多芯片封裝MCP4頁

1、多芯片封裝多芯片封裝（Multi Chip Package；MCP）封裝形式的概念所謂封裝形式就是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼。它不僅起著安裝、固定、密封、保護(hù)芯片及增強(qiáng)電熱性能等方面的作用，而且還通過芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件相連接。衡量一個(gè)芯片封裝技術(shù)先進(jìn)與否的重要指標(biāo)是芯片面積與封裝面積之比，這個(gè)比值越接近1越好。一般來說，出現(xiàn)一代新的CPU，就伴隨著一種新的封裝形式。隨各式便攜式信息裝置對內(nèi)存特性需求日益多元化，可將數(shù)個(gè)芯片封裝在一處的多芯片封裝（Multi Chip Package；MCP）亦逐漸受到重視，全球包含三星電子

2、、現(xiàn)代電子、英特爾等重量級IC廠商，近期紛紛看好此型內(nèi)存市場前景，競推出相關(guān)產(chǎn)品。 MCP的優(yōu)點(diǎn)在于能將2至3種不同特性的芯片封裝在一塊，可因此減少占據(jù)的空間，當(dāng)前主要為內(nèi)存所采用。而利用該封裝做出的內(nèi)存產(chǎn)品適于有復(fù)雜內(nèi)存特性需求的信息裝置使用。目前內(nèi)存廠商主要利用該技術(shù)將閃存（Flash）與SRAM做在一塊。薄芯片處理是一種特殊的晶圓支持技術(shù)，能使芯片被琢磨到只有0.025毫米的厚度。多重堆疊封裝技術(shù)能利用無鉛錫焊球把安裝的芯片的板塊堆疊起來。這種封裝在功能上相當(dāng)于單一封裝(single package)。MCM(Multi Chip Model)多芯片組件-質(zhì)量為了解決單一的芯片集成度和功

3、能不夠完善的問題，把多個(gè)高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多層互聯(lián)基板上用SMD技術(shù)組成多種多樣電子組件系統(tǒng)，從而出現(xiàn)了MCM多芯片組件系統(tǒng)MCM具有以下特點(diǎn)：封裝延遲時(shí)間縮小，易于實(shí)現(xiàn)組件高速化縮小整機(jī)/組件封裝尺寸和重量。系統(tǒng)可靠性大大提高?？傊S著CPU和其他超大規(guī)模集成電路的進(jìn)步，集成電路的封裝形式也將得到相應(yīng)的變化，而且封裝形式的進(jìn)步又將反過來促進(jìn)芯片技術(shù)向前發(fā)展。不久以前，高密度薄膜和多芯片封裝(MCP)還被認(rèn)為只是一種用于太空、軍事、高端服務(wù)器以及大型主機(jī)等系統(tǒng)的新型技術(shù),這種技術(shù)可以減小最終封裝件及系統(tǒng)的尺寸和重量、減少故障提高可靠性、使用更短和負(fù)載更輕的信號線增加速

4、度并使系統(tǒng)具有良好的熱性能。如今，薄膜MCP的各種優(yōu)點(diǎn)已能夠在價(jià)格低廉的商用和消費(fèi)類產(chǎn)品中得以實(shí)現(xiàn)，為批量生產(chǎn)而開發(fā)的低成本流水線薄膜生產(chǎn)工藝使這項(xiàng)技術(shù)由實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入到了工廠。這種新工藝采用硅片覆膜高密度互連基板，對于裝配車間來說看上去感覺就像是另一個(gè)芯片一樣。它把用不同工藝制造的器件集成在一個(gè)封裝內(nèi)，在功能上滿足市場快速變化的要求，并在不改變封裝引腳尺寸的前提下提高設(shè)計(jì)的性能。MCM（MCP）Multi Chip ModuleMCM（MCP）Multi Chip Module 是單芯片封裝在兩維空間里的延伸，也是專用集成電路封裝的一種模式。MCM 具有系統(tǒng)尺寸小、引線框架互連基板芯片、系統(tǒng)功能

5、強(qiáng)、節(jié)省PCB 空間、屏蔽和頻率特性好、開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)小、成本低。上個(gè)世紀(jì)末，MCM的應(yīng)用受到KGD、基板費(fèi)用高、封裝費(fèi)用高的限制，被戲稱為MCMs（Must Cost Millions）“必須花費(fèi)幾百萬”。如今美國互連與封裝學(xué)會把MCM按照不同的互連襯底介質(zhì)分為L、C、D 三種類型：即層壓介質(zhì)高密度印刷線路板模塊、陶瓷或玻璃混合電路和共燒陶瓷多層陶瓷模塊和在聚合物和介質(zhì)材料薄膜上淀積金屬布線模塊。南通的MCM 屬于第三類，采用陶瓷或硅基板，封裝外形采用DIP、QFP 封裝_薄膜工藝流程:首先在一個(gè)200mm(8英寸)晶圓上作4個(gè)鋁層(兩個(gè)互連層和兩個(gè)電源層)，中間用苯環(huán)丁烯(BCB)絕緣層隔開。電

