裸芯片封装技术的发展与挑战

第8卷第9期电子与封装方式发展.微电子封装将从有封装、少封装向无封装MCM中直接使用裸芯片缩短了用于电路连接方向发展，因此裸芯片封装技术便应运而生。的键合引线长度，使得系统中的通电路径长度缩短了许多，从而提高了速度。裸芯片的应用在重量和2裸芯片应用的必然性体积都减小的同时还提供电气性能的改善，这是直接使用裸芯片封装与其他封装形式相比在电性能上人们对于电子产品的小型化、高速度以及高可获得的最大优势。靠度的追求推动着MCM技术的不断发展，传统的封装元件由于其体积往往比芯片体积大好几倍，因使用裸芯片存在的问题及解决措施而无法实现其对于高集成度系统的目标。MCM技术正是由于直接引入具有最小原始芯片体积的裸芯片为了更好地说明直接使用裸芯片所带来的一系而得到了快速的发展及应用。此外，裸芯片的直接列问题，先简单介绍传统封装的作用：使用减少了互连，使得系统的速度大大提高。(1)为芯片提供机械保护，防止芯片受到机械2.1减小体积提高系统集成度损伤；受限于空间制约的系统设计者同时面临如何及(2)为芯片提供隔离保护，抵制来自腐蚀环境时将市场不断增加的功能需求、尺寸的减小和节省的各种侵蚀；成本全面兼顾的挑战。根据摩尔定律，芯片的特征(3)给元件和其他子系统之间提供电气互连，尺寸在不断减小，芯片的实际尺寸也在不断缩小，这是封装必须实现的最基本目标。然而在去掉这些因此想要通过改变芯片尺寸来达到减小体积的目的，封装外壳之后，在无任何保护的情况下，直接使用这条路已经变得不再实际，而最行之有效的方法只裸芯片带来的不良后果是MCM成品率的下降和可有通过引入裸芯片才有可能改善系统的封装体积。靠性的降低。将标准的半导体封装芯片换成无封装的裸芯片，使3.1KGD提高裸芯片可靠性系统设计者有机会提高对有限空间的使用效率。虽然市场预测表明MCM和裸芯片具有巨大的通过直接使用裸芯片使得系统的尺寸及重量显市场增长潜力，但是裸芯片的未知质量问题所导致著减小，大大节省了由于芯片封装而引入的体积，的MCM成品率和可靠性的降低却使得MCM在获得实现了更高的集成度。这是直接使用裸芯片封装与巨大应用的同时受到极大的限制。裸芯片代替封装其他封装形式相比，在物理上获得的最大优势。一芯片并不是点对点可代替的，将多个裸芯片放置到个典型应用案例是使用常规的裸芯片，如图1,18M同一封装中不可避免会存在一些新的技术问题。同的同步SRAM至少可以节省50%的空间四。一封装系统中含有多个裸芯片会增加器件的失效率，当组件中有任何一个裸芯片出现失效即意味着整个系统发生失效。图2示出MCM的成品率与裸芯片质量的关系，由图可知，随着MCM中使用裸芯片数目的增加，芯片的合格率对组件合格率的影响非常大。用进裸芯片号旧BGA例如当MCM中包含有30个芯片时，当芯片合格率为TQFP99%时，组件合格率为80%：而当芯片合格率为98%图1节省空间示意图时，组件合格率仅为60%。我们获知芯片合格率仅相2.2减小延迟提高系统速度及性能差1%，组件合格率却降低了20%。因此，裸芯片的由于技术的不断进步，芯片的工作速度越来越质量保障问题是提高MCM成品率的关键。快，但是由于封装和电路基板的传输延迟使得系统针对这一问题，国外有些公司推出了所谓KGD的速度得不到相应的提高，因此封装延迟成为决定(Known Good Die)裸芯片产品，即被确认的优质管系统速度提高的关键因素。传统的SMT封装技术已芯，或称已知良好芯片。国外将KGD芯片定义为"与经无法确保系统在高速领域具有良好的传输特性。等效的封装元件具有相同质量等级和可靠性水平的解决传输延迟问题的有效手段之一就是采用以裸芯裸芯片“倒。KGD质量与可靠性保障技术是对裸芯片片封装为主体的MCM技术。进行常温、高温、低温测试和高温老化筛选等试验，-2-1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net