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裸芯片

發布時間:2012/10/3 18:14:26 訪問次數:6277

    由于LSI、VLSI的迅速發展,芯片的工藝AP62T03GH特征尺寸達到深亞微米級(0.15pm).芯片尺寸達到20mm×20mm以上,其I/O數已超過1000個,但是,芯片封裝卻成了一大難題,人們力圖將它直接封裝在PCB上。通常采用的封裝方法有兩種:一種是COB法;另一種是倒裝焊(C4)法。適用COB法的裸芯片(Bare Chip)又稱為COB芯片,后者則稱為FlipChip,簡稱為F.C,兩者的結構有所不同,現介紹如下。
2.7.1  COB芯片
    COB芯片的焊區與芯片體在同一平面上,焊區是周邊均勻分布,焊區最小面積為90ym×90ym,最小間距lOOpl,m。由于COB芯片焊區是周邊分布,所以I/O的增長受到一定的限制,特別是它在焊接時采用線焊,實現焊區與PCB焊盤相連接,因此,PCB焊盤應有相應的焊盤數,并也是周邊排列,方能與之相適應。由于幫定后芯片面是朝上的,通常又把COB技術稱為正裝技術。
    COB幫定后需要包封絕緣環氧膠,散熱有一定困難,故COB通常只適用于低功耗的(0.5~1W)的IC芯片。目前,各種COB芯片均可以定做,價格僅為QFP封裝的一半,因此COB仍有廣泛的市場。
    2.7.2  F-C
    F.C芯片是20世紀60年代美國IBM首先研制成功的。它與COB的區別在于焊點是呈面陣列式排在芯片上,并且焊區做成凸點結構。焊接時將F-C反置于PCB上,芯片面朝下與基板焊區互連,故這F-C芯片稱為倒裝芯片,焊接方法又稱為倒裝焊。
    F-C技術屬于晶圓級的陣列封裝技術,晶片上的I/0是以面陣列的凸點形式實現的,其封裝密度非常高,F-C技術具有封裝尺寸小、可靠性高、高頻特性及散熱特性好、成本低的優勢,特別是倒裝焊能與SMT楣兼容,可同時完成貼裝與焊接,現已廣泛用于手機、計算機、電子表、MP3等各種電子產品中。早期F.C焊點間距為0.4mm或0.5mm,現在已做到O.lmm,最初凸點數為102個,目前已做到402個。早期的F-C芯片凸點材料儀為SnP料,并采用再流焊方式焊接,故這種焊接方法又稱為可控塌陷芯片連接( ControlledCollapsed Chip Connection,  C4)。
    凸點的制作是F-C技術的關鍵,現已出現了多種凸點制作技術,成熟的制作技術有:化學鍍凸點、蒸發/濺射凸點、釘頭凸點、激光植球,最近隨著印刷機精度的提高又出現焊膏印制凸點。
    在裝聯方法上隨著凸點制造方法不同而出現相應的裝聯方法,對于焊料類凸頭的F-C可采用再流焊;而對于用非焊料形成的焊點,如由電鍍、蒸發/濺射、金絲球所形成的金,、點、銅凸點、鎳/金凸點則可通過熱壓或熱聲整體鍵合實現互連。近年來由于各向異性導技術的成熟促成了F-C裝聯技術越來越普及,各向異性導電膠中含有極細的彈性體,彈性體外層先鍍有導電的金層,并又在金層外鍍一層鎳。最后在金屬外層再包裹一層絕緣層,異性導電膠使時,當受正壓力后彈性體最外絕緣層破裂并裸露幽金屬層,故在z方向實現導通,即在實施F-C裝聯時只要將各向異性導電膠涂布在F-C與PCB對應的焊盤上,然后對正F-C施加一定壓力和溫度,此時z方向就會導通,隨著膠的固化,實現了F-C凸點與焊盤的連接,而在水平方向各向異性導電膠的金屬球未受壓力擠壓,金屬球互不接觸,仍保持在不導通的狀態,仍有高的絕緣性能,并可以起到F-C封裝的機械支撐和散熱作用。

