2 封装技术的历史及发展趋势《集成电路封装》教学课件

集成电路封装概论2020年3月集成电路封装与测试目录/Contents010203封装技术概论及相关知识封装分类及封装材料封装技术的历史及发展趋势03封装技术的历史及发展趋势4封装技术的历史ClickOnAddRelatedTitleWords点击添加相关标题文字电子元器件引线IC（模拟电路、数字电路、射频电路等）集成电路板集成电路封裝在电子学金字塔中的位置既是金字塔的尖頂也是金字塔的基座。封装技术的历史1947年美国贝尔实验室的三位科学家巴丁、布赖顿和肖克莱发明第一只晶体管，1958年科学家研制成功第一块集成电路(IC)。集成电路的诞生，拉开了集成电路封装的历史，集成电路封装历史大约可分为三个阶段。第一块集成电路第一个晶体管迟到了四十二年的奖封装技术的历史1947年12月23日，美国贝尔实验室W.Schokley领导的研制小组，设计出世界上第一只晶体三极管，标志着电子技术从电子管时代进入到晶体管时代。肖力克与布拉顿、巴丁共同获得1956年Nobel物理奖。1958年美国德州仪器公司技术专家杰克·基尔比（J.S.Kilby）发明第一块集成电路，12个器件，Ge晶片；从此，微电子技术进入了IC时代。2000年获得诺贝尔物理学奖。贝尔实验室的第一只晶体管封装技术的历史数十年来，微电子封装技术一直跟随者IC的发展，第一阶段：20世纪70年代以前，以插装型为主。从最初的金属圆形封装TO，到随后开发的陶瓷双列直插式封装(DIP),尤其是后开发出的塑料DIP，成为70年代中小规模电子封装系列主流产品。第二阶段：20世纪70年代以后，以表面安装类的四边引线封装为主。表面贴装技术(SMT)称作电子封装的一场革命，得以迅猛发展。如LCCC、PLCC、PQFP、PSOP等,使塑封四边扁平引线封装(PQFP)迅速成为这一时期主导产品。第三阶段：20世纪90年代以后，以面阵列封装形式为主。90年代初,IC发展到了超大规模阶段，要求封装向更高密度、高速度发展，因此IC封装从四边引线型向平面阵列型发展,发明了新一代微电子封装-----球栅阵列封装(BGA),后来又开发了体积更小的CSP。同一时期，又开发出多芯片组件（MCM）、3D封装和系统封装。总之：封装技术经历了两边引线、到四边引线、再到面阵引线的封装密度逐步增加过程，目前正进入从平面封装到三维封装的发展阶段。封装技术的发展现状IC設計同比增速規模IC製造同比增速规模IC封裝設計同比增速规模201034.8%363.85亿元31.1%447.12亿元26.3629.18亿元集成電路產量同比增长集成電路產品進口金額同比增长集成電路产品出口金额同比增长2012823.1亿美元14.4%1920.6亿美元12.8%534.3亿美元64.1%IC設計銷售IC製造業銷售IC封装测试业銷售201228.8%23.2%48.0%1-1IC三产业同比增速对比1-2集成电路产量1-3IC三产业销售额从2010年的同比增速可以看出封装测试行业的增速相对较缓，同比增幅為26.3。虽說增幅在2010年的時候是相应有所下降，但629.18亿的规模所占的比重还是相當大的。IC封裝与IC的设计、制造是密不可分的关系，其发展关系也是唇齿相依的。封装的演化按照和PCB板連接方式分為PTH(PlatingThroughHole)封裝和SMT(SurfaceMountTechnology)封裝通孔插裝式封裝與表碾安裝式封裝往往是混合使用的。按照封裝材料分為金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝按照封裝形式劃分有機樹脂和蠟的混合體橡膠玻璃-金屬陶瓷-金屬低熔玻璃-陶瓷塑料模型可靠性差耐熱、耐油及電性不理想大量生产降低成本金屬外殼加引線扁平式封裝片式載體封裝四面引線扁平封裝針柵陣列封裝載帶自動焊接封裝功率型封裝混合集成電路封裝恆溫封裝抗輻照封裝光電封裝引腳限制不利於測試和封裝雙列式封裝不易焊接軍事技術發展整機小型化特定環境與要求19封装形式1、DIP(dualin-linepackage)双列直插式封裝。插装型封裝之一，引脚从封装两侧引出，封装材料有塑料和陶瓷两种。2、SOP（StandardOperationProcedure）小外型封装，表面贴装型封装的一种,引脚端子从封裝的两个侧面引出,字母L狀，引脚间距为1.27mm。封装形式3、QFP(Quadflatpackage)四方扁平封装，表面贴装型封裝的一，引脚端子从封装的两个侧面引出，呈L字形，引脚间距為1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm，引脚可连300脚以上。4、FQFP(finepitchquadflatpackage)小引脚中心距QFP。通常指引脚中心距小于0.65mm的QFP。封装形式5、BGA(ballgridarray)球形出点阵列，表面贴装型封装之一。在印刷基板的背面按阵列方式制作出球形凸点用以代替引脚，在印刷基板的正面装配LSI晶片，然后用模压树脂或灌封方法进行密封。也称为凸点阵列载体(PAC)。引脚可超过200，是多引脚LSI用的一种封裝。封装本体也可做得比QFP(四侧引脚扁平封裝)小。6、CSP（Chip-ScalePackage）晶片级封装，一种超小型表面贴装型封装,其引脚也是球形端子,节距为0.8mm、0.65mm、0.5mm等。封装形式7、COB(ChipOnBoard)通过bonding将IC裸片固定于印刷线路板上。也就是是将晶片直接粘在PCB上用引线键合连到晶片与PCB的电气连接然后用黑胶包封。COB的关键技术在于WireBonding(俗称打线键合)及Molding(封胶成型)，是指对裸露的机体电路晶片(ICChip)，进行封裝，形成电子元件的制程，其中IC借由焊线WireBonding)、覆晶接合(FlipChip)、或卷帶接合(TapeAutomaticBonding；简称(TAB)等技术，将其I/O经封装体的线路延伸出來。封装形式封装的发展趋势微电子技术的发展一直遵循摩（MOORE）定律。特征尺寸每3年缩小1/3，集成度每三年提高4倍。预计15年内，最大芯片尺寸增大1倍（芯片面积：450---937mm2）；最大引脚数：1600---8758个，增加4.47倍；价格下降：IC产品从0.90---1.90美分/引线下降到0.42~0.88美分/引线，下降1/2~1/5;芯片尺寸实现12in（1in=2.54cm)，65nm的工业化大批量生产。封装的发展趋势不断提高产品的性能价格比是微电子技术发展的动力集成电路芯片的集成度每三年提高4倍（18个月翻一番），而加工特征尺寸缩小1/3，这就是摩尔定律10G1G100M10M1M100K10K1K0.1K19701980199020002010芯片上的晶体管数目

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