构成SiP技术的要素是封装载体与组装工艺。前者包括基板,LTCC,SiliconSubmount(其本身也可以是一块IC)。后者包括传统封装工艺(Wirebond和FlipChip)JI和SMT设备。无源器件是SiP的一个重要组成部分,其中一些可以与载体集成为一体(Embedded,MCM-D等),另一些(精度高、Q值高、数值高的电感、电容等)通过SMT组装在载体上。SiP的主流封装形式是BGA。就目前的技术状况看,SiP本身没有特殊的工艺或材料。这并不是说具备传统先进封装技术就掌握了SiP技术。由于SiP的产业模式不再是单一的代工,模块划分和电路设计是另外的重要因素。SIP板身元件尺寸小,密度高,数量多,传统贴片机配置难以满足其贴片要求。重庆COB封装工艺
3D封装结构的主要优点是使数据传输率更高。对于具有 GHz 级信号传输的高性能应用,导体损耗和介电损耗会引起信号衰减,并导致低压差分信号中的眼图不清晰。信号走线设计的足够宽以抵消GHz传输的集肤效应,但走线的物理尺寸,包括横截面尺寸和介电层厚度都要精确制作,以更好的与spice模型模拟相互匹配。另一方面,晶圆工艺的进步伴随着主要电压较低的器件,这导致噪声容限更小,较终导致对噪声的敏感性增加。散布在芯片上的倒装凸块可作为具有稳定参考电压电平的先进芯片的稳定电源传输系统。重庆COB封装工艺系统级封装(SiP)技术是通过将多个裸片(Die)及无源器件整合在单个封装体内的集成电路封装技术。
SiP 与其他封装形式又有何区别?SiP 与 3D、Chiplet 的区别Chiplet 可以使用更可靠和更便宜的技术制造,也不需要采用同样的工艺,同时较小的硅片本身也不太容易产生制造缺陷。不同工艺制造的 Chiplet 可以通过先进封装技术集成在一起。Chiplet 可以看成是一种硬核形式的 IP,但它是以芯片的形式提供的。3D 封装就是将一颗原来需要一次性流片的大芯片,改为若干颗小面积的芯片,然后通过先进的封装工艺,即硅片层面的封装,将这些小面积的芯片组装成一颗大芯片,从而实现大芯片的功能和性能,其中采用的小面积芯片就是 Chiplet。 因此,Chiplet 可以说是封装中的单元,先进封装是由 Chiplet /Chip 组成的,3D 是先进封装的工艺手段,SiP 则指代的是完成的封装整体。通过 3D 技术,SiP 可以实现更高的系统集成度,在更小的面积内封装更多的芯片。不过,是否采用了先进封装工艺,并不是 SiP 的关注重点,SiP 关注系统在封装内的实现。
SIP工艺解析,引线键合封装工艺工序介绍:圆片减薄,为保持一定的可操持性,Foundry出来的圆厚度一般在700um左右。封测厂必须将其研磨减薄,才适用于切割、组装,一般需要研磨到200um左右,一些叠die结构的memory封装则需研磨到50um以下。圆片切割,圆片减薄后,可以进行划片,划片前需要将晶元粘贴在蓝膜上,通过sawwing工序,将wafer切成一个 一个 单独的Dice。目前主要有两种方式:刀片切割和激光切割。芯片粘结,贴装的方式可以是用软焊料(指Pb-Sn合金,尤其是含Sn的合金)、Au—Si低共熔合金等焊接到基板上,在塑料封装中较常用的方法是使用聚合物粘结剂粘贴到金属框架上。SIP模组板身是一个系统或子系统,用在更大的系统中,调试阶段能更快的完成预测及预审。
SiP失效机理:失效机理是指引起电子产品失效的物理、化学过程。导致电子产品失效的机理主要包括疲劳、腐蚀、电迁移、老化和过应力等物理化学作用。失效机理对应的失效模式通常是不一致的,不同的产品在相同的失效机理作用下会表现为不一样的失效模式。SiP产品引入了各类新材料和新工艺,特别是越来越复杂与多样化的界面和互连方式,这也必然引入新的失效机理与失效模式。SiP的基本组成包括芯片、组件和互连结构。不同功能的芯片通过粘接等方式安装在基板上,电学连接是通过键合丝键合、倒装焊、粘接、硅通孔等方式实现的。固晶贴片机(Die bonder),是封装过程中的芯片贴装(Die attach)的主要设备。重庆COB封装工艺
SiP 在应用终端产品领域(智能手表、TWS、手机、穿戴式产品、智能汽车)的爆发点也将愈来愈近。重庆COB封装工艺
对于堆叠结构,可以区分如下几种:芯片堆叠、PoP、PiP、TSV。堆叠芯片,是一种两个或更多芯片堆叠并粘合在一个封装中的组装技术。这较初是作为一种将两个内存芯片放在一个封装中以使内存密度翻倍的方法而开发的。 无论第二个芯片是在头一个芯片的顶部还是在它旁边,都经常使用术语“堆叠芯片”。技术已经进步,可以堆叠许多芯片,但总数量受到封装厚度的限制。芯片堆叠技术已被证明可以多达 24 个芯片堆叠。然而,大多数使用9 芯片高度的堆叠芯片封装技术的来解决复杂的测试、良率和运输挑战。芯片堆叠也普遍应用在传统的基于引线框架的封装中,包括QFP、MLF 和 SOP 封装形式。如下图2.21的堆叠芯片封装形式。重庆COB封装工艺
由于物联网“智慧”设备的快速发展,业界对能够在更小的封装内实现更多功能的系统级封装 (SiP) 器件的需求高涨,这种需求将微型化趋势推向了更高的层次:使用更小的元件和更高的密度来进行组装。 无源元件尺寸已从 01005 ( 0.4 mm× 0.2 mm) 缩小到 008004( 0.25 mm×0.125 mm) ,细间距锡膏印刷对 SiP 的组装来说变得越来越有挑战性。 对使用不同助焊剂和不同颗粒尺寸锡粉的 3 种锡膏样本进行了研究; 同时通过比较使用平台和真空的板支撑系统,试验了是否可以单独使用平台支撑来获得一致性较好的印刷工艺;并比较了激光切割和电铸钢网在不同开孔尺寸下的印刷结果。在当前...