電子微組裝技術(shù)發(fā)展歷程及特點的介紹

一、什么是電子微組裝

電子微組裝是為了適應(yīng)電子產(chǎn)品微型化、便攜式、高可靠性需求,實現(xiàn)電子產(chǎn)品功能元器件的高密度集成,采用微互連、微組裝設(shè)計發(fā)展起來的新型電子組裝和封裝技術(shù),也是電子組裝技術(shù)向微米和微納米尺度方向的延伸,它包含了微電子封裝、混合集成電路和多芯片組件、微波組件、微機電系統(tǒng)等相關(guān)產(chǎn)品的微組裝技術(shù)。根據(jù)電子行業(yè)對三個層級電子封裝的定義、IPC/JEDEC標(biāo)準(zhǔn)對兩個層級電子互連的定義和國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖(ITRS)對先進系統(tǒng)級封裝(System in Package, SiP)的定義,本書所討論的電子微組裝包括:

● 內(nèi)引線鍵合和芯片倒裝焊的芯片級互連(稱芯片級互連,或0級封裝);

● 單芯片/多芯片組裝及多層布線基板互連的器件級封裝(稱1級封裝);

● 表面貼裝元件(SMC)和表面貼裝器件(SMD)在PCB或陶瓷基板上貼裝的板級封裝(稱2級封裝);

● 元器件集成在單一標(biāo)準(zhǔn)封裝體內(nèi)并具有系統(tǒng)功能的系統(tǒng)級封裝(SiP)。

電子封裝分類層級定義如圖1所示,其中,國際上傳統(tǒng)的電子封裝層級(1990年)定義為:芯片級互連、1級封裝、2級封裝和3級封裝,與日本Jisso Roadmap專委會(JRC)提出的Jisso電子互連層級(2005):1級互連、2級互連、3級互連和4級互連相對應(yīng)。

圖1 電子封裝分類層級定義

用電子行業(yè)和IPC/JEDEC標(biāo)準(zhǔn)定義的封裝互連層級的術(shù)語來表述,電子微組裝是包含芯片級互連、1級封裝、2級封裝和系統(tǒng)級封裝(SiP)的,適用于分立元器件、多芯片組件和模塊產(chǎn)品的微組裝與封裝。對于SiP,ITRS給出的定義:一種能夠集成多種不同功能有源電子器件并組裝在單個標(biāo)準(zhǔn)封裝體內(nèi),使其能夠為某一系統(tǒng)或子系統(tǒng)提供多個功能的集成式組裝及封裝形式。為實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計功能,SiP可以包含無源元件、微機電系統(tǒng)(MEMS)、光學(xué)元件和其他封裝體及部件,換句話說,SiP是一種系統(tǒng)級一體化集成封裝結(jié)構(gòu),它涵蓋了圖1中的1級、2級和3級封裝技術(shù)。

從電子微組裝的組成結(jié)構(gòu)來看,其構(gòu)成要素有4方面:基礎(chǔ)功能元器件(有源電子器件和無源電子元件)、集成元器件的電路基板(PCB、陶瓷基板等)、元器件與電路基板間的互連組裝材料(內(nèi)引線鍵合、焊料、黏結(jié)料等)、外部封裝材料(金屬外殼、有機包封料和外引腳)。電子微組裝涉及的產(chǎn)品包括:分立電子元器件(Discrete Electronic Component, DEC)、混合集成電路(Hybrid Integrated Circuit, HIC)、多芯片組件(Multi-Chip Module, MCM)、板級組件(Printed Circuit Board Assembly, PCBA)、微波組件(Microwave Assembly, MA)、微系統(tǒng)(Micro-system, MS)、SiP或板級微系統(tǒng)(System on Package, SoP)模塊、真空電子器件(Vacuum Electronic Device, VED)等。

電子微組裝的作用,就是把基礎(chǔ)功能元器件安裝在規(guī)定尺寸的封裝體內(nèi),保證其內(nèi)部的電連接,從而實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的功能。為此,需要采用各種微組裝技術(shù),實現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)部芯片間互連、芯片與外殼基板的互連、1級封裝與2級封裝的互連,并同時滿足產(chǎn)品散熱、機械固定和防潮等方面的要求。