微系统封装基础.ppt

封装的趋势封装的趋势（（1 1）微型化）微型化（（2 2）集成化）集成化（（3 3））I/OI/O接口数不断增加接口数不断增加（（4 4）成本降低（包括制造、测试、返修））成本降低（包括制造、测试、返修）（（5 5）可靠性好（电性能、热性能以及寿命））可靠性好（电性能、热性能以及寿命）第第3章章 新型封装技术新型封装技术Ø 焊球阵列焊球阵列(BGA)封装封装(Ball Grid Array )Ø 芯片尺寸封装芯片尺寸封装(CSP: Chip Scale Package )Ø 圆片圆片级封级封装装(WLP: Wafer Level Package)Ø多芯片模块（多芯片模块（MCM: MCM: Mulit-chip Module)Ø 3维封装维封装 (3D Package)Ø系统级封装系统级封装( (SIP SIP ：System In Package) ) SOP: System On Package新技术新技术3D ICs without 3D Systems Creates GapComponent Density orSource: IBM, Intel1081071051041031021019711980199520201061010109108107106105104103System Integration LawGap:104 x}19900.3mmComponent densitySMTPTHMILLISCALETransistors/cm3Moore’s Law for ICsMoore’s LawMoore’s LawFor ICs to 32mmFor ICs to 32mmMCM, 3D, SIP3.1 焊球阵列封装（焊球阵列封装（BGA: ball grid array ））··定义定义 I/OI/O端是焊料球（端是焊料球（Solder ballSolder ball），并呈阵列排列。

并呈阵列排列即采用多功能、即采用多功能、焊球阵列焊球阵列技术技术取代取代了传统的了传统的引线框式引线框式. .··种类种类 按基材不同分：塑料按基材不同分：塑料BGA(PBGA)BGA(PBGA)，陶瓷，陶瓷BGABGA（（CBGACBGA）、带式）、带式BGABGA（（TBGATBGA）、金属）、金属BGABGA（（MBGAMBGA））·特点特点 能安排更多的能安排更多的I/O，且可用于，且可用于MCM（多芯片模块（多芯片模块) ，，I/O端子数已经超过端子数已经超过2600QFPBGA边长节距引脚(只)QFP32mm 0.5mm208BGA31mm1.5mm4001mm900QFP(Plastic Quad Flat Package)，，引脚间距小，操作人员和设引脚间距小，操作人员和设备的要求提高，精细技术的代价高备的要求提高，精细技术的代价高,( 1.0mm、、0.8mm、、0.65mm(304)、、0.5mm、、0.4mm、、0.3mm 多个规格)电子器件工程联合会（电子器件工程联合会（JEDEC）制定的）制定的BGA物理标准中，规定物理标准中，规定BGA的的球形引脚间距为：球形引脚间距为：1.5mm;1.27mm和和1.0mm 技术关键技术关键u焊球端子底面的高度偏差焊球端子底面的高度偏差原因：基板翘曲原因：基板翘曲225球、球、1.5mm BGA 偏差偏差130umu检测困难检测困难不能目检不能目检探针检查难于实现探针检查难于实现一般采用断层一般采用断层X射线跟踪检测工艺射线跟踪检测工艺CBGA焊点结构图焊点结构图u由于由于BGA的引脚以阵列形式的引脚以阵列形式焊于焊于PCB上，上，返修时难度较大返修时难度较大。

1、PBGA··结构示意图结构示意图BT树脂树脂PBGA封装，它采用封装，它采用BT树脂／玻璃层压板作为树脂／玻璃层压板作为基板基板，以塑料环氧模塑，以塑料环氧模塑混合物作为混合物作为密封材料密封材料，，焊球焊球为共晶焊料为共晶焊料63Sn37Pb或准共晶焊料或准共晶焊料62Sn36Pb2Ag 1 、、PBGA结构中的结构中的BT树脂／玻璃层压板树脂／玻璃层压板的热膨胀系数的热膨胀系数CTE约为约为14ppm／／℃，，PCB板板的约为的约为17ppm／／ ℃ ，两种材料的，两种材料的CTE比较接近比较接近，因而，因而热匹配性好热匹配性好 PBGA封装的优缺点封装的优缺点2 在回流焊过程中可利用焊球的在回流焊过程中可利用焊球的自对准自对准作用，即熔融焊球的表面张力作用，即熔融焊球的表面张力来达到焊球与焊盘的对准要求来达到焊球与焊盘的对准要求 3 成本低 4 电性能良好电性能良好缺点：缺点： 对湿气敏感，不适用于有气密性要求和可靠性要求高的器件的封装对湿气敏感，不适用于有气密性要求和可靠性要求高的器件的封装 优点：优点：2、CBGA 它的基板是多层它的基板是多层陶瓷陶瓷，，金属盖板金属盖板用密封焊料焊接在基板上，用以保护用密封焊料焊接在基板上，用以保护芯片、引线及焊盘。

