高密度表面组装技术最新动向
发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:416
信息产业部电子第二研究所 许宝兴 高 宏 02-8-17 12:35:15
《国际电子设备》四月 |
摘 要：为了推进由多媒体引发的信息网络化社会的实现，需要有大量的信息在全球范围内迅速传播。同时还要求在信息的交换与传送上具有容量大、高速化和数字化的特征。因此，电子信息装置和器件在向高集成化和高速化推进的同时，加速了电子信息设备朝着高性能、高功能（复合化和融合化）与便携化（高密度化）的方向发展。支持这一发展的核心技术是半导体器件的微细化技术，而电子信息设备实现商品化所必须的手段则是高密度表面组装技术。
一、从半导体封装看表面组装技术动向
在半导体封装技术领域，lsi自20世纪中叶问世以来先后经历了两次高密度组装的革命。（见图1）。 第一次是20世纪70年代后半期lsi蓬勃兴起时期。此前是以dip为代表的通孔安装技术（through hole mounting technology）型的封装，而这时则开始出现了以有卷边翼型的qfp为代表的表面安装技术（surface mounting technology）型的周边引脚（peripheral lead）型封装。由于在半导体器件中也出现了表面安装器件，因此大大促进了表面安装技术向高密度化（两面安装）发展，为台式电子计算机的小型化、高功能化和低成本化作出了贡献。
第二次是在20世纪90年代前半期，以个人计算机的低价格战争为导火索，出现了以便于安装和高密度化为特征的球栅阵列（bga：ball grid array）式的封装。目前的bga从技术角度看可以说是向两个方向发展：一个是为适应以多功能和高性能为特征的电子机器的多引脚、高速化方向；另一个则是为适应多功能和便携式为特征的电子机器的小型化方向。
过去的表面安装型封装器件qfp（quad flat package）当超过400个引脚时则安装困难。由于出现了pbga（plastic bga）和tbga（tape bga），其封装形式的引脚间距达到1.0mm～1.5mm，从而使安装变得容易且可整体再流焊。同时，在芯片与封装基板的连接上使用了倒装片（fc）连接技术，谋求引脚数以千计的超多引脚化的pbga被用在超级计算机、服务器和工作站用的高性能器件上，实际应用中通常称它们为fcbga。
另一类则是引脚较少且作为超小型和超轻量的封装而引人注目的器件是所谓的csp封装，它自1996年在世界范围内开始应用于数字编码器上以来，一直被视为手机、照相机、随身听等便携式电子机器的小型化和薄型化商品化战略的眼珠而正广泛应用。其中，被称为fbga（fine pitch bga）的bga型的csp最为普及。
二、csp的分类
本电子机械工业会(eiaj)在讨论标准化时，根据csp的外形将其划分为两种类型：一种是面积阵列型（即在封装面上的引脚被排列成格子状，也称栅阵列）；一种是周边型（即封装的周围环绕着引脚）（见图2）。
面阵列型csp目前在世界范围内被广泛开发的有fbga或称flga，在eiaj中以引脚间距在0.8mm以下、外形尺寸为4mm～21mm的超小型封装为基准谋求标准化。这些封装基本上可以适用于逻辑电路和存储器等所有器件(见表1)。
周边型csp有son(small outline non-leaded package)和qfn(quad flat non-leaded package)，这是原来周围带有引线的封装，将引线隐去的无引脚小型化封装。它被认为适合在存储器和低端逻辑电路等小针脚群的器件上使用。
三、fbga技术
自90年代初期csp出现以来，提出了各种各样的结构，但现今主流都是前述的fbga。
(1)全新的半导体后工序的制造技术
从安装性和超小型化的观点来看最有魅力的封装是fbga，由于它从材料和关键技术方面改变了此前一直用引线框架的塑料模式的封装结构，所以必须开发包括新材料新工艺的制造技术。为了达到应有的物理性能和电气性能，原来的半导体后工序制造技术开始向新的后工序制造技术过渡（无引线框架技术和无引线技术）。见表2.
