由于物聯(lián)網(wǎng)“智慧”設(shè)備的快速發(fā)展,業(yè)界對能夠在更小的封裝內(nèi)實現(xiàn)更多功能的系統(tǒng)級封裝 (SiP) 器件的需求高漲,這種需求將微型化趨勢推向了更高的層次:使用更小的元件和更高的密度來進行組裝。 無源元件尺寸已從 01005 ( 0.4 mm× 0.2 mm) 縮小到 008004( 0.25 mm×0.125 mm) ,細間距錫膏印刷對 SiP 的組裝來說變得越來越有挑戰(zhàn)性。 對使用不同助焊劑和不同顆粒尺寸錫粉的 3 種錫膏樣本進行了研究; 同時通過比較使用平臺和真空的板支撐系統(tǒng),試驗了是否可以單獨使用平臺支撐來獲得一致性較好的印刷工藝;并比較了激光切割和電鑄鋼網(wǎng)在不同開孔尺寸下的印刷結(jié)果。SiP系統(tǒng)級封裝以其更小、薄、輕和更多功能的競爭力,為芯片和器件整合提供了新的可能性。上海COB封裝廠商
SiP整體制程囊括了著晶、打線、主/被動組件SMT及塑封技術(shù),封裝成型可依據(jù)客戶設(shè)計制作不同形狀模塊,甚至是3D立體結(jié)構(gòu),藉此可將整體尺寸縮小,預(yù)留更大空間放置電池,提供更大電力儲存,延長產(chǎn)品使用時間,但功能更多、速度更快,因此特別適用于射頻相關(guān)應(yīng)用如5G毫米波模塊、穿戴式裝置及汽車電子等領(lǐng)域。微小化制程三大關(guān)鍵技術(shù),在設(shè)計中元器件的數(shù)量多寡及排布間距,即是影響模塊尺寸的較主要關(guān)鍵。要能夠?qū)崿F(xiàn)微小化,較重要的莫過于三項制程技術(shù):塑封、屏蔽及高密度打件技術(shù)。模組封裝除了2D與3D的封裝結(jié)構(gòu)外,另一種以多功能性基板整合組件的方式,也可納入SiP的涵蓋范圍。
SiP 封裝優(yōu)勢:1)短產(chǎn)品研制和投放市場的周期,SiP在對系統(tǒng)進行功能分析和劃分后,可充分利用商品化生產(chǎn)的芯片資源,經(jīng)過合理的電路互連結(jié)構(gòu)及封裝設(shè)計,易于修改、生產(chǎn),力求以較佳方式和較低成本達到系統(tǒng)的設(shè)計性能,無需像SoC那樣進行版圖級布局布線,從而減少了設(shè)計、驗證、調(diào)試的復(fù)雜性與系統(tǒng)實現(xiàn)量產(chǎn)的時間,可比SoC節(jié)省更多的系統(tǒng)設(shè)計和生產(chǎn)費用,投放市場的時間至少可減少1/4。2)所有元件在一個封裝殼體內(nèi),縮短了電路連接,見笑了阻抗、射頻、熱等損耗影響。提高了光,電等信號的性能。
硅中介層具有TSV集成方式為2.5D集成技術(shù)中較為普遍的方式,芯片一般用MicroBump與中介層連接,硅基板做中介層使用Bump與基板連接,硅基板的表面采用RDL接線,TSV是硅基板上、下表面的電連接通道,該2.5D集成方式適用于芯片尺寸相對較大的場合,當(dāng)引腳密度較大時,通常采用Flip Chip方式將Die鍵合到硅基板中。硅中介層無TSV的2.5D集成結(jié)構(gòu)一般如下圖所示,有一顆面積較大的裸芯片直接安裝在基板上,該芯片和基板的連接可以采用Bond Wire 或者Flip Chip兩種方式。大芯片上方由于面積較大,可以安裝多個較小的裸芯片,但是小芯片無法直接連接到基板,所以需要插入一塊中介層,若干裸芯片安裝于中介層之上,中介層具有RDL布線可以從中介層邊緣引出芯片信號,再經(jīng)Bond Wire 與基板相連。這種中介層一般無需TSV,只需在interposer的上層布線來實現(xiàn)電氣互連,interposer采用Bond Wire和封裝基板連接。構(gòu)成SiP技術(shù)的要素是封裝載體與組裝工藝。
幾種類型的先進封裝技術(shù):首先就是 SiP,隨著 5G 的部署加快,這類封裝技術(shù)的應(yīng)用范圍將越來越普遍。其次是應(yīng)用于 Chiplet SiP 的 2.5D/3D 封裝,以及晶圓級封裝,并且利用晶圓級技術(shù)在射頻特性上的優(yōu)勢推進扇出型(Fan-Out)封裝。很多半導(dǎo)體廠商都有自己的 SiP 技術(shù),命名方式各有不同。比如,英特爾叫 EMIB、臺積電叫 SoIC。這些都是 SiP 技術(shù),差別就在于制程工藝。在智能手機領(lǐng)域,除射頻模塊外,通用單元電路小型化需求正推升 SiP 技術(shù)的采用率;可穿戴領(lǐng)域,已經(jīng)有在耳機和智能手表上應(yīng)用 SiP 技術(shù)。SiP 兼具低成本、低功耗、高性能、小型化和多元化的優(yōu)勢。上海COB封裝廠商
固晶貼片機(Die bonder),是封裝過程中的芯片貼裝(Die attach)的主要設(shè)備。上海COB封裝廠商
SiP 技術(shù)在快速增長的車載辦公系統(tǒng)和娛樂系統(tǒng)中也獲得了成功的應(yīng)用。消費電子目前 SiP 在電子產(chǎn)品里應(yīng)用越來越多,尤其是 TWS 耳機、智能手表、UWB 等對小型化要求高的消費電子領(lǐng)域,不過占有比例較大的還是智能手機,占到了 70%。因為手機射頻系統(tǒng)的不同零部件往往采用不同材料和工藝,包括硅,硅鍺和砷化鎵以及其他無源元件。目前的技術(shù)還不能將這些不同工藝技術(shù)制造的零部件集成在一塊硅芯片上。但是 SiP 工藝卻可以應(yīng)用表面貼裝技術(shù) SMT 集成硅和砷化鎵芯片,還可以采用嵌入式無源元件,非常經(jīng)濟有效地制成高性能 RF 系統(tǒng)。上海COB封裝廠商