芯片、引线及焊盘 封装体尺寸为封装体尺寸为10-35mm，标准的焊球节距为，标准的焊球节距为1.5mm、、1.27mm、、1.0mm焊球材料为高温共晶焊料焊球材料为高温共晶焊料10Sn90Pb10Sn90Pb，焊球和封装体的连接需，焊球和封装体的连接需使用低温共晶焊料使用低温共晶焊料63Sn37Pb63Sn37PbIBMIBM）） CCGACBGA 的扩展CBGA封装的优缺点封装的优缺点1 气密性好，抗湿气性能高，因而封装组件的长期可靠性高气密性好，抗湿气性能高，因而封装组件的长期可靠性高 2 与与PBGA器件相比，电绝缘特性更好器件相比，电绝缘特性更好 3 与与PBGA器件相比，封装密度更高器件相比，封装密度更高 4 散热性能优于散热性能优于PBGA结构 优点：优点：缺点：缺点：1 1 由于陶瓷基板和由于陶瓷基板和PCBPCB板的热膨胀系数板的热膨胀系数 CTE CTE 相差较大相差较大 A1 A12 20 03 3陶瓷基板陶瓷基板的的CTECTE约为约为7ppm7ppm／／℃，，PCBPCB板的板的CTECTE约为约为17ppm17ppm／／ ℃ ，因此，因此热匹配性差热匹配性差，，焊点疲劳是其主要的失效形式。

焊点疲劳是其主要的失效形式 2 2 与与PBGAPBGA器件相比，封装器件相比，封装成本高成本高3、TBGATBGATBGA的载体为铜／聚酰亚胺／铜的双金属层带的载体为铜／聚酰亚胺／铜的双金属层带( (载带载带) )载体上表面载体上表面分布的铜导线起传输作用，下表面的铜层作地线硅片与载体实现分布的铜导线起传输作用，下表面的铜层作地线硅片与载体实现互连后，将硅片包封起到保护作用载体上的过孔实现上下表面的互连后，将硅片包封起到保护作用载体上的过孔实现上下表面的导通，利用类似金属丝压焊技术在过孔焊盘上形成焊球阵列焊球导通，利用类似金属丝压焊技术在过孔焊盘上形成焊球阵列焊球间距有间距有1.0mm1.0mm、、1.27mm1.27mm、、1.5mm1.5mm几种TBGA封装的优缺点封装的优缺点1 1 对湿气敏感对湿气敏感; ; 2 2 不同材料的多级组合对可靠性产生不利的影响不同材料的多级组合对可靠性产生不利的影响优点：优点：缺点：缺点：1 封装轻、小封装轻、小; 2 电性能良电性能良; 3 组装过程中热匹配性好组装过程中热匹配性好; 4 散热性能优于散热性能优于PBGA结构··定义定义 封装后的封装后的IC尺寸尺寸边长边长不大于芯片的不大于芯片的1.2倍倍，，IC面面积积只比裸片（只比裸片（Die）大不超过）大不超过1.4倍倍。