第一代fbga是塑料式的表面凸起型，即与pbga完全相同的结构和工艺，与过去的塑料模式封装的制造工程相比，引线框架变成了“环氧玻璃基板”，外部引脚的加工作业变成了“锡球焊接作业”。但是，环氧玻璃基材上的组装工艺与cob（chip on boar
信息产业部电子第二研究所 许宝兴 高 宏 02-8-17 12:35:15
《国际电子设备》四月 | 摘 要：为了推进由多媒体引发的信息网络化社会的实现，需要有大量的信息在全球范围内迅速传播。同时还要求在信息的交换与传送上具有容量大、高速化和数字化的特征。因此，电子信息装置和器件在向高集成化和高速化推进的同时，加速了电子信息设备朝着高性能、高功能（复合化和融合化）与便携化（高密度化）的方向发展。支持这一发展的核心技术是半导体器件的微细化技术，而电子信息设备实现商品化所必须的手段则是高密度表面组装技术。
一、从半导体封装看表面组装技术动向
在半导体封装技术领域，lsi自20世纪中叶问世以来先后经历了两次高密度组装的革命。（见图1）。 第一次是20世纪70年代后半期lsi蓬勃兴起时期。此前是以dip为代表的通孔安装技术（through hole mounting technology）型的封装，而这时则开始出现了以有卷边翼型的qfp为代表的表面安装技术（surface mounting technology）型的周边引脚（peripheral lead）型封装。由于在半导体器件中也出现了表面安装器件，因此大大促进了表面安装技术向高密度化（两面安装）发展，为台式电子计算机的小型化、高功能化和低成本化作出了贡献。
第二次是在20世纪90年代前半期，以个人计算机的低价格战争为导火索，出现了以便于安装和高密度化为特征的球栅阵列（bga：ball grid array）式的封装。目前的bga从技术角度看可以说是向两个方向发展：一个是为适应以多功能和高性能为特征的电子机器的多引脚、高速化方向；另一个则是为适应多功能和便携式为特征的电子机器的小型化方向。
过去的表面安装型封装器件qfp（quad flat package）当超过400个引脚时则安装困难。由于出现了pbga（plastic bga）和tbga（tape bga），其封装形式的引脚间距达到1.0mm～1.5mm，从而使安装变得容易且可整体再流焊。同时，在芯片与封装基板的连接上使用了倒装片（fc）连接技术，谋求引脚数以千计的超多引脚化的pbga被用在超级计算机、服务器和工作站用的高性能器件上，实际应用中通常称它们为fcbga。
另一类则是引脚较少且作为超小型和超轻量的封装而引人注目的器件是所谓的csp封装，它自1996年在世界范围内开始应用于数字编码器上以来，一直被视为手机、照相机、随身听等便携式电子机器的小型化和薄型化商品化战略的眼珠而正广泛应用。其中，被称为fbga（fine pitch bga）的bga型的csp最为普及。
二、csp的分类
本电子机械工业会(eiaj)在讨论标准化时，根据csp的外形将其划分为两种类型：一种是面积阵列型（即在封装面上的引脚被排列成格子状，也称栅阵列）；一种是周边型（即封装的周围环绕着引脚）（见图2）。
面阵列型csp目前在世界范围内被广泛开发的有fbga或称flga，在eiaj中以引脚间距在0.8mm以下、外形尺寸为4mm～21mm的超小型封装为基准谋求标准化。这些封装基本上可以适用于逻辑电路和存储器等所有器件(见表1)。
周边型csp有son(small outline non-leaded package)和qfn(quad flat non-leaded package)，这是原来周围带有引线的封装，将引线隐去的无引脚小型化封装。它被认为适合在存储器和低端逻辑电路等小针脚群的器件上使用。
三、fbga技术
自90年代初期csp出现以来，提出了各种各样的结构，但现今主流都是前述的fbga。
(1)全新的半导体后工序的制造技术
从安装性和超小型化的观点来看最有魅力的封装是fbga，由于它从材料和关键技术方面改变了此前一直用引线框架的塑料模式的封装结构，所以必须开发包括新材料新工艺的制造技术。为了达到应有的物理性能和电气性能，原来的半导体后工序制造技术开始向新的后工序制造技术过渡（无引线框架技术和无引线技术）。见表2.
第一代fbga是塑料式的表面凸起型，即与pbga完全相同的结构和工艺，与过去的塑料模式封装的制造工程相比，引线框架变成了“环氧玻璃基板”，外部引脚的加工作业变成了“锡球焊接作业”。但是，环氧玻璃基材上的组装工艺与cob（chip on boar
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