一文幫你梳理微電子元器件封裝的過(guò)去、現在與未來(lái)
20世紀以來(lái),計算機等通信行業(yè)的快速發(fā)展,使微電子行業(yè)逐漸成為世界上一個(gè)重要的產(chǎn)業(yè),于此同時(shí),微電子產(chǎn)業(yè)也是我國的一項重要的支柱產(chǎn)業(yè)?,F在我們所說(shuō)的微電子已經(jīng)逐漸的分離成為設計、制造以及封裝三個(gè)獨立的支柱產(chǎn)業(yè),隨著(zhù)近幾年微電子產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,微電子封裝技術(shù)已經(jīng)成為IT行業(yè)的重要技術(shù),也成為微電子產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。
所謂微電子封裝技術(shù)是指把很多半導體電子原件組裝成為一套完整的封裝體,電源由外界提供。微電子封裝能夠確保IC在正常運作中有效地避免外界的干擾,因此微電子封裝一定要在電子器件上滿(mǎn)足設計的需求,能夠在質(zhì)量以及可靠性等方面滿(mǎn)足各項指標要求。
微電子封裝的發(fā)展歷程
微電子封裝的技術(shù)種類(lèi)很多,按照封裝的方式分為通孔入式和表面安裝式。我們把微電子封裝技術(shù)的發(fā)展分為三個(gè)階段:
第一階段,20世紀70年代,當時(shí)微電子封裝技術(shù)主要是以插裝型封裝技術(shù)為主,到了70年代的后期已經(jīng)發(fā)展成雙列直插封裝技術(shù),這種封裝技術(shù)能夠應用在很多地方,比如說(shuō)模壓陶瓷。
第二階段,20世紀 80年代其主要微電子封裝技術(shù)就是表面安裝技術(shù),在這個(gè)時(shí)期其封裝技術(shù)是相對成熟的,但是由于表面封裝技術(shù)在其引線(xiàn)排列上有缺陷,就會(huì )使想保持表面上的全部引線(xiàn)共面就有很大的困難。為了解決這種封裝技術(shù)上的不足,就出現了另一種新的微電子封裝技術(shù),就是微電子引線(xiàn)扁平封裝技術(shù)。這種技術(shù)與插裝型封裝技術(shù)相比較在封裝大小以及操作上的難易程度都有大幅度的減小。
第三階段,20世紀 90年代,隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展,電子技術(shù)的不斷發(fā)展以及集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步,許多新技術(shù)的不斷出現,這樣對于現存的微電子封裝技術(shù)的要求就更加嚴格,同時(shí)也出現了由原來(lái)的四邊引線(xiàn)封裝技術(shù)轉向平面型的發(fā)展,這種封裝技術(shù)就成為當時(shí)運用得比較多的封裝技術(shù),直到90年代的后期,封裝技術(shù)的不斷革新,并經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的發(fā)展,現在的微電子封裝技術(shù)已經(jīng)逐漸向小型化以及低功耗的方向發(fā)展。
表面封裝技術(shù)
現在微電子封裝技術(shù)主要使用的是釬焊技術(shù),其主要的工作原理是把表面上的電子原件釬焊到指定的焊盤(pán)上,這樣就使這些原件與焊盤(pán)之間實(shí)現了具有可靠性的電路功能。釬焊主要有以下兩點(diǎn)特征:
表面組裝技術(shù)采用軟釬焊技術(shù),釬焊中的釬劑能夠有效將金屬表面的雜質(zhì)去除,這樣就使釬料起到一定的潤滑作用。
釬焊金屬與釬料之間能夠有效的形成金屬物質(zhì),使其在封裝過(guò)程中更加的簡(jiǎn)便快捷。
芯片級互聯(lián)技術(shù)
芯片級互聯(lián)技術(shù)是電子封裝技術(shù)的基礎,對于電子封裝技術(shù)有重要的作用,無(wú)論是芯片裝連還是電子封裝技術(shù)都是在基板上進(jìn)行操作,因此這些都能夠運用到互聯(lián)的微技術(shù),可以這樣說(shuō),微互聯(lián)技術(shù)是封裝技術(shù)的核心。
現在的微互聯(lián)技術(shù)主要包含以下幾個(gè):
①引線(xiàn)鍵合技術(shù),所謂的引線(xiàn)鍵合技術(shù),其主要的工作內容是把半導體芯片與電子封裝的外部運用一定的手段連接起來(lái)的技術(shù)。載體自動(dòng)焊技術(shù)是一種有較高水準的互聯(lián)技術(shù),其主要的技術(shù)內容是按照導體的圖樣用需要的高聚物做成相應的引腳。
②將相應的晶片放入對應的鍵合區,最后通過(guò)熱電極把全部的引線(xiàn)有序地進(jìn)行鍵合到目前位置,載體自動(dòng)焊技術(shù)相對其他技術(shù)比較成熟,其主要優(yōu)點(diǎn)是制作成本低,操作簡(jiǎn)單。
③倒裝芯片技術(shù)是現在封裝上的主要技術(shù),其主要特點(diǎn)是把芯片直接倒置放在相應的基片上,這種技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是焊區能夠放在芯片的任意地方,這樣就使得芯片的利用率大大地提高,因此倒裝芯片技術(shù)在微電子封裝技術(shù)上有著(zhù)至關(guān)重要的作用。
總結
微電子封裝技術(shù)經(jīng)歷了從插裝型封裝、表面安裝封裝、窄間距表面安裝、焊球陣列封裝、芯片尺寸封裝等幾個(gè)發(fā)展階段。目前最流行的微電子封裝技術(shù)是表面安裝封裝以及芯片尺寸封裝這兩種技術(shù),因為其成本低并且容易操作。表面安裝焊球陣列封裝總體發(fā)展方向是:逐漸的采用無(wú)鉛焊,這樣有助于保護環(huán)境,同時(shí),在電子器件體積的使用上也逐漸偏小。另外,安裝的數量以及難度也隨之增大,因此,對于封裝技術(shù)的可靠性現在已經(jīng)成為研究的新課題。