··种类种类 按设计、材料、应用的不同分：引线框架型按设计、材料、应用的不同分：引线框架型（（lead framelead frame）、柔型基板型（）、柔型基板型（FlexFlex）、硬质基板型）、硬质基板型（（rigidrigid）、）、圆片级型（圆片级型（WLWL）和叠层）和叠层CSPCSP·特点特点 1.满足了芯片满足了芯片I/O引脚不断增加的需要引脚不断增加的需要 2.芯片面积与封装面积之间的比值很小芯片面积与封装面积之间的比值很小 3.极大地缩短延迟时间极大地缩短延迟时间3.2 芯片尺寸封装（芯片尺寸封装（CSP: chip scale package ））DIPPGAPLCC PQFPBGACSP引线数2000节距(mm)2.542.541.271.271.00.81.271.00.8 0.50.50.30.25引线长度4.6φ0.89或更小φ0.3或更小高度50umCSP基本结构图互连层是通过载带自动焊接（互连层是通过载带自动焊接（T A B ）、引线键合（）、引线键合（W B ）、倒装）、倒装芯片（芯片（FC）等方法来实现芯片与焊球（或凸点、焊柱）之间内部连）等方法来实现芯片与焊球（或凸点、焊柱）之间内部连接的，是接的，是CSP 封装的关键组成部分封装的关键组成部分1.引线框架型（引线框架型（lead frame））底部引线塑料封装底部引线塑料封装(BLP)代表厂商有富士通、日立、代表厂商有富士通、日立、Rohm、高士达（、高士达（Goldstar）等等）等等 引线框通常是金属制的引线框通常是金属制的, 外层的互连已做在引线框上。

外层的互连已做在引线框上2. 柔性基板柔性基板CSP最有名的是最有名的是Tessera公司的公司的microBGA，，CTS的的sim-BGA也采用相同也采用相同的原理其他代表厂商包括通用电气（的原理其他代表厂商包括通用电气（GE）和）和NEC该类该类CSP 采用采用P I 或与或与TAB 工艺中相似的带状材料作垫片工艺中相似的带状材料作垫片, 内层互内层互连采用连采用TAB、、FC 或或WB3. 刚性基板刚性基板CSP代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下等等代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下等等 利用基板的刚性将在芯片四周分布的很窄节距焊盘再分布成利用基板的刚性将在芯片四周分布的很窄节距焊盘再分布成PCB板上较宽节距的面阵列焊盘板上较宽节距的面阵列焊盘该类该类CSP 是用树脂和陶瓷材料作垫片是用树脂和陶瓷材料作垫片, 内层互连方式也有内层互连方式也有FC 和和WB 两种该类该类CSP 是在晶圆阶段是在晶圆阶段, 利用芯片间较宽的划片槽利用芯片间较宽的划片槽, 在其中构造周边在其中构造周边互连互连, 随后用玻璃、硅、树脂、陶瓷等材料包封而完成的随后用玻璃、硅、树脂、陶瓷等材料包封而完成的4.圆片级圆片级CSP（（WLCSP））投入研发的厂商包括投入研发的厂商包括FCT、、Aptos、卡西欧、、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子、富士通、三菱电子等。

等前面几类前面几类CSP：：分割分割IC芯片芯片引键合线引键合线模塑模塑焊凸点高度在0.25 mm-0.4mm凸点节距最小为0.4mm包括凸点在内整个厚度小于1.0mm(1) 如何解决与如何解决与CSP 相匹配的细间距高密度布线基片问题相匹配的细间距高密度布线基片问题; (2)焊接技术焊接技术, 也就是焊接过程中工艺匹配的问题也就是焊接过程中工艺匹配的问题3)不容忽视的还有包封技术不容忽视的还有包封技术5. CSP 芯片制作技术的关键芯片制作技术的关键u开发引线键合产品需要开发的封装技术开发引线键合产品需要开发的封装技术(a)短引线键合技术短引线键合技术在基片封装中在基片封装中, 封装基片比芯片尺寸稍大封装基片比芯片尺寸稍大,置于引线框架中置于引线框架中, 引线框架引线框架的键合焊盘伸到了芯片上面的键合焊盘伸到了芯片上面, 在键合时在键合时, 键合线都很短键合线都很短,而且弧线很低而且弧线很低而在键合引线很短时而在键合引线很短时, 键合引线的弧线控制很困难键合引线的弧线控制很困难常常规规CSP塑封料在注塑成形时呈熔融状态，是有黏度的运动流体，因此具有一塑封料在注塑成形时呈熔融状态，是有黏度的运动流体，因此具有一定的冲力。

