摘 要：微電子技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了新型芯片封裝技術(shù)的研究和開發(fā)。本文主要介紹了幾種新型芯片封裝技術(shù)的特點(diǎn)，并對(duì)未來的發(fā)展趨勢(shì)及方向進(jìn)行了初步分析。

　　關(guān)鍵詞：芯片；封裝；BGA；CSP；COB；FlipChip；MCM

　　1 細(xì)間距領(lǐng)域當(dāng)前的技術(shù)水平

　　為了滿足高密度組裝的需求，80年代中后期以來，IC封裝就向著高度集成化、高性能化、多引線和細(xì)間距化方向發(fā)展，導(dǎo)致多引線窄間距QFP的發(fā)展，0．5mm的間距通常被認(rèn)為是“引腳式”IC的最高水平。引腳間距0．5mm、尺寸為31mm×31mm的QFP208已成為眾所周知的元件封裝形式。間距相同，尺寸為42mmX42mm的高引腳數(shù)的QFP304雖也有相當(dāng)?shù)闹龋熬安蝗輼酚^。引腳共面性，加上溫度下降到低于焊料凝固點(diǎn)時(shí)PCB的翹曲，都會(huì)造成斷連故障率的上升。封裝尺寸越大，對(duì)SMD貼片機(jī)的旋轉(zhuǎn)精度的要求也越高。目前QFP的引腳間距已發(fā)展到了0.3mm，由于引腳間距不斷縮小，I／O數(shù)不斷增加，封裝體積也不斷加大，給電路組裝生產(chǎn)帶來了許多困難，導(dǎo)致成品率下降和組裝成本的提高。另方面由于受器件引腳框架加工精度等制造技術(shù)的限制，0．3mm已是QFP引腳間距的極限，這都限制了組裝密度的提高。為了解決QFP所面臨的困難，各種新型封裝紛紛出現(xiàn)。

　　2 新型芯片封裝技術(shù)介紹

　　2．1 BGA技術(shù)

　　毫無疑問，在SMT的發(fā)展歷史上，還沒有任何新的封裝形式能象BGA這樣引人注目的。它的研究始于60年代，而它的實(shí)用化是在1989年以后。自從Motorola和Citizen Watch公司開發(fā)了塑料封裝后，才促進(jìn)了BGA的發(fā)展和應(yīng)用，并于1991年開始了塑料BGA(PBGA)，用于無線電收發(fā)報(bào)機(jī)、微機(jī)、ROM和SRAM中，1993年P(guān)BGA投放市場，開始進(jìn)入實(shí)用階段,1995年開始廣泛采用�，F(xiàn)在不僅在美國，而且在歐洲、日本和亞洲等地區(qū)和國家出現(xiàn)了許多PBGA的封裝組裝廠，批量生產(chǎn)PBGA，主要在便攜通信產(chǎn)品、遠(yuǎn)程通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和工作站中廣泛采用。

　　▲ BGA的主要優(yōu)點(diǎn)

　�、買／O引腳以錫球狀按陣列形式分布在封裝下面。引腳數(shù)與整體尺寸的比例得以優(yōu)化，間距也比QFP的大，這樣，尺寸為31mm×31mm的BGA，焊
點(diǎn)間距為1．5mm時(shí)有400只引腳，焊點(diǎn)間距為lmm時(shí)有900只引腳。而同樣31mm×31mm、間距為0．5mm的QFP208僅有208只引腳。

　　②不必處理金絲細(xì)間距引腳。任何彎曲(歪斜)的引腳都不再存在。這基本上解決了共面性的問題，不過，在某些情況下，由于塑料BGA發(fā)生下翹(因冷卻后模塊的收縮所致)，此問題尚未根除。

　�、跙GA的堅(jiān)固性可大大降低焊接故障率。根據(jù)制造商的不同，BGA的焊接故障率最多可以比QFP低10倍。

　�、芎軓�(qiáng)的自調(diào)節(jié)效應(yīng)。因焊接的表面張力獲得很強(qiáng)的自調(diào)節(jié)效應(yīng)。自調(diào)節(jié)效應(yīng)及較大的球腳和PCB焊盤，降低了精度要求。

　�、菀�?yàn)闇p少了分布電感和電容，故獲得更好的高頻高速電氣性能。

　　▲BGA也存在缺點(diǎn)

　�、倌苡肵光或超聲原理進(jìn)行檢查。

　�、谝@得滿意的內(nèi)側(cè)加熱，需要延長再流焊時(shí)間或升高再流焊溫度。

　�、跙GA的最大難題之一是熱循環(huán)的穩(wěn)定性。

　�、芩芰螧GA(PBGA)較容易發(fā)生吸濕效應(yīng)，有關(guān)在打開“干包裝”之后的允許存放時(shí)間以及濕度和溫度要求，必須遵守相關(guān)的制造商專用條款，
PBGA在正常大氣條件下存放太久后，最好要烘干(低溫干燥處理)。

　　⑤具有高焊球腳數(shù)的BGA或許對(duì)PCB有更高的要求，因而會(huì)增加PCB的成本。

　　⑥難于返工(修補(bǔ))，尤其在拆卸后再使用以熱風(fēng)清理BGA比較困難。

　　在BGA的諸多優(yōu)點(diǎn)中，最主要的是它采用了面陣列端子封裝，使它與QFP相比，在相同端子情況下，增加了端子間距(1.00、1.27和1.5mm)，大大改善了組裝性能，才使它得以發(fā)展和推廣應(yīng)用。但是，PBGA一直存在著一些問題，如塑料封裝易吸濕，基板易翹曲；所有類型的BGA焊后檢測和返修困難；從而使它在苛刻環(huán)境中使用存在可靠性問題。這些問題現(xiàn)在已經(jīng)得到一定程度的解決，比如，CBGA(陶瓷BGA)解決了吸濕問題；TBGA(載帶BGA)不但解決了吸濕問題，而且是成本更低的BGA封裝，也是高I／O端子數(shù)和高性能芯片的封裝。由于研究開發(fā)了多種類型的BGA，不斷克服了技術(shù)上存在的問題，使它在98年開始廣泛采用，在低于200I／O端子的應(yīng)用中QFP處于支配地位，而在200I／O端子以上的封裝將采用多種類型的BGA，至21世紀(jì)初BGA的年度增長率將超過25％，這樣，21世紀(jì)BGA將成為電路組件的主流基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

　　2．2 CSP技術(shù)

　　BGA的興起和發(fā)展盡管解決了QFP面臨的困難，但它仍然不能滿足電子產(chǎn)品向更加小型、更多功能、更高可靠性對(duì)電路組件的要求，也不能滿足
硅集成技術(shù)發(fā)展對(duì)進(jìn)一步提高封裝效率和進(jìn)一步接近芯片本征傳輸速率的要求，所以80年代末和90年代初以來，國外就開始開發(fā)一種接近芯片尺寸的超小型封裝，叫芯片尺寸封裝，也就是CSP。

　　CSP的含義