铜线封装产品概述

第一节 产品定义、性能及应用特点

1、定义

封装是指把硅片上的电路管脚，用金属导线接引到外部接头处，以便与其它器件连接。

在foundry（加工厂）生产出来的芯片都是裸片（die），这种裸片上只有用于封装的压焊点（pad），是不能直接应用于实际电路当中的。而且裸片极易受外部环境的温度、杂质和物理作用力的影响，很容易遭到破坏，所以必须封入一个密闭空间内，引出相应的引脚，才能作为一个基本的元器件使用。

IC封装就是做的就是这种工作，通过金属线绑定pad和封装引脚，并采用强度较高的外壳将裸片包住，只露出引脚，就成了可以直接焊接在PCB板上的元器件。通常，封装和测试都是一体的，即做完封装后直接进行产品的测试工作，包括功能、性能和各种电气特性。测试完的产品可以直接提交给设计公司上市销售。

2、性能

键合线主要应用于晶体管、集成电路等半导体器件的电极部位或芯片与外部引线的连接，虽然有不用键合线的键合方法，但目前90％的IC的产品仍以键合线来封装。键合线焊接点的电阻，它在芯片和晶片中所占用的空间，焊接所需要的间隙，单位体积导电率，键合线延展率，化学性能、抗腐蚀性能和冶金特性等特性必须满足的一定的要求才能得到良好的键合特性。元素周期表中过渡组金属元素中，银、铜、金和铝等四种金属元素具有较高的导电性能，同时兼有上述性能，可以作为集成电路的键合线。

3、应用特点

引线键合工艺中所用导电丝主要有金丝、铜丝和铝丝，由于金丝价格昂贵、成本高，并且Au/Al金属学系统易产生有害的金属间化合物，使键合处产生空腔，电阻急剧增大，导电性破坏甚至产生裂缝，严重影响接头性能。因此人们一直尝试使用其它金属替代金，由于铜丝价格便宜、成本低、具有较高的导电导热性，并且Cu/Al金属间化合物生长速于Au/Al，不易形成有害的金属间化合物。近年来，铜丝引线键合日益引起人们的兴趣。

第二节 发展历程

80年代出现了芯片载体封装，简称LCC（LeadChipCarrier），其中有陶瓷无引线芯片载体LCCC（LeadlessCeramicChipCarrier）、塑料有引线芯片载体PLCC（PlasticLeadedChipCarrier）、小尺寸封装SOP（SmallOutlinePackage）、塑料四边引出扁平封装PQFP（PlasticQuadFlatPackage）。

BGA封装具有以下特点：

a）I/O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，提高了成品率。

b）虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善电热性能。

c）信号传输延迟小，适应频率大大提高。

d）组装可用共面焊接，可靠性大大提高。

CSP芯片尺寸封装

随着全球电子产品个性化、轻巧化的需求蔚为风潮，1994年9月日本三菱电气研究出CSP（ChipSizePackage）封装。它减小了芯片封装外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封装尺寸就有多大。即封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍，IC面积只比晶粒（Die）大不超过1.4倍。

CSP封装又可分为四类：

a）LeadFrameType（传统导线架形式），代表厂商有富士通、日立、Rohm、高士达（Goldstar）等等。

b）RigidInterposerType（硬质内插板型），代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下等等。

c）FlexibleInterposerType（软质内插板型），其中最有名的是Tessera公司的microBGA，CTS的sim-BGA也采用相同的原理。其他代表厂商包括通用电气（GE）和NEC。

d）WaferLevelPackage（晶圆尺寸封装）：有别于传统的单一芯片封装方式，WLCSP是将整片晶圆切割为一颗颗的单一芯片，它号称是封装技术的未来主流，已投入研发的厂商包括FCT、Aptos、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子等。

CSP封装具有以下特点：

a）满足了芯片I/O引脚不断增加的需要。

b）芯片面积与封装面积之间的比值很小。

c）极大地缩短延迟时间。CSP封装适用于脚数少的IC，如内存条和便携电子产品。未来则将大量应用在信息家电（IA）、数字电视（DTV）、电子书（E-Book）、无线网络WLAN／GigabitEthemet、ADSL／手机芯片、蓝牙（Bluetooth）等新兴产品中。

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