冲力作用在金丝上，使金丝产生偏移，极端情况下金丝冲定的冲力冲力作用在金丝上，使金丝产生偏移，极端情况下金丝冲断，就是所谓的冲丝断，就是所谓的冲丝 (b)包封技术包封技术在引线键合的包封中在引线键合的包封中, 不仅要解决倒装片包封中的有关技不仅要解决倒装片包封中的有关技术问题术问题, 还要解决包封的还要解决包封的冲丝冲丝问题c)焊球安装技术焊球安装技术u开发开发TAB键合产品需要开发的封装技术键合产品需要开发的封装技术(a)TAB键合技术键合技术b)包封技术包封技术c)焊球安装技术焊球安装技术u开发倒装片键合开发倒装片键合CSP产品需要开发的封装技术产品需要开发的封装技术（（a））二次布线技术二次布线技术二次布线二次布线, 就是把的周边焊盘再分布成间距为微米左右的阵列焊就是把的周边焊盘再分布成间距为微米左右的阵列焊盘在对芯片焊盘进行再分布时盘在对芯片焊盘进行再分布时, 同时也形成了再分布焊盘的电同时也形成了再分布焊盘的电镀通道 (b)凸点形成电镀金凸点或焊料凸点技术在再分布的芯片焊盘凸点形成电镀金凸点或焊料凸点技术在再分布的芯片焊盘上形成凸点上形成凸点 (c)包封技术包封技术包封时, 由于包封的材料厚度由于包封的材料厚度薄薄, 空洞、裂纹的存空洞、裂纹的存在会更严重的影响电路的可靠性在会更严重的影响电路的可靠性 (d)焊球安装技术。

焊球安装技术u开发圆片级产品需要开发的新技术开发圆片级产品需要开发的新技术(a)二次布线技术二次布线技术b)焊球制作技术焊球制作技术c)包封技术包封技术d)圆片级测试和筛选技术圆片级测试和筛选技术e)圆片划片技术圆片划片技术利用在圆片上的金属层将在芯片四周分布的很窄的节距焊盘再分布利用在圆片上的金属层将在芯片四周分布的很窄的节距焊盘再分布成成PCBPCB板上较宽节距的面阵列焊盘板上较宽节距的面阵列焊盘uCSP产品的封装基片产品的封装基片在在CSP产品的封装中产品的封装中, 需要使用高密度多层布线的柔性基需要使用高密度多层布线的柔性基片、层压树脂基片、陶瓷基片这些基片的制造难度相当片、层压树脂基片、陶瓷基片这些基片的制造难度相当大为了保证产品的长期可靠性为了保证产品的长期可靠性, 在选择材料或开发新材料时在选择材料或开发新材料时, 还要考虑到这些材料的热膨胀系数应与硅片的相匹配还要考虑到这些材料的热膨胀系数应与硅片的相匹配u包封材料包封材料由于产品的尺寸小由于产品的尺寸小, 在产品中在产品中, 包封材料在各处的厚度都包封材料在各处的厚度都小为了避免在恶劣环境下失效小为了避免在恶劣环境下失效,包封材料的气密性或与包封材料的气密性或与被包封的各种材料的粘附性必须良好有好的抗潮气穿透被包封的各种材料的粘附性必须良好有好的抗潮气穿透能力能力, 与硅片的热膨胀匹配以及一些其它的相关性能。

