系統(tǒng)級封裝技術(shù)能夠?qū)⒉煌愋偷脑ㄟ^不同的技術(shù)混載于同一封裝之內(nèi),是實現(xiàn)集成微系統(tǒng)封裝的重要技術(shù),在航空航天、生命科學(xué)等領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用前景。陶瓷基板材料是系統(tǒng)級封裝技術(shù)的基礎(chǔ)材料之一。本文介紹了系統(tǒng)級封裝技術(shù)的概念及其特點,分析幾種系統(tǒng)級封裝用陶瓷基板材料的優(yōu)缺點,同時指出了陶瓷基板材料的未來發(fā)展趨勢。
隨著以電子計算機為核心、集成電路產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,以及便攜式通訊系統(tǒng)對電子產(chǎn)品的迫切需求,電子產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展,同時也帶動了與之密切相關(guān)的電子封裝的發(fā)展。電子封裝技術(shù)直接影響著電子器件和集成電路的頻率、功耗、復(fù)雜性、可靠性和成本等,因此成為電子領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。
電子封裝是指實現(xiàn)互連和對半導(dǎo)體芯片實現(xiàn)供電、冷卻和保護的整個過程。隨著電子元器件和電路組件繼續(xù)向高密度、高速度、低功耗、高頻、大功率、寬工作溫度范圍、抗輻射和高可靠性方向發(fā)展,其對電子封裝技術(shù)提出了更高的要求。
系統(tǒng)級封裝(SIP)技術(shù)是指將不同類型的元件通過不同的技術(shù)混載于同一封裝之內(nèi)。圖1給出了某種典型的SIP高密度電子集成模塊的橫切面,這是在一塊核心基板(Core)上根據(jù)需要逐層造出各元件連線層,各有源無源元件埋入層,光學(xué)系統(tǒng)層等;再在造好的基板上用倒裝形式(Flip-Chip)或線焊(Wire-Bonding)方式安裝上各個IC和MEMS,也包括不能埋入的無源元件和傳感器。根據(jù)上述實例SIP具有以下優(yōu)點:①封裝效率高,可在同一封裝體內(nèi)加多個芯片,減少了封裝體積;②兼容性好,實現(xiàn)了不同的工藝、材料制作的芯片封裝成一個系統(tǒng),并可實現(xiàn)嵌入集成無源組件的夢幻組合;③電性能好,SIP技術(shù)可以使多個封裝合為一體,這樣在減少了總的焊點數(shù)的同時顯著減小了封裝體積、重量,縮短了組件的連接路線,提高了電性能;④SIP可提供低功耗和低噪音的系統(tǒng)級連接,在較高的頻率下工作可獲得幾乎與系統(tǒng)級芯片(SOC)相等的總線寬度;⑤系統(tǒng)成本低、開發(fā)時間短,由于可以大量采用成熟器件,SIP無論從研發(fā)成本、生產(chǎn)成本方面和研發(fā)周期方面均低于SOC。
但是,SIP是一龐大的系統(tǒng)工程,涉及到多種材料(半導(dǎo)體材料、陶瓷材料、金屬材料、金屬基復(fù)合材料)、多種芯片(邏輯芯片、數(shù)字芯片、模擬芯片、功率芯片)、多種互連(高密度多層互連、芯片與芯片互連、倒裝焊、線鍵合)、多種封裝(BGA、CSP、無源集成)、多種組裝(封裝堆疊、芯片堆疊、高精度組裝)和多種測試(裸片測試、封裝測試、系統(tǒng)測試)等。其中,陶瓷基板材料是SIP的基礎(chǔ)材料之一,對電路起到支撐和絕緣的作用,如圖1中大部分灰色部分均由陶瓷材料組成。lw
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