6、源層金屬濺射厚度為1m，信號層為3m，濺射的鋁符合半導(dǎo)體規(guī)范要求(含0.5%銅)，線寬為20m，線距為25m，電源層之間介質(zhì)厚度為m，信號層之間為m。BCB的介電常數(shù)很低，只有2.65，耗散因子也低至0.0008。對于速度為10GHz的信號，它的性能有點(diǎn)類似陶瓷，但頻率再高上去其性能就開始下降，在95GHz時(shí)1cm線上會有3dB衰減。因?yàn)榻饘賹雍鼙?，所以存在一定的直流電阻，約為5/cm，這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到，遠(yuǎn)端應(yīng)用應(yīng)使用較短的布線，但它對改善系統(tǒng)內(nèi)的耗散噪聲有一定幫助。設(shè)計(jì)中使用的通孔直接在BCB上作出。3x     制作使用50m焊盤和30m導(dǎo)孔，

7、孔壁略為傾斜，接觸點(diǎn)約為20m。通孔電阻很小，能通過較大電流，通孔成形過程比目前90%設(shè)計(jì)工藝都要好。BCB每層形成后都要經(jīng)過一次軟固化，最后一次固化溫度為250。固化使疊層各層相互連接，形成一個(gè)中間有引線的固化BCB?；撞牧夏蜏匦允怪捎糜跓o鉛貼裝工藝，包括倒裝芯片裸片貼裝工藝。另外還有一種熱通孔用于直接連接硅晶圓載體，并為大功率元件提供一個(gè)低阻熱通道。該項(xiàng)工藝的主要工序?yàn)椋盒D(zhuǎn)涂覆、熱固化、濺射、掩膜對位和UV曝光、顯影、濕法及干法刻蝕。基片以晶圓形式提供給最終用戶。趨勢及未來展望:六西格瑪品質(zhì)論壇小型MCP的增長需求來自于一些大批量應(yīng)用消費(fèi)類產(chǎn)品，如移動(dòng)電話、掌上電腦和上網(wǎng)記事本、MP

8、3播放機(jī)以及其它手持裝置，這些產(chǎn)品不僅對價(jià)位很敏感，而且要求有較短的產(chǎn)品和改進(jìn)周期，而這兩個(gè)要求系統(tǒng)級芯片ASIC技術(shù)和嵌入式存儲器技術(shù)制造工藝卻又無法滿足。低成本多芯片封裝可作為這些市場所追求的“快速廉價(jià)”解決方案，許多來自半導(dǎo)體供應(yīng)商和OEM的應(yīng)用都要求將一個(gè)快閃存儲器和一個(gè)邏輯電路，如微處理器、DSP或ASIC結(jié)合在一起。這些非常簡單的MCP設(shè)計(jì)裝配和測試成品率都大于98%，避免了“原本好裸片后來又不好”(KGD)之類的問題。今后還將把裸片以倒裝芯片形式與硅基底相連，或者與一個(gè)重新布線的載體裸片相連用于疊層元件封裝中，這種布線技術(shù)能在制成的半導(dǎo)體晶圓裸片上提供高密度多層再布線和感應(yīng)極小的

9、功率分配。最后，在多芯片封裝中將多個(gè)倒裝芯片貼到硅基底上，這個(gè)基底就可以作為封裝件，再用大的回流焊球或柱將基底貼到線路板上。多芯片模塊雖然可以提供極高的互連密度，但其高昂的成本一直限制了它的使用。近年來研究人員又提出了一種和多芯片相對的少芯片封裝概念，它克服了以往設(shè)計(jì)的不足，能滿足目前電子產(chǎn)品在成本和功能上的要求。90年代初期，多芯片模塊(MCM)曾被認(rèn)為是最佳互連封裝技術(shù)，可以滿足不斷發(fā)展的電子工業(yè)的要求。MCM技術(shù)將多個(gè)裸片固定在一個(gè)基板上連在一起，裸片之間非常接近，可以減少互連延遲。L當(dāng)時(shí)一個(gè)典型的MCM可能含有二十多個(gè)裸片，密封在一塊低溫共燒陶瓷(LTCC)或沉積基板上。MCM通常用于軍事、航天或高性能計(jì)算機(jī)設(shè)備上，這類應(yīng)用一般不太計(jì)較價(jià)格。雖然IBM和富士通都在他們的大型計(jì)算機(jī)中使用了MCM并取得成功，但MCM從未在商業(yè)上達(dá)到預(yù)期的效果。由于裸片測試和基板返修方面的原因，MCM一直沒有能在PC/工作站這個(gè)利潤非常高的龐大市場中得到廣泛采用。此外只要一個(gè)器件失效，基板連帶上面好的器件都得扔掉，所以這是一種商用上無法接受的高成本技術(shù)。最近兩三年來，MCM技術(shù)通過少芯片封裝(FCP)的形式獲得了新生。FCP有時(shí)也稱為多重芯片封裝(MCP)，已有越來越多的公司出于技術(shù)和商業(yè)的原因正在接受FCP。雖然這些FCP看起來與它們的