与硅片的热膨胀匹配以及一些其它的相关性能u组装产品的印制板问题组装产品的印制板问题主要困难在于布线的线条窄主要困难在于布线的线条窄, 间距窄间距窄, 还要制作一定数量还要制作一定数量的通孔的通孔, 表面的平整性要求也较高在选择材料时还要表面的平整性要求也较高在选择材料时还要考虑到热膨胀性能考虑到热膨胀性能6. C S P 封装技术展望封装技术展望（1）标准化（2）可靠性（3）成本l采用引线键合的采用引线键合的柔性柔性垫片垫片CSP 对由低到高的引脚数都适用对由低到高的引脚数都适用, 并且并且由于其低廉的价格由于其低廉的价格,应用也最广应用也最广l引线框架引线框架CSP 主要用于主要用于低引脚低引脚数的场合数的场合, l刚性刚性垫片垫片CSP 用于用于中引脚中引脚数的场合数的场合l随着随着IC 向高密度、高速度方向发展向高密度、高速度方向发展, 未来器件对针脚数未来器件对针脚数的要求会越来越高预计到的要求会越来越高预计到2000 年年, 储存器、高频器储存器、高频器件和逻辑器件将分别要求件和逻辑器件将分别要求250、、800 和和1000 个个I/O 模塑型模塑型CSP 可以达到这么高的引脚数可以达到这么高的引脚数 它的芯片互连与测试都是在圆片上完成的它的芯片互连与测试都是在圆片上完成的, ,之后再切片之后再切片, ,进行倒装芯片组装进行倒装芯片组装. .3.3 3.3 圆片级封装（圆片级封装（WLPWLP：：wafer level packagewafer level package））加加工工工工艺艺测测试试系系统统组组装装3.4 多芯片模块多芯片模块/组件（组件（MCM：：mulit-chip module））··定义定义将将2个以上的大规模集成电路裸芯片和其它微型元个以上的大规模集成电路裸芯片和其它微型元器件互连组装在同一块高密度多层基板上并封装在同一管器件互连组装在同一块高密度多层基板上并封装在同一管壳内构成功能齐全质量可靠的电子组件壳内构成功能齐全质量可靠的电子组件MCM基板与芯片之间的互连方式基板与芯片之间的互连方式（（c）旨在高速度、高性能、高可靠和多功能，而不象一般混合）旨在高速度、高性能、高可靠和多功能，而不象一般混合IC技技术以缩小体积重量为主术以缩小体积重量为主 。

b））MCM采用采用多块裸芯片多块裸芯片与与多层布线多层布线基板并实现高密度互连基板并实现高密度互连 与传统的混合与传统的混合IC主要区别主要区别（（a））MCM组装的是组装的是VLSI、、ULSI、、ASIC裸片而不是裸片而不是MSI等中小规等中小规模的集成电路模的集成电路 典型类型典型类型根据基板类型分为：根据基板类型分为： MCM-L型型MCM-C型型MCM-D型型MCM-Si型型MCM-D/C 1.MCM-L（（Layered ）型）型—层压介质高密度印刷板模块采用叠层结构的印刷电路层压介质高密度印刷板模块采用叠层结构的印刷电路板作为互连衬底板作为互连衬底特点：特点：l因有机基板介电常数小允许较大的特征尺寸对微波应用有利；因有机基板介电常数小允许较大的特征尺寸对微波应用有利；l 由于叠层式特点用由于叠层式特点用MMCML易于实现多种封装结构；易于实现多种封装结构；l MCML基板比共烧陶瓷有较好的尺寸控制（烧制时的收缩）基板比共烧陶瓷有较好的尺寸控制（烧制时的收缩）l三种三种MCM中成本是最低中成本是最低关键技术：关键技术：是要解决多层基板有线金属与隔离介质界面的效应和是要解决多层基板有线金属与隔离介质界面的效应和互连通孔的技术互连通孔的技术 2. MCM-C（Ceramic） 型—基板材料是多层陶瓷，采用丝网印刷的方法将金属导体印在瓷片上基板材料是多层陶瓷，采用丝网印刷的方法将金属导体印在瓷片上实现电气互连然后经过层压排胶烧结等工艺做出散热性能好机械强度实现电气互连然后经过层压排胶烧结等工艺做出散热性能好机械强度高的多层共烧陶瓷基板。

