三維高密度組裝技術論文

1、三維高密度組裝技術桂林電子科技大學機電工程學院微電子制造工程專業(yè)摘要：摘要：三維高密度封裝技術是一種可實現(xiàn)電子產品小尺寸、輕重量、低功耗、高性能和低成本的先進封裝技術，該技術已廣泛用于手機、數(shù)碼相機、MP4及其他的便攜式無線產品是微電子學領域的一項重大變革技術，對現(xiàn)代化的計算機、自動化、通訊業(yè)等領域將產生重大影響。文中對三維高密度組裝技術進行了簡要介紹，并對三維高密度組裝技術所面臨的一些問題和應用前景進行了分析。關鍵詞：關鍵詞：三維組裝

2、技術、3DMCM、高密度封裝、芯片堆疊3D3DStackingStackingPackagingPackagingFFHighHighDensityDensityPackagingPackagingGuilinUniversityofElectronicTechnologyAbstract:Abstract:The3D(threedimension)stackedpackagetechnologyisdevelopingtrendoft

3、heintegratedcircuitadvancedhighdensitypackagingwhichcaneasilymeetthedevelopingofsmallerfootprintlowerprofilemultifunctionlowerpowerconsumptionlowercostfthecellphonesconsumerproductslikedigitalcamerasMP4PDAotherwirelessde

4、vicesitismicroelectronicsfieldonebigchangetechnologythemoderncomputerautomationcommunicationsetcwillhaveasignificantimpact.Somecrelativeconceptsofthe3Dstackedpackagehavebeenproposedinthispaper.Inadditionthepotentialappli

5、cationsthatmaytakeadvantageof3Dstackedpackagetechnologyarediscussed.Keywds:Keywds:3DstackedpackageHighdensitypackageChipstacking1.1.前言前言80年代被譽為“電子組裝技術革命”的表面安裝技術(SMT)改變了電子產品的組裝方式。SMT已經成為一種日益流行的印制電路板元件貼裝技術，其具有接觸面積大、組裝密度高、體

6、積小、重量輕、可靠性高等優(yōu)點，既吸收了混合IC的先進微組裝工藝，又以價格便宜的PCB代替了常規(guī)混合IC的多層陶瓷基板，許多混合IC市場己被SMT占領。隨著IC的飛速發(fā)展，I／O數(shù)急劇增加，要求封裝的引腳數(shù)相應增多，出現(xiàn)了“高密度封裝”，90年代，在高密度、單芯片封裝的基礎上，將高集成度、高性能、高可靠性的通用集成電路芯片和專用集成電路芯片ASIC在高密度多層互連基板上用表面安裝技術(SMT)組裝成為多種多樣的電子組件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)，由此

7、而產生了多芯片組件(MCM)。隨著手機、PDA、數(shù)碼相機、MP4等移動消費型電子產品對于功能集成、大存儲空間、高可靠性及小型化等封裝的要求程度越來越高，及宇航、衛(wèi)星、計算機及通信等軍事和民用領域對提高組裝密度、減輕重量、減小體積、高性能和高可靠性等方面的迫切需求加之3DMCM在滿足上述要求方面具有的獨特優(yōu)點因此在MCM（多芯片組件）X、Y平面內的二維封裝的基礎上，沿Z方向堆疊的更高密度的三維封裝技術近年來得到了迅速發(fā)展。量有源器件的硅作

8、基板，在上面再多層布線，頂層再貼裝SMC／SMD或貼裝多個LSI，形成有源基板型立體3DMCM，從而達到WSI所能實現(xiàn)的功能。疊層型三維封裝是將LSI、VLSI、2DMCM，甚至WSI或者已封裝的器件，無間隙的層層疊裝互連而成。疊層型3D封裝是應用最為廣泛的一種，其基本結構是將多個裸芯片或封裝堆疊起來，中間可以有夾層或沒有夾層，夾層可以是多層的PCB板（包含或不包含無源元件），各層互連可以是線焊（wirebond）、倒裝焊(FCbond

9、)，還可以是過通孔進行直接互連(TSV)。3D疊層型封裝是近年來發(fā)展迅速的集成封裝技術，這使疊層型3D封裝的結構呈現(xiàn)出五彩繽紛的局面。3.13.1層疊式芯片尺寸封裝（層疊式芯片尺寸封裝（StackedStackedCSPCSP）日本夏普公司為適應新一代便攜網(wǎng)絡產品需求，開發(fā)出層疊式芯片尺寸封裝(StackedCSP)新技術，并于1999年8月開始用于大批量生產高密度LSI新產品。據(jù)夏普公司稱，StackedCSP技術不僅使不同半導體工藝

10、的存儲器芯片和邏輯LSI芯片實現(xiàn)組合，而且也能與GaAs等化合物半導體芯片實現(xiàn)立體組合。夏普公司開發(fā)的StackedCSP結構，采用聚酚胺柔性基板上單面布線，在其上安裝面積最大的芯片作為第1層，通過隔層(絕緣層)再在卜面安裝稍小的第2層芯片，然后，分別進行第1層芯片和第2層引線(金系)壓焊，實現(xiàn)互聯(lián)每個芯片通過研磨，以便控制封裝高度不超過1.4mm(max)(詳見圖1)。層疊芯片時必須按梯田式堆疊，便于用金絲壓焊。夏普公司已經開始大批量

11、生產這種三維組裝產品。三芯片StackedCSP的出現(xiàn)，不僅意味集成電路小型、輕便、縮短互聯(lián)距離和提高電性能，更重要的是對現(xiàn)在的SystemLSI技術的重要補充。3.23.2層疊式多芯片封裝層疊式多芯片封裝(Stacked(StackedMCP)MCP)富士通、東芝和日本NEC公司應用的是層疊式多芯片封裝(StackedMCP)技術。富士通公司己于1998年把EBGA型和TSQP型的StackedMCP產品投放市場。該公司在2000年開

12、始開發(fā)FBGA和CSOP型的三芯片StackedMCP向正式的系統(tǒng)級封裝(SysteminPackage)目標邁出了第一步(參fIQl圖2)oStackedMCP能進行組裝的芯片種類，同樣也是多種多樣的，例如，它不僅能對快閃存儲器和SIZAM等存儲器芯片進行組裝，而且對于邏輯IC等也能實現(xiàn)立體組裝。富士通開始發(fā)展這種StackedMCP技術，其目標是實現(xiàn)系統(tǒng)集成。3.2.13.2.1StackedStackedMCPMCP技術的優(yōu)勢技術