電子封裝技術發展歷程

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電子封裝技術發展歷程

第一階段(20世紀70年代之前)

以通孔插裝型封裝為主典型的封裝形式包括最初的金屬圓形(TO型)封裝,以及後來的陶瓷雙列直插封裝(CDIP)、陶瓷-玻璃雙列直插封裝(Cer DIP)和塑料雙列直插封裝(PDIP)等其中的PDIP,由於其性能優良、成本低廉,同時又適於大批量生產而成為這一階段的主流產品。

第二階段(20世紀80年代以後)

從通孔插裝型封裝向表面貼裝型封裝的轉變,從平面兩邊引線型封裝向平面四邊引線型封裝發展。表面貼裝技術被稱為電子封裝領域的一場革命,得到迅猛發展。與之相適應,一些適應表面貼裝技術的封裝形式,如塑料有引線片式裁體(PLCC)、塑料四邊引線扁平封裝(PQFP)、塑料小外形封裝(PSOP)以及無引線四邊扁平封裝(PQFN)等封裝形式應運而生,迅速發展。其中的PQFP,由於密度高、引線節距小、成本低並適於表面安裝,成為這一時期的主導產品。

第三階段(20世紀90年代以後)

半導體發展進入超大規模半導體時代,特徵尺寸達到0.18-0.25µm,要求半導體封裝向更高密度和更高速度方向發展。因此,半導體封裝的引線方式從平面四邊引線型向平面球柵陣列型封裝發展,引線技術從金屬引線向微型焊球方向發展。

在此背景下,焊球陣列封裝(BGA)獲得迅猛發展,併成為主流產品。BGA按封裝基板不同可分為塑料焊球陣列封裝(PBGA),陶瓷焊球陣列封裝(CBGA),載帶焊球陣列封裝(TBGA),帶散熱器焊球陣列封裝(EBGA),以及倒裝芯片焊球陣列封裝(FC-BGA)等。

為適應手機、筆記本電腦等便攜式電子產品小、輕、薄、低成本等需求,在BGA的基礎上又發展了芯片級封裝(CSP)CSP又包括引線框架型CSP、柔性插入板CSP、剛性插入板CSP、園片級CSP等各種形式,目前處於快速發展階段。

同時,多芯片組件(MCM)和系統封裝(SiP)也在蓬勃發展,這可能孕育着電子封裝的下一場革命性變革。MCM按照基板材料的不同分為多層陶瓷基板MCM(MCM-C)、多層薄膜基板MCM(MCM-D)、多層印製板MCM(MCM-L)和厚薄膜混合基板MCM(MCM-C/D)等多種形式。SiP是為整機系統小型化的需要,提高半導體功能和密度而發展起來的。

SiP使用成熟的組裝和互連技術,把各種集成電路如CMOS電路、GaAs電路、SiGe電路或者光電子器件、MEMS器件以及各類無源元件如電阻、電容、電感等集成到一個封裝體內,實現整機系統的功能。

目前,半導體封裝處於第三階段的成熟期與快速增長期,以BGA/CSP等主要封裝形式開始進入規模化生產階段。同時,以SiP和MCM為主要發展方向的第四次技術變革處於孕育階段。

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