傻白入门芯片设计,先进封装技术(五)

本文详细介绍了集成电路的封装技术,从传统的DIP、SOP到先进的倒装芯片(FC)、晶圆级封装(WLP)等。封装的主要目的是保护芯片、传递电信号、散热、电路保护和系统集成。随着技术发展,先进封装如2.5D、3D封装以及微系统封装(MicroSystem Packaging)成为趋势,以实现更高集成度和性能。全球半导体封装市场持续增长,亚太地区成为封装测试业重心,先进封装占比不断提升,其中倒装芯片和晶圆级封装技术前景广阔。

集成电路芯片与封装之间是不可分割的整体。没有一个芯片可以不用封装就能正常工作,封装对芯片来说是必不可少的,随着IC生产技术的进步,封装技术也不断更新换代,每一代IC都与新一代的IC封装技术紧密相连。


目录

一、什么是封装?

二、传统封装

三、先进封装

(1)倒装芯片(FC)技术

(2)晶圆级封装(WLP)技术

(3)平板级封装(PLP)技术

(4)微系统封装技术(Micro System Packaging)

四、半导体封装市场窥探


一、什么是封装?

封装(Package)顾名思义它是将一些物体进行包裹和封闭。在集成电路中则是指将裸片(Die)固定到承接基板上,同时完成一些连接并引出管脚,进而包装成一个完整的芯片

芯片进行封装的主要目的是对芯片进行保护,同时也要确保芯片经过封装之后应当满足集成电路芯片内部电路和外部系统的电气连接。其次也起着固定、密封的作用,为芯片提供一个长期稳定可靠的工作环境,而且可以增强芯片电热性能,保证芯片正常工作的高稳定性和可靠性。

芯片封装的主要功能作用可概括为以下几点:

  •         (1). 传递电能。所有电子产品都以电为能源,电能的传递包括电源电压的分配和导通,在封装过程中对于电能传递的主要考量是将不同部位的器件和模块所需的不同大小的电压进行恰当的分配,以避免不必要的电损耗,同时兼顾考虑地线分配问题。电能的传送必须经过线路的连接才能实现,这是芯片封装的主要功能作用。
    •         (2). 传递电信号。集成电路产生的电信号或外部输入的电信号,需通过封装将不同层之间的线路传递到正确的位置,这些线路不仅要保证电信号的延迟尽可能小,而且还要保证传递的路径达到最短。因此在经过芯片封装使各线路连接后,各电子组件间的电信号传递既有效也高效
      •         (3). 散热。集成电路的各元器件、部件、模块在长时间工作时会产生一定的热量。芯片封装就是利用封装材料良好的导热性能将电路间产生的热量有效地散失,使芯片在合适的工作温度下正常工作并达到各项性能指标的要求,不致因工作环境温度积累过高而造成电路的毁损。
        •         (4). 电路保护。有效的电路保护不仅需要为芯片和其他连接部件之间提供可靠的机械支撑,而且还要确保精细的集成电路不受外界物质的污染。芯片封装为集成电路的稳定性和可靠性提供了良好的结构性保护和支持。
          •         (5). 系统集成。多个芯片可以通过封装工艺集成整合为一,科学的封装工艺不仅减少了电路之间连接的焊点数量,而且可以显著减小封装体积和重量,同时缩短组件之间的连接线路,整体提高了集成电路的电性能。
          • 集成电路封装技术的发展可分为四个阶段:

          1. 第一阶段是80年代之前的元件插装,特点是用针脚引出电极连通电信号,主要包括直插型封装(DIP)等技术;

          2. 第二阶段是80年代中期的表面贴装

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