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时尚手机引发半导体封装工艺技术的挑战
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摘 要：近年无线技术应用惊人发展，使得终端消费产品革新比以往任何一年都要频繁。 关键词：封装,SOC,贴片,射频 中图分类号：TN305．94 文献标识码：D 文章编号：l 004-一4507(2005)05—0045—02 1 封装技术的挑战 近年无线技术应用惊人发展，使得终端消费产品革新比以往任何一年都要频繁。手机产品的生命周期也变得越来越短了。为了实现这类产品的快速更新，电器技术方面的设计就不得不相应快速的简化。半导体产业提供先进的高密度功能块整合封装技术正好与此相得益彰。因此为手机提供基本功能的元件数目就变得更少了，电器设计也因此变得更简单了。 实现高密度功能块集成有两种方法，其一是把两个或更多的功能性模块设计在一起成为一个系统芯片(SOC)，它的后果是增加了半导体产业制程的挑战性，并加速了芯片设计的更新频率。另外一种技术被称作为系统封装技术(SIP或MCM)，即是把多颗独立的晶粒封装在同一个复杂的包装里。它被更多地应用在这个快速更新的领域，因为相对于系统芯片技术，它能节省更多的时间和成本。 2 射频微型器件(RFMD)带来的挑战 系统封装技术(SIP)在电信领域胜出的第二个原因，是因为射频功能(RF)芯片必须把砷化镓制程芯片与硅制程芯片整合在一起。而SOC是无法做到这一点的。对IC贴片机来说RF系统封装技术挑战是最大的，因为它不仅仅是要求机台具有多模组封装能力，而且对芯片倾斜(tilt)，芯片接合厚度(BLT)参数要求更是苛刻。只有同时具备多模组封装，高精度贴片，准确地控制倾斜和芯片接合厚度以及高产能等能力的贴片机，才能保证高良率的产能。 3 覆晶技术(Flip Chip) 下一时代的系统封装应用在手机上的技术又将面临更新的挑战。首先，为确保提供更轻薄短小的手机，必须要求减小芯片的尺寸。其次，是因为新的电信网络都是在高频的条件下工作的。这两个方面持续地推动芯片封装工艺的内部连接技术朝着覆晶技术发展。因为覆晶技术的应用意味着可以向更高频率的工作条件挑战。并且它缩短了电性连接距离，而不需要任何多余的连线。这样就大大地减少了多余的电容值，使得封装体积也即变小。 但是要达到这个目的，需要投资重新研发设计芯片，所以我们不可能迅速从传统的贴片技术转移到覆晶技术。比较可行的方案是采取软着陆方式，即逐步将各自独立的芯片封装转换成覆晶技术。所以在短时间内，我们将会看到混杂封装方式(MCM+Flip Chip)的系统封装技术，这将需要IC贴片机在具备系统封装技术的基础上，整合覆晶技术封装，并且所有工序必须控制在lO um(3s)的精度。 4 互补式金属氧化半导体(CMOS)影像传感器封装(CIS Packages) 不仅仅是高密度高集成产品对半导体封装带来挑战，更多的新产品市场刺激着新的封装方式的开发。带摄像头手机的出现和应用一直以来是对封装工艺的一项挑战。就光电藕合元件(CCD)和互补式金属氧化半导体(CMOS)技术本身而言已经是耳熟能详了，但是在大生产中，应用封装工艺保证高产出的CMOS和滤波片组合，还是处于初期应用阶段。 先进的CMOS摄像头模组包含：光电传感晶片，红外光滤波片和滤波片支架3个部件，所有部件都要求有极其精确的封装精度。一搬的，CMOS晶片的尺寸为5 mm×7 mm，滤波片尺寸为6 mm×8 mm，滤波片支架为8 mm×10 mm，出于经济因素可以采用50 mm×200 mm以上的多模组’BGA承载盘或者单一模组的陶瓷基盘作为摄像头的载体。 当下阶段1百万像素摄像头成为市场主流并正式投入大批量生产时，又将引发新的问题。越来越小的像素单元要求更高的生产洁净度来实现高效产出，因为一粒微尘就能损坏一个以上的像素单元。但是洁净室的成本高得难以承受，所以商家都在寻求更合理的解决方案，这也将会导致涌现出不同的封装工艺。有一个共同的目标是尽早用红外滤波片覆盖在CMOS晶片上，因为晶片裸露在工厂环境的过程是最容易被污染的。一旦晶片被滤波片保护了，标准的后段封装环境就能满足剩下的两个步骤了。如果能达到这个目标，整个工艺可以控制在很低的成本下完成。 5 多功能设备需求 当前行业普遍发展趋势可以说是：手机电路板设计的复杂程度日益降低取决于半导体封装的技术改进。同时这一趋势刺激了新一代封装设备的市场需求，此新型封装设备需能胜任以上提到的所有技术挑战。 Datacon从开发2200工作平台伊始便定位于这样的市场，目前的2200apm以及2200apm+系列多模组IC贴片机一直是该市场领域的领头羊。多模组，覆晶技术以及高精度等性能的独特组合不仅满足了目前市场需要，而且也确保了未来市场发展之需要。 |
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