芯片封装

湖南工业大学计算机与通信学院前沿讲座Lecture1集成电路封装技术-多芯片封装陈卫兵Spring2012研究生教育前沿讲座Slide2Outline芯片封装发展史芯片封装LED封装研究生教育芯片封装发展史ThetransistorinventedatBelllab.in1947前沿讲座Slide3研究生教育芯片封装发展史September12th1958,JackKilbyatTexasinstrumenthadbuiltasimpleoscillatorICwithfiveintegratedcomponents(resistors,capacitors,distributedcapacitorsandtransistors)前沿讲座Slide4研究生教育芯片封装发展史1959-Planartechnologyinvented前沿讲座Slide5研究生教育芯片封装发展史1960-EpitaxialdepositiondevelopedBellLabsdevelopedthetechniqueofEpitaxialDeposition1960-FirstMOSFETfabricatedKahngatBellLabsfabricatesthefirstMOSFET.1961-FirstcommercialICsFairchildandTexasInstrumentsbothintroducecommercialICs.1962-Transistor-TransistorLogicinvented1962-Semiconductorindustrysurpasses$1-billioninsales1963-FirstMOSIC,CMOSprocessinventedRCAproducesthefirstPMOSIC.前沿讲座Slide6研究生教育芯片封装发展史前沿讲座Slide7研究生教育前沿讲座Slide8研究生教育芯片封装发展史国内封装厂：江苏长电、天水华天、日月光、矽品、华泰等合资封装厂：日立、三星、南通富士通等国外封装厂：Intel、AMD等前沿讲座Slide9针脚式SMT新一代研究生教育前沿讲座Slide10芯片封装芯片封装–从芯片电学连接电源和信号到板上–要求有小的信号延迟和失真–机械连接芯片到板上–将芯片产生的热量耗散出去–保护芯片不被机械、应力毁坏–芯片和板的热膨胀系数兼容，防止芯片被热应力损坏–制造和测试费用便宜研究生教育前沿讲座Slide11芯片封装（邦定）Traditionally,chipissurroundedbypadframe–Metalpadson100–200mmpitch–Goldbondwiresattachpadstopackage–Leadframedistributessignalsinpackage–Metalheatspreaderhelpswithcooling研究生教育芯片封装（邦定）Twomethods前沿讲座Slide12研究生教育前沿讲座Slide13芯片封装（结构形式）过孔和表面贴装形式研究生教育前沿讲座Slide14芯片封装（高级模式）BondwirescontributeparasiticinductanceFancypackageshavemanysignal,powerlayers–LiketinyprintedcircuitboardsFlip-chipplacesconnectionsacrosssurfaceofdieratherthanaroundperiphery–Toplevelmetalpadscoveredwithsolderballs–Chipflipsupsidedown–Carefullyalignedtopackage(doneblind!)–Heatedtomeltballs–AlsocalledC4(ControlledCollapseChipConnection)研究生教育CSP模式前沿讲座Slide15・WristCamera(Fujitsu)・G-SHOCKWatch(IEP)75%down-sizemountingarea27mm30mmWire-bondingWLCSPshrink研究生教育芯片封装（Flip-chip）前沿讲座Slide16研究生教育前沿讲座Slide17芯片封装（多芯片模式）PentiumProMCM–FastconnectionofCPUtocache–Expensive,requiresknowngooddice研究生教育芯片封装（封装形式与费用）ICPackagev.sCostcompare前沿讲座Slide18研究生教育前沿讲座Slide19芯片封装（寄生参数）ChipSignalPinsPackageCapacitorSignalPadsChipVDDChipGNDBoardVDDBoardGNDBondWireLeadFramePackageUsemanyVDD,GNDinparallel–Inductance,IDD研究生教育前沿讲座Slide20芯片封装（热耗散）60Wlightbulbhassurfaceareaof120cm2Itanium2diedissipates130Wover4cm2–Chipshaveenormouspowerdensities–CoolingisaseriouschallengePackagespreadsheattolargersurfacearea–Heatsinksmayincreasesurfaceareafurther–Fansincreaseairflowrateoversurfacearea–Liquidcoolingusedinextremecases($$$)研究生教育前沿讲座Slide21芯片封装（ESD保护）Staticelectricitybuildsuponyourbody–Shockdeliveredtoachipcanfrythingates–MustdissipatethisenergyinprotectioncircuitsbeforeitreachesthegatesESDprotectioncircuits–Currentlimitingresistor–DiodeclampsESDtesting–Humanbodymodel–ViewshumanaschargedcapacitorPADRDiodeclampsThingateoxidesCurrentlimitingresistorDeviceUnderTest1500100pF研究生教育新一代封装技术（柔性连接）前沿讲座Slide22研究生教育新一代封装技术（3D连接）PackagingTechnologywith2orMoreDIEStackedinaSinglePackageorMultiplePackagesStackedTogether前沿讲座Slide23研究生教育新一代封装技术（混合封装）厚膜技术前沿讲座Slide24研究生教育LED封装（芯片结构）前沿讲座Slide25研究生教育LED封装（封装结构）Si基芯片前沿讲座Slide26研究生教育LED封装（封装结构）白光LED（模组结构）前沿讲座Slide27研究生教育LED封装（问题）高功率下散热问题；大电流下漏电问题；高电流下高效率问题，目标是2A下（150lm/W）；高功率下量子效率下降问题；前沿讲座Slide28研究生教育前沿讲座Slide29Thanks！