組裝的趨勢與發(fā)展

便攜式電子產(chǎn)品的多功能、高傳速、極小化，是整體半導(dǎo)體、封裝、組配、PCBA板不斷進(jìn)步的最大動力，以下是各階構(gòu)裝未來5年間的發(fā)展趨勢分析。

一 改變的動力

由于快速的產(chǎn)品革命的需要以及市場的創(chuàng)新，便攜式電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)展了 一些趨勢特點(diǎn)，包括極小化、輕量化、少耗能、增加功能、先進(jìn)的界面、無線 連接、時(shí)髦的造型、以及更符合綠色環(huán)保需求。市場的特性是產(chǎn)品的生命周期 縮短、3C應(yīng)用的整合、更大量的生產(chǎn)、更快速實(shí)時(shí)的市場反應(yīng)、產(chǎn)品的復(fù)雜 度及多樣性增加。為了跟上這些，改變電子封裝及組配的制程是有必要的。最 新趨勢的縱覽、推移、以及其挑戰(zhàn)；各別的元件、載板以及組配的趨勢，將從下文窺知一二。

一般而言，最大化腳數(shù)及封裝體尺寸，可微量容納更多的I/Os。為限制 封裝體尺寸的增加，腳距必須降至0.3mm —視BGA及CSP開發(fā)價(jià)位。在同樣 的表面積下BGA及CSP這些封裝可以容納更多的I/Os，也有更寬的凸塊^3 間距。在未來的BGA及CSP更進(jìn)一步價(jià)格下降，將會取代很多QFP封裝的市 場。特別值得注意的是Seated hcight(封裝體頂部至PCB表面的距離）將會 減小。最重要的QFP發(fā)展趨勢見表9. 1。

二  BGA 的封裝

到了 2006年，I/Os數(shù)將增加至1200，這在便攜式計(jì)算機(jī)的應(yīng)用上是很 確定的一個趨勢。為了限制主體尺寸，及避免信賴度產(chǎn)生問題，凸塊的表面配 置將朝向全面區(qū)域陣列（Ful卜area-array)型式發(fā)展。為了同樣理由，凸塊間 距將微幅縮小。Seated height將減小以裝置于更薄的最終產(chǎn)品。最重要的 BGA發(fā)展趨勢見表9.2。

三 Chip-Scale Packages(CSPs)

CSPs的對外接腳有兩種型式，1是凸塊（BGA type)，一是焊墊（LGA type)。LGA的最高seated hight較低，是因?yàn)槠渖倭送箟K的存在。因此 LGA變的比較受歡迎，雖然較低的stand-off高度會降低二階互連的壽命。對兩種封裝型式的共同發(fā)展是最高的seated height會降低，而I/Os數(shù)會增 加。封裝的尺寸因buinp/land array的間距縮減至0. 3mm，也會縮小。 bump/land的尺寸同樣也會縮減。表1是最重要的CSP趨勢。

—個CSPs的特別形式是晶圓級CSP(wafer-level CSPs)，它是晶圓 (wafer)尚未切割成晶粒(die)前就進(jìn)行的封裝型式。其主要的優(yōu)點(diǎn)是這些封 裝的成本低，因?yàn)橹谱鲉挝皇蔷A而非晶粒，晶圓尺寸增加亦有利于此封裝型 式成本的降低。

表1   最重要的CSP趨

四 Flip chip on board

在便攜式消費(fèi)產(chǎn)品的領(lǐng)域，以FC型式直接黏接于主板上的I/O數(shù)微幅增 加，晶粒尺寸變化不大，1C技術(shù)可以做更高密度線路，在同樣尺寸下，晶?？梢杂懈嗟墓δ?。

因?yàn)樵谛酒嫌嵦柤訌?qiáng)過程，對于I/O 數(shù)的影響不大。晶粒厚度和凸塊間距皆會減小。最小的凸塊間距，依應(yīng)用的連結(jié)技術(shù)的 不同而有差異，稍后將討論。表2是趨勢縱覽。額外的封底膠(underfill )制程 為了保證其信賴度，阻礙了 FC直接在母板 上的應(yīng)用。一旦替代技術(shù)成熟時(shí)，F(xiàn)C的應(yīng) 用將大幅增長?？赡艿奶娲椒ㄓ蠭io-flow 底膠（黏性高的助焊劑和底膠的混合）以及在 晶圓上封底膠。

表2  覆晶趨勢縱覽

五 各種1C封裝型式的比較

表3是上述不同封裝型態(tài)的比較。從QFP、BGA、CSP到WL-CSP， Flip-Chip、I/O密度增加，而腳距及封裝體尺寸則縮小。電氣及熱性能改 善，但在重工能力、作業(yè)性、電性測試、晶粒保護(hù)程度、和1C設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)回 焊的兼容度、元件取得普遍性都變得較差。就信賴度而言，QFPs及FCs可提供最好的 結(jié)果。QFP、WL-CSP 及 FLIP-CHIP 有成本 優(yōu)勢，尤其是QFP是最低的。

表3  上述不同封裝型態(tài)的比較

六 被動的元件 passive components

可預(yù)期的是到了 2006年，電容及電阻尺寸將縮減到0101尺寸。所謂整合性被動元件，系指一硅或陶瓷晶粒內(nèi)整合數(shù)個被動功能（I/O數(shù)> 2)。也有部份被動元件被整合入硅1C中（如去耦 (decoupling)電容）。

多層載板（陶瓷或有機(jī)）應(yīng)用于模阻構(gòu)裝，亦將一些特定的被動功能整合于 其內(nèi)。表4是電阻/電容的發(fā)展趨勢

表4   電阻/電容的發(fā)展趨勢

七 連接器 Connectors

由于更好、更多的功能需求，致使I/Os增加，所以腳距必須快速縮減 (2006年縮小至100 // m)。為了達(dá)到此間距及I/O數(shù)，接腳的型式將改變?yōu)?凸塊(BGA)或焊墊(LGA)，而組配技術(shù)將由焊接改變成導(dǎo)電膠。Seated height將降低。更多的趨勢見表義7。

八 模塊趨勢

模塊的設(shè)計(jì)趨勢朝產(chǎn)品的彈性與多樣化，且增加所有f共應(yīng)鍊中零件的價(jià) 值，模塊（次組配Subassemblies)的應(yīng)用正逐漸增加。例如：Power Amplifier modules 、 LCDs 的 Driver IC Modules 、 Bluetooth (radio)modules 、以及MP3模塊。每個模塊包含了 完整的功能，通常使用于特定范 圍的產(chǎn)品?；旧希K包含一 interposer board，它黏著了元 件，提供了保護(hù)及二階互連功 能。除了彈性與多樣化應(yīng)用，模 組也可使更便宜、簡單的二階組 裝實(shí)現(xiàn)，但模塊內(nèi)部高密度互連 是其發(fā)展的限制因素.

模塊趨勢在表5中有描述。因?yàn)槌杀镜囊蛩兀?interposer種類將從陶瓷基板 (鋁或LTCO…轉(zhuǎn)向有機(jī)板材。W/B漸被FC取代、整合被動元件于Interposers或CSPs中是降低尺寸的趨勢 彈性及循環(huán)時(shí)間要求，caps將被淘汰（除作為遮蔽之用的metal caps)

表5   模塊發(fā)展趨勢