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半导体封装技术有那些?
2021-09-15
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一、半导体IC封装载板生产用离型膜

封装形式可分成打线封装(Wire Bonding)载板与覆晶封装(Flip Chip)载板,但不论封装形式,其设计趋势皆是朝更细线路、更薄及更高层设计。
打线封装已大量量产芯片尺寸覆晶封装(FC CSP)及层叠封装(POP)等高阶封装设计,应用于4G、5G智能型手机(Smartphone)、平板计算机(Tablet PC)、电视芯片、逻辑运算芯片。系统级封装(SiP)产品也已进入成熟量产阶段,应用在手机用射频模块芯片(RF module)、网络通讯芯片、记忆卡控制芯片,提供更多元的产品需求。

半导体IC封装载板生产用离型膜是一种耐高温离型膜,可用于刚性、柔性电路板的生产。此离型膜通过专利工艺技术,并借助严格的质量控制,并经后段固化,具有耐高温、离型效果好、压合过程无污染等特点。离型膜可以卷状和订制尺寸的片状供应,满足客户不同规格要求。另外,覆晶封装产品朝向轻、薄、短、小的设计,现着重于微处理器(CPU)针脚栅格阵列制程导入量产,并针对高阶通讯载板,研发高层板精密对位技术,并朝向高I/O数及100微米锡球线径技术开发。


二、先进封装技术SIP


根据国际半导体路线组织(ITRS)的定义: SiP 为将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件,以及诸如 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。因此,从架构上来讲, SiP 是将多种功能芯片,包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内,从而实现一个基本完整的功能。

三、SOC的定义

将原本不同功能的 IC,整合在一颗芯片中。藉由这个方法,不单可以缩小体积,还可以缩小不同 IC 间的距离,提升芯片的计算速度。SoC称为系统级芯片,也有称片上系统,意指它是一个产品,是一个有专用目标的集成电路,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。同时它又是一种技术,用以实现从确定系统功能开始,到软/硬件划分,并完成设计的整个过程。

随着封装技术持续演进,加上终端电子产品朝向轻薄短小趋势,因此,对SiP需求亦逐渐提升。SiP生产线须由基板、晶片、模组、封装、测试、系统整合等生态系共同组成,才能够顺利发展。反之,若缺乏完整生态系,便难以推动SiP技术具体实现。由于SiP技术可将多种晶片封装于单一封装体内而自成系统,因此具有高整合性与微型化特色,适合应用于体积小、多功能、低功耗等特性的电子产品。

以各种应用来看,若将原本各自独立的封装元件改成以SiP技术整合,便能缩小封装体积以节省空间,并缩短元件间的连接线路而使电阻降低,提升电性效果,最终呈现微小封装体取代大片电路载板的优势,又仍可维持各别晶片原有功能。因此,高整合性与微型化特色,使SiP成为近年来封装技术发展趋势。此外,因SiP是将相关电路以封装体完整包覆,因此可增加电路载板的抗化学腐蚀与抗应力(Anti-stress)能力,可提高产品整体可靠性,对产品寿命亦能提升。相较于SoC来说,SiP毋须进行新型态晶片设计与验证,而是将现有不同功能的晶片,以封装技术进行整合 。

大致上来说,现阶段SiP常用的基本封装技术,包括普遍应用于智慧型手机的Package on Package(PoP)技术,将逻辑IC与记忆体IC进行封装体堆叠。将主动与被动元件内埋于基板的嵌入式技术(Embedded),以及多晶片封装(MCP)、多晶片模组(MCM)、Stacking Die、PiP、TSV 2.5D IC、TSV 3D IC等,也属于SiP技术范畴。

四、智慧型手机扮演SiP成长驱动主力

与个人电脑时代相比,行动装置产品对SiP的需求较为普遍 。就以智慧型手机来说,上网功能已是基本配备,因此与无线网路相关的Wi-Fi模组便会使用到SiP技术进行整合。基于安全性与保密性考量所发展出的指纹辨识功能,其相关晶片封装亦需要SiP协助整合与缩小空间,使得指纹辨识模组开始成为SiP广泛应用的市场;另外,压力触控也是智慧型手机新兴功能之一,内建的压力触控模组(Force Touch)更是需要SiP技术的协助。除此之外,将应用处理器(AP)与记忆体进行整合的处理器模组,以及与感测相关的MEMS模组等,亦是SiP技术的应用范畴。

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