清华大学半导体封装技术课件

1微电子封装技术蔡坚清华大学微电子学研究所[e-mail]2课程结构本课程共32学时。教师：蔡坚[e-mail]王水弟[e-mail]贾松良[e-mail]上课（26～28）学时。成绩出勤（15）作业（15）开卷考试（70）3课程内容课程面向信息电子制造/电子制造产业，介绍微电子封装及电子组装制造的的基本概念及封装的基本工艺，兼顾传统的集成电路封装和先进的封装技术，同时介绍当前发展迅速对产业影响较大的一些研究/开发热点，如三维封装、MEMS封装、系统级封装和绿色电子等，课程还将介绍封装的选择、设计和封装可靠性及失效分析。4Lecture1绪论：课程概述、封装基本概念、封装功能及发展趋势Lecture2传统集成电路封装技术：传统封装技术流程介绍Lecture3互连技术：一级封装的互连技术Lecture4倒装焊技术：倒装焊技术的发展Lecture5～6新型封装技术：焊球阵列封装和芯片尺寸封装、圆片级和三维封装技术、微机电系统的封装Lecture7系统级封装Lecture8课堂讨论/专题讲座Lecture9电子组装制造：电子组装的发展趋势、二级封装的基本技术、PCB板及封装基板基本制造工艺Lecture10封装中的材料：微电子封装材料、电子产品无铅化以及绿色制造Lecture11微电子封装设计Lecture12封装可靠性Lecture13微电子封装中的失效分析Lecture14课堂讨论/专题讲座5教材与参考资料教材：电子课件、《微电子封装技术》讲义主要参考资料:电子封装与互连手册，贾松良等译，电子工业出版社，2009微系统封装技术概论，金玉丰等编著，科学出版社，2006电子封装材料与工艺，贾松良等译，化学工业出版社，2006AdvancedElectronicPackaging,EditedbyRichardK.Ulrich,WilliamD.Brown,JohnWiley&SonsPress,2006R.R.Tammula等编著，微系统封装基础，黄庆安等译，东南大学出版社，2004R.R.Tammula等编著，微电子封装手册，贾松良等译校，电子工业出版社，2001TheElectronicPackagingHandbook,EditedbyGlennR.Blackwell,CRCPress,2000M.C.Pecht，etal，ElectronicPackagingMaterialsandTheirProperties,CRCPress.1999C.YChang,S.M.Sze,ULSITechnolony,chapter10,McGraw-Hill,1995……6为什么开设本课程？电子封装技术将集成电路包封在某一种标准组件的方法，通过这种包封，集成电路可以用于终端产品：如手机、台式机甚至是烟气探测器。微电子/集成电路是电子信息产业的基石，微电子封装是集成电路产业链中不可或缺的环节自1996年以来，电子工业成为最大的产业，目前年产值超过1500亿美元。71.封装是半导体三大产业之一：IC设计；芯片制造；封装测试。2008年“在中国，封装行业销售收入占到三者总和的50%左右，晶圆制造业占32%，设计业占18%。”（中国半导体行业协会副秘书长于燮康）IC设计业,30%芯片制造业,40%封装测试业,30%IC设计业,18%芯片制造业,32%封装测试业,50%2003年2008年8第三大信息产品制造国（美国、日本）投资来源的多样化：国家、地方政府、境外企业、私营企业、社会集资中长期规划十一五专项、十二五专项：极大规模集成电路成套装备与关键工艺（02专项）中国的半导体产业92002年之后进入了一个快速增长期－半导体产业的投资在迅速增加2002年～2003年6月:中国半导体产业合同投资额1250亿元(已完成投资450亿元)新建投产、在建、拟建6英寸以上IC圆片厂项目22个，总投资额125.3亿美元。新建、在建、拟建半导体封装测试项目约10个,总投资额30亿美元。新设立设计企业约300家,包括：Motorola、IBM、Canon、TI、Philips、Infineon等国际大公司在华设立研究院或合资设计公司，投资总额超过15亿人民币。中国的半导体产业10国际上排名前十位的半导体厂，已有九个在大陆设立封装厂TI？世界上排名前四名的封装代加工厂都已在中国设厂日月光（ASE）、AmkorTechnologies、矽品科技（SPIL）、星科金朋（STATS-ChipPAC）产业需求封装测试技术人才112005年至2008年全球十大半导体厂排名排名05年排名06年排名07年排名08年排名1IntelIntelIntelIntel2三星三星三星三星3德州仪器德州仪器德州仪器德州仪器4东芝意法东芝台积电5意法东芝意法东芝6瑞萨台积电台积电意法7台积电海力士海力士瑞萨8海力士瑞萨瑞萨索尼9飞思卡尔飞思卡尔索尼海力士10NECNXP英飞凌英飞凌（来源：ICInsights）电子产业主要企业分类排名（2009）为SemiconductorFoundryPackagingPCBEMSIntelTSMCASEUnimicronFoxconnSamsungUMCAmkorIbidenFlextronicsToshibaCharteredSPILSamsungJabilTaxesInstrumentGlobal-foundriesSTATS-ChipPACNipponMektronCelesticaSTMicroelectronicsSMICPowertechCNKSanmina-SCIQualcommIBMUTACNanyaCal-CompHynixVanguardChipMOSShinkoBenchmarkAMDDongbuKYECKBGroupElcoteqRenesasTowerJazzCARSEMCompeqVentureSonySamsungUnisemMultekPlexus12电子产业公司商业模式？