高的多层共烧陶瓷基板其布线间距可达其布线间距可达200um,层数可达层数可达30层以上层以上低温共烧陶瓷（低温共烧陶瓷（LTCC）基板（）基板（MCM-C）加工流程）加工流程3.MCM-D(Deposited thin films )型 —在聚合物或介质材料薄膜上淀积金属导线图形在聚合物或介质材料薄膜上淀积金属导线图形MCM-D是三种基本类型中成本最高的一种主要是因为其布线采用了与是三种基本类型中成本最高的一种主要是因为其布线采用了与芯片制造相似的工艺利用光刻技术制作有线，虽然布线层数最少，因芯片制造相似的工艺利用光刻技术制作有线，虽然布线层数最少，因其线条细、间距小、布线度也最高，适用于高频高速电路中其线条细、间距小、布线度也最高，适用于高频高速电路中 多层薄膜聚酰亚胺基板（多层薄膜聚酰亚胺基板（MCM-D）加工流程）加工流程u 混合型的混合型的MCM-D/C即共烧陶瓷上淀积薄膜型即共烧陶瓷上淀积薄膜型u MCM-Si即在即在Si衬底上使用二氧化硅介质衬底上使用二氧化硅介质u 三维三维(3D)MCM 3.其他类型的其他类型的MCM各类各类MCM特性比较特性比较··种类种类 叠层型叠层型3D;3D;埋置型埋置型3D; 3D; 有源基板型有源基板型3D3D。

··定义定义 在垂直于芯片表面的方向上堆叠在垂直于芯片表面的方向上堆叠, ,互连两片以上互连两片以上裸片或器件的封装裸片或器件的封装. . PCB板和封装转接板的布线限制，规定板和封装转接板的布线限制，规定0.50或或0.40毫米毫米是是CSP封装最小的实用间距，这使得在封装最小的实用间距，这使得在X和和Y方向上提高封方向上提高封装密度非常困难装密度非常困难 3.5 3.5 三维立体封装三维立体封装(3D)(3D)·特点特点 体积小体积小,电性能稳定电性能稳定(信号传输延迟时间减小、低躁信号传输延迟时间减小、低躁声、低功耗）声、低功耗）,多功能性、高可靠性和低成本性多功能性、高可靠性和低成本性3D*3D封装内的多个裸片仅需要一个基板，同时由于裸片间大量的互连封装内的多个裸片仅需要一个基板，同时由于裸片间大量的互连是在封装内进行，互连线的长度大大减小，提高了器件的电性能是在封装内进行，互连线的长度大大减小，提高了器件的电性能实现叠层型实现叠层型3D封装的两种方法：封装的两种方法：l 封装内的裸片堆叠封装内的裸片堆叠l 封装内的封装堆叠或称封装堆叠封装内的封装堆叠或称封装堆叠 1. 叠层型叠层型3D封装封装以錫球型以錫球型态态接合接合的叠层的叠层3D封裝封裝 ·因为因为裸片堆叠裸片堆叠CSP在开发在开发Z方向空间（即高度）的同时还保持了其方向空间（即高度）的同时还保持了其X和和Y方向上的元件大小（厚度即使增加也是非常小），这种封装已经方向上的元件大小（厚度即使增加也是非常小），这种封装已经被很多应用所接受。

裸片堆叠被很多应用所接受裸片堆叠CSP封装的封装的主要缺点主要缺点是，如果堆叠是，如果堆叠中的一层集成电路出现问题，所有堆叠的裸片都将失效中的一层集成电路出现问题，所有堆叠的裸片都将失效 ·封装堆叠封装堆叠使得能够堆叠来自使得能够堆叠来自不同供应商不同供应商和混合集成电路技术的裸片，也和混合集成电路技术的裸片，也允许在堆叠之前进行预烧和检测允许在堆叠之前进行预烧和检测裸片堆叠和封装堆叠比较裸片堆叠和封装堆叠比较关键技术关键技术 1.芯片厚度的控制芯片厚度的控制 :晶圆的减薄晶圆的减薄, 背面研磨到背面研磨到100微米以下微米以下.在在晶片背面机械研磨过程中，硅晶粒形变很容易导致应力晶片背面机械研磨过程中，硅晶粒形变很容易导致应力——引发裸片破裂、扭曲引发裸片破裂、扭曲 CMP，湿刻蚀和等离子刻蚀，湿刻蚀和等离子刻蚀 50 ,极限10-20(a)支架型针脚焊支架型针脚焊(b)金楔焊金楔焊(c)极低环路焊接极低环路焊接 2. 引线焊接技术引线焊接技术 :线焊技术是决定封装堆叠模盖最小高度和线焊技术是决定封装堆叠模盖最小高度和S-CSP裸片堆叠高度的一个关键因素裸片堆叠高度的一个关键因素 。