    由于LSI、VLSI的迅速發展,芯片的工藝AP62T03GH特征尺寸達到深亞微米級(0.15pm).芯片尺寸達到20mm×20mm以上,其I/O數已超過1000個,但是,芯片封裝卻成了一大難題,人們力圖將它直接封裝在PCB上。通常采用的封裝方法有兩種:一種是COB法;另一種是倒裝焊(C4)法。適用COB法的裸芯片(Bare Chip)又稱為COB芯片,后者則稱為FlipChip,簡稱為F.C,兩者的結構有所不同,現介紹如下。
2.7.1  COB芯片
    COB芯片的焊區與芯片體在同一平面上,焊區是周邊均勻分布,焊區最小面積為90ym×90ym,最小間距lOOpl,m。由于COB芯片焊區是周邊分布,所以I/O的增長受到一定的限制,特別是它在焊接時采用線焊,實現焊區與PCB焊盤相連接,因此,PCB焊盤應有相應的焊盤數,并也是周邊排列,方能與之相適應。由于幫定后芯片面是朝上的,通常又把COB技術稱為正裝技術。
    COB幫定后需要包封絕緣環氧膠,散熱有一定困難,故COB通常只適用于低功耗的(0.5~1W)的IC芯片。目前,各種COB芯片均可以定做,價格僅為QFP封裝的一半,因此COB仍有廣泛的市場。
    2.7.2  F-C
    F.C芯片是20世紀60年代美國IBM首先研制成功的。它與COB的區別在于焊點是呈面陣列式排在芯片上,并且焊區做成凸點結構。焊接時將F-C反置于PCB上,芯片面朝下與基板焊區互連,故這F-C芯片稱為倒裝芯片,焊接方法又稱為倒裝焊。
    F-C技術屬于晶圓級的陣列封裝技術,晶片上的I/0是以面陣列的凸點形式實現的,其封裝密度非常高,F-C技術具有封裝尺寸小、可靠性高、高頻特性及散熱特性好、成本低的優勢,特別是倒裝焊能與SMT楣兼容,可同時完成貼裝與焊接,現已廣泛用于手機、計算機、電子表、MP3等各種電子產品中。早期F.C焊點間距為0.4mm或0.5mm,現在已做到O.lmm,最初凸點數為102個,目前已做到402個。早期的F-C芯片凸點材料儀為SnP料,并采用再流焊方式焊接,故這種焊接方法又稱為可控塌陷芯片連接( ControlledCollapsed Chip Connection,  C4)。
    凸點的制作是F-C技術的關鍵,現已出現了多種凸點制作技術,成熟的制作技術有:化學鍍凸點、蒸發/濺射凸點、釘頭凸點、激光植球,最近隨著印刷機精度的提高又出現焊膏印制凸點。
    在裝聯方法上隨著凸點制造方法不同而出現相應的裝聯方法,對于焊料類凸頭的F-C可采用再流焊;而對于用非焊料形成的焊點,如由電鍍、蒸發/濺射、金絲球所形成的金,、點、銅凸點、鎳/金凸點則可通過熱壓或熱聲整體鍵合實現互連。近年來由于各向異性導技術的成熟促成了F-C裝聯技術越來越普及,各向異性導電膠中含有極細的彈性體,彈性體外層先鍍有導電的金層,并又在金層外鍍一層鎳。最后在金屬外層再包裹一層絕緣層,異性導電膠使時,當受正壓力后彈性體最外絕緣層破裂并裸露幽金屬層,故在z方向實現導通,即在實施F-C裝聯時只要將各向異性導電膠涂布在F-C與PCB對應的焊盤上,然后對正F-C施加一定壓力和溫度,此時z方向就會導通,隨著膠的固化,實現了F-C凸點與焊盤的連接,而在水平方向各向異性導電膠的金屬球未受壓力擠壓,金屬球互不接觸,仍保持在不導通的狀態,仍有高的絕緣性能,并可以起到F-C封裝的機械支撐和散熱作用。

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