于性能优良、成本低廉又能批量生产而成为主流产品。插装型器件分别通过波峰焊接和机械接触实现器件的机械和电学连接。由于需要较高的对准精度，因而组装效率较低，器件的封装密度也较低，不能满足高效自动化生产的需求。第二阶段，在20世纪80年代以后，以表

4、面安装类型的四边引线封装为主的表面安装技术迅速发展。它改变了传统的插装形式，器件通过再流技术进行焊接，由于再流焊接过程中焊锡熔化时的表面张力产生自对准效应，降低了对贴片精度的要求，同时再流焊接代替了波峰焊，也提高了组装良品率。此阶段的封装类型如塑料有引线片式裁体(PLCC)、塑料四边引线扁平封装(PQFP)、塑料小外形封装(PSOP)以及无引线四边扁平封装等。由于采用了四面引脚，引线短，引线细，间距小，因此，在很大程度上提高了封装和组装的密度，封装体的电性能也大大提高，体积减小、质量减轻、厚度减小，满足了自动化生产的需求。表面安装技术被称为电子封装技术的一大突破。第三阶段

5、，在20世纪90年代中前期，集成电路发展到了超大规模阶段，要求集成电路封装向更高密度和更高速度发展，因此集成电路封装从四边引线型向平面阵列型发展，发明了球栅阵列封装(BGA)，堪称封装技术领域的第二次重大突破，并很快成为主流产品。到了90年代后期，电子封装进入超高速发展时期，新的封装形式不断涌现并获得应用，相继又开发出了各种封装体积更小的芯片尺寸封装。也就是在同一时期，多芯片组件(MCM)蓬勃发展起来。MCM将多个集成电路芯片和其他片式元器件组装在一块高密度多层互连基板上，然后封装在外壳内，是电路组件功能实现系统级的基础。可见，由于封装技术的发展越来越趋向于小型化、低功耗

6、、高密度方向发展，目前典型的就是BGA技术和CSP技术。2.2球栅阵列封装20世纪90年代，随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用，硅单芯片集成度不断提高，对集成电路封装要求更加严格，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大。为满足发展的需要，在原有封装品种基础上，又增添了新的品种一一球栅阵列封装，简称BGA。其采用小的焊球作为元件和基板之间的引线连接。这种BGA突出的优点包括[3]:①电性能更好：BGA用焊球代替引线，引出路径短，减少了引脚寄生效应;②封装密度更高：由于焊球是整个平面排列，因此对于同样面积，引脚数更高。③BGA的节距与现有的表面安装工艺和设备完全

7、相容，安装更可靠;④由于奸料熔化时的表面张力具有‘自对准”效应，避免了传统封装引线变形的损失，大大提高了组装成品率;⑤BGA引脚牢固;⑥焊球引出形式同样适用2.3芯片尺寸封装1994年9月，日本三菱电气公司研宄出一种芯片面积/封装面积=1:1.1的封装结构，其封装外形尺寸只比裸芯片大一点点。也就是说，单个IC芯片有多大，封装尺寸就有多大，从而诞生了一种新的封装形式，命名为芯片尺寸封装，简称CSP。CSP是整机小型化、便携化的结果。它定义为封装后尺寸不超过原芯片的1.2倍或封装后面积不超过裸片面积的1.5倍。倒装焊和引线键合技术