IDMIntel,SamsungOEMFoundryTSMC,ASEFablessNVIDIA,MTKEMSFoxconn1314IC封装:中高端技术有所突破仍需面对多重挑战“外资企业虽在中国IC封装测试领域占据了绝对优势，但内资封装测试企业蓬勃发展，中小企业不断涌现，内资特别是民营企业的发展为IC封装测试业增添了活力和希望。在全球经济增速放缓的大背景下，半导体市场需求乏力，国内集成电路产业的增幅也明显下降。2007年国内IC产业的销售收入规模达1251.3亿元，同比增长24.3%，与2006年43.3%的增幅相比，增速趋缓。在我国集成电路设计、制造和封装测试三大产业中，封装测试业的规模与增速仍然领先于设计、制造业，规模占整个产业的50%以上。2008年上半年封装测试业共实现销售额357.98亿元，同比增长11.6%，是三业中增长最快的。”中国电子报，2008-10-1415各类先进封装已开始大量生产国内企业生产的产品档次较低，以DIP、SOP、QFP为主合资、独资企业生产的产品相对先进生产PBGA的有：上海Intel、ASE、Amkor、IBM、金朋天津飞思卡尔苏州三星、矽品(SPIL)深圳赛意法生产CSP的有：Intel、三星等多层叠式封装：Intel、三星、矽品江苏长电、南通富士通等162002年国内IC封装企业情况国内封装年产值过10亿元的有2家（Motorola、Samsung），过5亿元的有9家；年封装IC产值超亿块的已有12家，超过10亿块的有3家（江苏长电、深圳赛意法、上海星科金朋）；一般国内企业的产品档次低，平均封装单价在0.1~0.6元/块；新型封装、特殊封装、军用品封装的平均封装单价高。172002年全球排名前十位的半导体公司大都在中国建立封装测试厂名次公司名称销售额（亿美元）增长率2002年2001年2002年2001年11Intel上海234.7235.4-0.3%24三星苏州91.861.449.5%33ST微电子深圳63.163.6-0.9%45TI62.060.52.5%52东芝无锡61.965.4-5.5%68Infineon苏州53.645.617.5%76NEC北京52.653.0-0.8%87Motorola天津47.348.3-2.0%99菲利浦苏州43.644.1-1.1%1010日立（瑞萨）苏州40.542.4-4.6%18中国是世界半导体封装业的重要基地亚洲日本马来西亚台湾菲律宾中国大陆韩国2001年90%22.9%117.6%211.3%411.5%35.1%710.2%52006年91.3%17.1%117.0%213.0%311.0%411.0%410.5%6新加坡香港印尼泰国欧洲美洲美国2001年7.5%62.2%1.1%0.7%3.2%6.8%3.9%2006年7.0%72.0%1.5%1.2%2.6%6.1%3.3%19中国大陆封测企业的特点长江三角洲、珠江三角洲、京津环渤海地区；中西部地区增势明显；长三角地区仍是外资封装测试企业首选；2007年10月，英特尔(成都)有限公司微处理器工厂顺利运营并实现首枚多核处理器出口；中芯国际(SMIC)、马来西亚友尼森(Unisem)、美国芯源系统(MPS)等半导体封装测试项目在成都相继投产。2007年底，国内有一定规模的IC封装测试企业有74家，其中本土企业或内资控股企业21家，其余均为外资及合资企业。国内外资IDM型封装测试企业主要为母公司服务，OEM型封装测试企业所接订单多为中高端产品；内资封装测试企业的产品已由DIP、SOP等传统低端产品向QFP、QFN、BGA、CSP等中高端产品发展。前10家IC封装测试企业在2007年度的收入合计为475.9亿元，占当年IC封装测试业总销售收入666.5亿元的71.4%“大者恒大，强者恒强”202007年中国大陆封测企业基本情况21分立器件封装：低端市场竞争激烈222008年国内10大封装测试企业序号企业名称企业类型公司所在地IC销售额（亿元）1飞思卡尔外资天津116.082奇梦达科技外资江苏苏州85.953威讯联合半导体外资北京45.014江苏新潮内资江苏江阴39.885上海松下半导体合资上海39.076深圳赛意法合资广东深圳35.507瑞萨半导体合资北京28.838南通华达集团内资江苏南通26.609英飞凌外资江苏苏州23.1910三星电子外资江苏苏州20.90资料来源：《电子与封装》2009年第7期232009年国内10大封装测试企业排名企业名称销售额（亿元）增幅类型1飞思卡尔65.88-43.2%外资2威讯联合半导体52.8517.4%外资3江苏新潮集团42.245.9%内资4上海松下半导体29.53-24.4%合资5深圳赛意法27.91-21.4%合资6南通华达27.202.3%内资7三星电子(苏州)20.80-5.0%外资8日月光(上海)19.9214.1%台资9瑞萨半导体(北京)19.10-33.8%外资10英飞凌科技(无锡)18.58-19.9%外资24中国的半导体封装业半导体封装产业主要在东亚和东南亚；半导体封装产值最大的是日本和马来西亚。世界半导体封装产值的90%在亚洲，主要在东亚和东南亚的日本、马来西亚、台湾、菲律宾、韩国。中国正在成为世界IC封装基地之一。2006年中国大陆是第4位。中国的半导体封装产量年增长率约为40%～50%，产值年增长率约为25%。封测业在2008年总体保持增长，且高于晶圆制造业近1倍，但与往年保持的20%-25%增长率相比，2008年的8.3%增长率已呈现出了明显的下滑趋势。从2008年前三季度数据看，IC设计业共实现销售额159.37亿元，同比增长率为8.6%，与上年同期相比有较明显的