元件密集化,Chip元件密集化,随着SIP元件的推广,SIP封装所需元件数量和种类越来越多,在尺寸受限或不变的前提下,要求单位面积内元件密集程度必须增加。贴片精度高精化,SIP板身元件尺寸小,密度高,数量多,传统贴片机配置难以满足其贴片要求,因此需要精度更高的贴片设备,才能满足其工艺要求。工艺要求越来越趋于极限化,SIP工艺板身就是系统集成化的结晶,但是随着元件小型化和布局的密集化程度越来越高,势必度传统工艺提出挑战,印刷,贴片,回流面临前所未有的工艺挑战,因此需要工艺管控界限向着6 Sigma靠近,以提高良率。SiP 可将不同的材料,兼容不同的GaAs,Si,InP,SiC,陶瓷,PCB等多种材料进行组合进行一体化封装。山东陶瓷封装测试
植入锡球的BGA封装:① 植球,焊锡球用于高可靠性产品(汽车电子)等的倒装芯片连接,使用的锡球大多为普通的共晶锡料。植入锡球的BGA封装,工艺流程:使用焊锡球吸附夹具对焊锡球进行真空吸附,该夹具将封装引脚的位置与装有焊锡球的槽对齐,通过在预先涂有助焊剂的封装基板的引脚位置植入锡球来实现。SIP:1、定义,SIP(System In Package)是将具有各种特定功能的LSI封装到一个封装中。而系统LSI是将单一的SoC(System on Chip)集成到一个芯片中。2、Sip封装类型:① 通过引线缝合的芯片叠层封装,② 充分利用倒装焊技术的3D封装。山东陶瓷封装测试系统级封装(SiP)技术是通过将多个裸片(Die)及无源器件整合在单个封装体内的集成电路封装技术。
系统级封装的简短历史,在1980年代,SiP以多芯片模块的形式提供。它们不是简单的将芯片放在印刷电路板上,而是通过将芯片组合到单个封装中来降低成本和缩短电信号需要传输的距离,通过引线键合进行连接的。半导体开发和发展的主要驱动力是集成。从SSI(小规模集成 - 单个芯片上的几个晶体管)开始,该行业已经转向MSI(中等规模集成 - 单个芯片上数百个晶体管),LSI(大规模集成 - 单个芯片上数万个晶体管),ULSI(超大规模集成 - 单个芯片上超过一百万个晶体管),VLSI(超大规模集成 - 单个芯片上数十亿个晶体管),然后是WSI(晶圆级集成 - 整体)晶圆成为单个超级芯片)。所有这些都是物理集成指标,没有考虑所需的功能集成。因此,出现了几个术语来填补空白,例如ASIC(专门使用集成电路)和SoC(片上系统),它们将重点转移到更多的系统集成上。
SiP 可以将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件,诸如 MEMS 或者光学器件等其他器件优先组装到一起,实现一定功能的单个标准封装件,形成一个系统或者子系统。这么看来,SiP 和 SoC 极为相似,两者的区别是什么?能较大限度地优化系统性能、避免重复封装、缩短开发周期、降低成本、提高集成度。对比 SoC,SiP 具有灵活度高、集成度高、设计周期短、开发成本低、容易进入等特点。而 SoC 发展至今,除了面临诸如技术瓶颈高、CMOS、DRAM、GaAs、SiGe 等不同制程整合不易、生产良率低等技术挑战尚待克服外,现阶段 SoC 生产成本高,以及其所需研发时间过长等因素,都造成 SoC 的发展面临瓶颈,也造就 SiP 的发展方向再次受到普遍的讨论与看好。SIP与SOC,SOC(System On a Chip,系统级芯片)是将原本不同功能的IC,整合到一颗芯片中。
硅中介层具有TSV集成方式为2.5D集成技术中较为普遍的方式,芯片一般用MicroBump与中介层连接,硅基板做中介层使用Bump与基板连接,硅基板的表面采用RDL接线,TSV是硅基板上、下表面的电连接通道,该2.5D集成方式适用于芯片尺寸相对较大的场合,当引脚密度较大时,通常采用Flip Chip方式将Die键合到硅基板中。硅中介层无TSV的2.5D集成结构一般如下图所示,有一颗面积较大的裸芯片直接安装在基板上,该芯片和基板的连接可以采用Bond Wire 或者Flip Chip两种方式。大芯片上方由于面积较大,可以安装多个较小的裸芯片,但是小芯片无法直接连接到基板,所以需要插入一块中介层,若干裸芯片安装于中介层之上,中介层具有RDL布线可以从中介层边缘引出芯片信号,再经Bond Wire 与基板相连。这种中介层一般无需TSV,只需在interposer的上层布线来实现电气互连,interposer采用Bond Wire和封装基板连接。随着SiP系统级封装、3D封装等先进封装的普及,对固晶机设备在性能方面提出了更高的需求。河南WLCSP封装方式
据报告,2022年,SiP系统级封装市场总收入达到212亿美元。山东陶瓷封装测试
光电器件、MEMS 等特殊工艺器件的微小化也将大量应用 SiP 工艺。SiP 发展的难点随着 SiP 市场需求的增加,SiP 封装行业的痛点也开始凸显,例如无 SiP 行业标准,缺少内部裸片资源,SiP 研发和量产困难,SiP 模块和封装设计有难度。由于 SiP 模组中集成了众多器件,假设每道工序良率有一点损失,叠乘后,整个模组的良率损失则会变得巨大,这对封装工艺提出了非常高的要求。并且 SiP 技术尚属初级阶段,虽有大量产品采用了 SiP 技术,不过其封装的技术含量不高,系统的构成与在 PCB 上的系统集成相似,无非是采用了未经封装的芯片通过 COB 技术与无源器件组合在一起,系统内的多数无源器件并没有集成到载体内,而是采用 SMT 分立器件。山东陶瓷封装测试
为了在 SiP 应用中得到一致的优异细间距印刷性能,锡膏的特性如锡粉尺寸、助焊剂系统、流变性、坍塌特性和钢网寿命都很重要,都需要被仔细考虑。合适的钢网技术、设计和厚度,配合印刷时使用好的板支撑系统对得到一致且优异的锡膏转印效率也是很关键的。回流曲线需要针对不同锡膏的特性进行合适的设计来达到空洞较小化。从目前的01005元件缩小到008004,甚至于下一代封装的0050025,锡膏的印刷性能变得非常关键。从使用 3 号粉或者 4 号粉的传统表面贴装锡膏印刷发展到更为复杂的使用 5、6 号粉甚至 7 号粉的 SiP 印刷工艺。新的工艺钢网开孔更小且钢网厚度更薄,对可接受的印刷锡膏体积的差异要求更为...