3. 裸片堆叠技术裸片堆叠技术 4 .薄模成型技术薄模成型技术 :为了能够堆叠封装，底部封装模盖的厚为了能够堆叠封装，底部封装模盖的厚度必须小于顶部堆叠封装焊接球支架的高度对于球间度必须小于顶部堆叠封装焊接球支架的高度对于球间距为距为0.5-0.8毫米的毫米的CSP，紧凑型产品中已经广泛采用，紧凑型产品中已经广泛采用0.2-0.4毫米的球支架高度毫米的球支架高度 ——在各类基板内或多层布线介质层中在各类基板内或多层布线介质层中“埋置埋置”R、、C或或IC等元器件，最上层再贴装等元器件，最上层再贴装SMC/SMD来实现立体封装来实现立体封装2. 埋置型埋置型3DSiSi圆片规模集成圆片规模集成(WLS)(WLS)后的有源基板上再实行多层布线后的有源基板上再实行多层布线, ,最最上层再贴装上层再贴装SMC/SMDSMC/SMD3.有源基板型有源基板型3D高导热高导热( 1 )复合基板材料，由热固性树脂及无机填料构成复合基板材料，由热固性树脂及无机填料构成2）电子元器件的埋入技术）电子元器件的埋入技术( 3 )内部互连技术，一般是通过导电浆料填入导通孔来实内部互连技术，一般是通过导电浆料填入导通孔来实现层间电气互连。

现层间电气互连关键技术关键技术 ··结构示意图结构示意图4 . 可靠性问题可靠性问题l 局部过热，烧毁局部过热，烧毁l 温度分布不均匀，差异过大，影响信号传输温度分布不均匀，差异过大，影响信号传输l 材料热膨胀系数不匹配引起热应力，产生翘曲、裂纹材料热膨胀系数不匹配引起热应力，产生翘曲、裂纹4 . 可靠性问题可靠性问题叠层封装：三维热场分析叠层封装：三维热场分析存在热耦合，热场分布与单热源不同存在热耦合，热场分布与单热源不同分析要点：分析要点：一、使用低热阻的基板一、使用低热阻的基板;二、使用强风冷或液冷却剂为二、使用强风冷或液冷却剂为3D器件降温器件降温;三、在叠层元件之间使用导热通孔将内部的热量散至表面三、在叠层元件之间使用导热通孔将内部的热量散至表面3DMCM器件散热的处理方法有三种器件散热的处理方法有三种:在实际的应用中在实际的应用中,根据不同散热的情况可以选择一种或几根据不同散热的情况可以选择一种或几种方案3.6 3.6 系统级封装系统级封装(SiP)(SiP)System-in- Package 是将一个电子功能系统，或其子系统中的大部分内是将一个电子功能系统，或其子系统中的大部分内容，甚至全部都安置在一个封装内。

容，甚至全部都安置在一个封装内Ø产品尺寸的小型化产品尺寸的小型化Ø缩短上市时间缩短上市时间Ø降低了母板的复杂程度降低了母板的复杂程度Ø某些性能得以提高某些性能得以提高Ø降低整个系统的成本降低整个系统的成本Ø可以分别优化各个可以分别优化各个IC芯片的加工工艺，最充分地发芯片的加工工艺，最充分地发挥各个芯片的性能特点挥各个芯片的性能特点1. Sip的特的特 点点2. SIP的主要形式的主要形式（（1）层叠封装）层叠封装互连一般采用WB和FCB平面分布封装形式示意图，此例为Amkor Technology 公司的Super FC SiP 的概念，使用了超微距的BGA FCB技术2）平面分布封装）平面分布封装三星公司的高密度层叠存储芯片，世界上第一个六层叠封装存储芯片三星公司的高密度层叠存储芯片，世界上第一个六层叠封装存储芯片1）存储芯片集成封装）存储芯片集成封装MEMORY/MEMORY SIP3. SIP的主要应用的主要应用Amkor Technology 公司的层叠存储芯片，用于公司的层叠存储芯片，用于SD卡芯片的制造卡芯片的制造存储与存储与ASIC芯片的集成封装，使用了芯片的集成封装，使用了WB和和FCB的互连技术。

