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第五章微电子封装技术封装的作用电功能：传递芯片的电信号散热功能：散发芯片内产生的热量机械化学保护功能：保护芯片与引线防潮抗辐照防电磁干扰集成电路产业设计、制造、封装据估计我国集成电路的年消费将达到932亿美圆，约占世界市场的20%，其中的30%将用于电子封装，则年产值将达几千亿人民币，现在每年全国大约需要180亿片集成电路，但我们自己制造，特别是封装的不到20%先进封装技术的发展使得日本在电子系统、特别是日用家电消费品的小型化方面一度走在了世界之前IC芯片引线架导线丝铝膜外引线封装树脂塑料基板塑料封装DIP工艺导电粘胶超声键合可在较低的温度下使金属丝发生塑性变形，完成固相结合。引线键合成本较低双列直插式封装结构DIPPGA背面PinGridArray平面栅阵电极封装集成电路管脚的不断增加，可达3000个管脚，使得只在四周边设置引脚遇到很大困难一、微电子封装技术的发展趋势直插式三次重大变革表面贴装式芯片尺寸封装DIPSMTCSP封装技术的第一次重大变革表面贴装技术插装技术20世纪70年代中期DIPSOP：smallout-linepackage表面贴装（SMT）技术之一薄型化手机、笔记本电脑、数码摄象机的薄型化、小型化引脚向外弯曲1、SOP小型平面引线式封装SurfaceMounttechnology2、SOJ引脚向内弯曲smallout-lineJ-leadpackage小型平面J形引线式封装3、QFP背面引脚向外弯曲：quadflatpackage四周平面引线式封装QFP的实用水平，封装尺寸为40mm×40mm，端子间距为0.4mm,端子数376QFP是目前表面贴装技术的主要代表周边端子型封装QFP的最大问题是引脚端子的变形，难保证与印刷电路板的正常焊接，需要熟练的操作者，日本半导体用户掌握着高超的技能，处理微细引脚的多端子QFP得心应手封装技术的第二次重大变革QFP贴装技术20世纪90年代初中期BGA贴装技术4、BGABallGridArray球状栅阵电极封装背面焊料微球凸点IC芯片引线架导线丝内引线封装树脂焊料微球凸点BGA基板回流焊回流焊:通过掩膜预先将适量的焊料置于印制板上需要钎焊的地方，然后将需要装载的元件贴装在印制板相应的电极上，再利用各种加热方式对整个印制板进行加热，使焊料熔化，实现元件电极与对应预涂焊点的互联印制板回流炉焊料微球凸点B、球状电极的不会变形印制板C、熔融焊料的表面张力作用，具有自对准效果，实装可靠性高，返修率几乎为零A、与QFP相比，可进一步小型化、多端子化，400端子以上不太困难。球栅阵列型封装BGA的优点D、实装操作简单，对操作人员的要求不高BGA是目前高密度表面贴装技术的主要代表日本厂家把主要精力投向QFP端子间距精细化方面，但是未能实现0.3mm间距的多端子QFP，因为日本厂家认为BGA实装后，对中央部分的焊接部位不能观察。美国公司的实际应用证明，BGA即使不检测焊点的质量，也比经过检测的QFP合格率高两个数量级美国康柏公司1991年率先在微机中的ASIC采用了255针脚的PBGA，从而超过IBM公司，确保了世界第一的微机市场占有份额。封装技术的第三次重大变革芯片尺寸封装技术BGA贴装技术20世纪90年代中期20世纪90年代，日本开发了一种接近于芯片尺寸的超小型封装，这种封装被称为chipsizepackage，将美国风行一时的BGA推向CSP,将成为高密度电子封装技术的主流趋势尺寸芯片封装CSPchipsizepackage裸芯片封装尺寸芯片封装概念双列直插式封装（DIP）的裸芯片面积与封装面积之比为1:80,表面贴装技术SMT中的QFP为1:7，CSP小于1:1.2尺寸芯片封装原理主要考虑用尽可能少的封装材料解决电极保护问题尺寸芯片封装CSP分类1、平面栅阵端子型CSP裸芯片焊料微球凸点2、周边端子型CSPIC芯片引线架导线丝内引线封装树脂焊料微球凸点IC芯片CSPBGA基板CSP芯片尺寸封装工艺1、导电丝焊接组装技术2、倒扣组装技术1、导电丝焊接组装技术芯片芯片芯片印制板粘胶超声热压焊引线金属布线铝膜模塑树脂2、倒扣组装技术在裸芯片上的电极上形成焊料凸点，通过钎焊将芯片以电极面朝下的倒状方式实装在多层布线板上，由于不需要从芯片向四周引出I/O端子，可布置更多的端子，互联线的长度大大缩短，减小了RC延迟，可靠性提高芯片芯片Flipship回流焊芯片树脂下填充4、CSP发展新趋势1、MCM组装2、三维封装1、MCM组装Multichipmodule芯片封装体芯片封装外壳印制板单芯片封装电路板多芯片封装电路板可大幅度减小封体积将多个裸芯片不加封装，直接装载于同一印制板上并封装于同一壳体内，与一般单芯片封装的SMT相比，面积减小了3~6倍，重量减轻了3倍以上，由于减小了引线长度故可明显改善信号延迟、降低高频损耗IC芯片内引线封装树脂印制板绝缘胶焊料微球2、三维封装各种封装类型示意图