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1、新型微电子封装三维封装叠层技术摘要:本文介绍了微电子封装技术,着重讲述了3D封装技术的特点,指出制约3D封装技术发展的几个问题并提出相应的可行性解决方法。关键字:微电子封装 三维封装 优点 问题1、 微电子封装技术简介一般说来,微电子封装分为三级。一级封装就是在半导体圆片裂片以后,将一个或多个集成电路芯片用适宜的封装形式封装起来,并使芯片的焊区与封装的外引脚用引线建和(WB)、载带自动建和(TAB)和倒装芯片建和(PCB)连接起来,使之成为有实用功能的电子元器件或组件。一级封装包括单芯片组件(SCM)和多芯片组件(MCM)两大类。应该说一级封装包含了从圆片裂片到电路测试的整个工艺过程,即我们常
2、说的后道封装,还要包含单芯片组件(SCM)和多芯片组件(MCM)的设计和制作,以及各种封装材料如引线键合丝、引线框架、装片胶和环氧塑料等内容。这一级也称芯片级封装。二级封装就是将一级微电子封装产品连同无源原件一同安装到印制板或其他基板上,成为部件或者整机。这一级也称板级封装。三级封装就是将二级封装的产品通过选层、互联插座或柔性电路板与母板连接起来,形成三维立体封装,构成完整的整机系统,这一级封装应包括连接器、迭层组装和柔性电路板等相关材料、设计和组装技术。这一级也称系统级封装。通过上述简介可知,所谓微电子封装是个整体的概念,包括了从一级封装到三级封装的全部技术内容。微电子封装所包含的范围应包括
3、单芯片封装(SCP)设计和制造、多芯片封装(MCM)设计和制造、芯片后封装工艺、各种封装基板设计和制造、芯片互联与组装、封装总体电性能、机械性能、热性能和可靠性设计、封装材料、封装工模夹具一级绿色封装等多项内容。2、 三维封装(3D)封装技术集成电路产业已成为国民经济发展的关键,而集成电路设计、制造和封装测试是集成电路产业发展的三大产业支柱。微电子封装不但直接影响着集成电路本身的电性能、机械性能、光性能和热性能,影响其可靠性和成本,还在很大程度上决定着电子整机系统的小型化、多功能化、可靠性和成本,所以越来越受到人们的重视,在国际和国内正处于蓬勃发展阶段。尤其是自二十世纪九十年代以来,出现许多迅
4、速发展的新型微电子封装技术,极大的促进了微电子封装发展的进程,这其中就包括三维(3D)微电子封装技术。三维(3D微电子封装技术又称立体微电子封装技术),实现3D,不但使电子产品的组装密度更高,也使其功能更多、传输速度更高、功耗更低、性能更好,而可靠性也更高。与常规的微电子封装技术相比,3D可使电子产品的尺寸和重量缩小数十倍。2.1、3D封装的优点:3-D设计替代单芯片封装缩小了器件尺寸、减轻了重量。尺寸缩小及重量减轻的那部分取决于垂直互联的密度。和传统的封装相比,使用3-D技术可缩短小尺寸、减轻重量达4050杯。3-D封装更有效地使用了硅片的有效区域,这被称之为“硅片效率”,硅片效率是指叠层中
5、总的基板面积与焊区面积之比,因此和其他2-D封装技术相比,3-D技术的硅片效率超过100%。使用3-D技术由于电子元件相互间非常接近,使得信号在系统功能电路之间传输所需要的时间更短。使用3-D技术由于缩短互连、降低互连伴随的寄生性,同步噪声被减小,因而,对于同等数目的互连,产生的同步噪声更小,也即是夹杂在有用信号间不必要的干扰信息更少。使用3-D技术制造产品,由于缩短了互连长度,降低了互连伴随的寄生性,功耗也会更低。3-D技术节约的功率可以使3-D器件以每秒更快的转换速率运转而不增加功耗,此外,寄生性的降低,3-D器件的尺寸和噪声的减小便于每秒的转换功率更高,这使总的系统性能得以提高。3-D封
6、装中,叠层互连长度的缩短降低了芯片间的传输延迟。此外,垂直互连可最大限度地使用有效互连,而传统的封装技术则受诸如通孔或预先设计好的互连的限制。由于可接入性和垂直互连的密度成比例,所以3-D封装技术的可介入性依赖于垂直互连的类型。外围互连受叠层元件外围长度的限制,与之相比,内部互连要更适用、更便利。3-D封装技术可能被用来将CPU和存储器芯片集成起来,避免了高成本的多孔PGA,并提高互连的带宽。2.2、3D封装的分类及实现3D的主要途径:3D封装主要有三种类型,即:埋置型3D、有源基板型3D和叠成型3D。2.2.1埋置型3D的实现途径:埋置型3D又有开槽埋置型和多层布线介质埋置型两类。在HIC的
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