的互连技术2）存储/控制芯片集成封装（MEMORY/ASIC SIP）ASIC芯片与无源元件芯片的集成封装，芯片与无源元件芯片的集成封装，PIC意为无源元件整合芯片意为无源元件整合芯片3）控制芯片）控制芯片/无源元件集成封装（无源元件集成封装（ASIC/PIC SIP））射频芯片整合射频芯片整合ASIC、无源元件、低通滤波、天线、、无源元件、低通滤波、天线、RF开关等器件于一身，属开关等器件于一身，属于于SIP中的最大应用，也可以上升到中的最大应用，也可以上升到SOP的概念4）射频芯片集成封装（）射频芯片集成封装（RF SIP））射频芯片的成品板，实现了混合射频芯片的成品板，实现了混合RF信号的处理和收发信号的处理和收发4）射频芯片集成封装（）射频芯片集成封装（RF SIP））电源芯片整合驱动电源芯片整合驱动IC、、MOSFET器件，经过器件，经过SIP后，变成小型的开关电源芯片后，变成小型的开关电源芯片5））DC－－DC电源芯片集成封装（电源芯片集成封装（DC SIP））SIP整合了整合了ASIC和光学和光学MOMES器件，实现了片上光交换的概念器件，实现了片上光交换的概念。

6）光学）光学MOMES集成封装（集成封装（MOMES SIP）） Thomas等人使用玻璃做封装盖将陀螺仪和等人使用玻璃做封装盖将陀螺仪和ASIC封装在同一芯片上，封装在同一芯片上，利用了利用了Au焊料密封键合，完成器件的密封封装，实现了焊料密封键合，完成器件的密封封装，实现了SIP概念的封装概念的封装7））MEMS的集成封装（的集成封装（MEMS SIP））SOP（（System On Package））是封装技术界权威是封装技术界权威R. R. Tummala提提出的面向未来的，集大成的封装概念出的面向未来的，集大成的封装概念意为板上整合意为板上整合SOC和和SIP两种概念的两种概念的封装，实现最完整功能的产品概念封装，实现最完整功能的产品概念4. 面向未来的面向未来的SOP概念概念5. SIP中的关键技术中的关键技术SIP中的互连技术的发展决定了中的互连技术的发展决定了SIP封装技术的走向，互连工艺的不断进封装技术的走向，互连工艺的不断进步，才使得我们可以在封装体中整合更多的器件，实现更多的功能步，才使得我们可以在封装体中整合更多的器件，实现更多的功能1) 互连技术互连技术SIP中基本的引线互连方式中基本的引线互连方式ASET的一种的一种CBB通孔互连技术，实现通孔互连技术，实现SIP的层叠封装。

的层叠封装柔性基板互连应用在柔性基板互连应用在SIP中的例子，中的例子，Tessera Technology Inc 公司的公司的folded stacked chip概念，也称为概念，也称为 folded flex CSP这也是一种有效这也是一种有效的芯片互连方式的芯片互连方式柔性基板互连柔性基板互连一个典型的无源元件埋置工艺一个典型的无源元件埋置工艺2. 无源元件无源元件2.45GHz和和6.25GHz的的BPF器件模拟图、实物图和频谱图器件模拟图、实物图和频谱图SIP中的中的RF天线器件图天线器件图CMP是硅表面加工中的重要工艺，也使得超薄的芯片层叠封装变为可能是硅表面加工中的重要工艺，也使得超薄的芯片层叠封装变为可能2. 芯片减薄芯片减薄3. SoC与与SiPSoC—System-on- chip 系统级芯片系统级芯片/片上系统片上系统—将一个完整的电子系统集成在一块芯片上将一个完整的电子系统集成在一块芯片上相比于相比于SIP应用，应用，SOC的缺点的缺点:（（1）设计的复杂性，系统性导致开发时间长、成本高设计的复杂性，系统性导致开发时间长、成本高2）不同工艺的兼容性差，工艺制程的局限性也导致了）不同工艺的兼容性差，工艺制程的局限性也导致了KGD不高。

不高3）无源器件相对难以集成无源器件相对难以集成SOC可视为板级封装向着集成化、微型化发展过程中的某可视为板级封装向着集成化、微型化发展过程中的某个最终目标个最终目标。