月光边境

    1. 集成电路名词通俗解释 3/6236 机器人开发 2008-10-17
      11.SMT   我们经常会看到电器里有块板子,上面有很多电子器件。要是有机会看到板子的背面,你将看到正面器件的“脚”都通过板子上的孔到背面来了。现在出现了一种新兴技术,比我们刚才说的穿孔技术有更多优点。   SMT即表面贴装技术,是电子组装业中的一个新秀。随着电子产品的小型化,占面积太大的穿孔技术将不再适合,只能采用表面贴装技术。它不需要在板上穿孔,而是直接贴在正面。当然器件的“脚”就得短一点,细一点。SMT使电子组装变得越来越快速和简单,使电子产品的更新换代速度越来越快,价格也越来越低。这样厂方就会更乐意采用这种技术以低成本高产量生产出优质产品以满足顾客需求和加强市场竞争力。   SMT的组装密度高、电子产品体积和重量只有原来的十分之一左右。一般采用SMT技术后,电子产品的可靠性高,抗振能力强。而且SMT易于实现自动化,能够提高生产效率,降低成本,这样就节省了大量的能源、设备、人力和时间。   12.芯片封装   我们在走进商场的时候,就会发现里面几乎每个商品都被包装过。那么我们即将说到的封装和包装有什么区别呢?   封装就是安装半导体集成电路芯片用的外壳。因为芯片必须与外界隔离,以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电路性能下降,所以封装是至关重要的。封装后的芯片也更便于安装和运输。封装的这些作用和包装是基本相似的,但它又有独特之处。封装不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电路性能的作用,而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁--芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此,封装对CPU和其他大规模集成电路都起着重要的作用。随着CPU和其他大规模电路的进步,集成电路的封装形式也将有相应的发展。   芯片的封装技术已经历了好几代的变迁,技术指标一代比一代先进,芯片面积与封装面积之比(衡量封装技术水平的主要指标)越来越接近于1,适用频率越来越高,耐温性能也越来越好。它还具有重量小,可靠性高,使用方便等优点。   13.芯片测试   为了能在当今激烈的市场竞争中立于不败之地,电子产品的生产厂家就必需确保产品质量。而为了保证产品质量,在生产过程中就需要采用各类测试技术进行检测,以及时发现缺陷和故障并进行修复。   我们在使用某个芯片的时候,经常发现这样的现象,就是芯片的其中几个引脚没有用到。我们甚至还会以为这样子使用这个芯片是用错了。其实这几个引脚是用来测试用的。在芯片被制造出来之后,还要由芯片测试工程师对芯片进行测试,看这些生产出来的芯片的性能是否符合要求、芯片的功能是否能够实现。实际上,我们这种测试方法只是接触式测试,芯片测试技术中还有非接触式测试。   随着线路板上元器件组装密度的提高,传统的电路接触式测试受到了极大的限制,而非接触式测试的应用越来越普遍。所谓非接触测试,主要就是利用光这种物质对制造过程中或者已经制造出来的芯片进行测试。这就好像一个人觉得腿痛,他就去医院进行一个X光透视,看看腿是不是出现骨折或者其他问题。这种方法不会收到元器件密度的影响,能够以很快的测试速度找出缺陷。   14.覆晶封装技术   我们都知道鸟笼是用竹棒把上下两块木板撑出一个空间,鸟就生活在这里面。我们将要说到的覆晶封装和鸟笼是有相似之处的。下面我们就来看一下什么是覆晶封装技术。   我们通常把晶片经过一系列工艺后形成了电路结构的一面称作晶片的正面。原先的封装技术是在衬底之上的晶片的正面是一直朝上的,而覆晶技术是将晶片的正面反过来,在晶片(看作上面那块板)和衬底(看作下面那块板)之间及电路的外围使用凸块(看作竹棒)连接,也就是说,由晶片、衬底、凸块形成了一个空间,而电路结构(看作鸟)就在这个空间里面。这样封装出来的芯片具有体积小、性能高、连线短等优点。   随着半导体业的迅速发展,覆晶封装技术势必成为封装业的主流。典型的覆晶封装结构是由凸块下面的冶金层、焊点、金属垫层所构成,因此冶金层在元件作用时的消耗将严重影响到整个结构的可靠度和元件的使用寿命。   15.凸块制程   我们小时候经常玩橡皮泥,可能还这样子玩过,就是先把橡皮泥捏成一个头状,再在上面加上眼睛、鼻子、耳朵等。而我们长凸块就和刚刚说到的“长”眼睛、鼻子、耳朵差不多了。   晶圆制造完成后,在晶圆上进行长凸块制程。在晶圆上生长凸块后,我们所看到的就像是一个平底锅,锅的边沿就是凸块,而中间部分就是用来形成电路结构的。按凸块的结构分,可以把它分为本体和球下冶金层(UBM)两个部分。   就目前晶圆凸块制程而言,可分为印刷技术和电镀技术,两种技术各擅胜场。就电镀技术而言,其优势是能提供更好的线宽和凸块平面度,可提供较大的芯片面积,同时电镀凸块技术适合高铅制程的特性,可更大幅度地提高芯片的可靠度,增加芯片的强度与运作效能。而印刷技术的制作成本低廉较具有弹性,适用于大量和小量的生产,但是制程控制不易,使得这种方法较少运用于生产凸块间距小于150μm的产品。 16.晶圆级封装   在一些古董展览会上,我们经常会看到这样的情形,即用一只玻璃罩罩在古董上。为了空气不腐蚀古董,还会采用一些方法使玻璃罩和下面的座垫之间密封。下面我们借用这个例子来理解晶圆级封装。   晶圆级封装(WLP)就是在其上已经有某些电路微结构(好比古董)的晶片(好比座垫)与另一块经腐蚀带有空腔的晶片(好比玻璃罩)用化学键结合在一起。在这些电路微结构体的上面就形成了一个带有密闭空腔的保护体(硅帽),可以避免器件在以后的工艺步骤中遭到损坏,也保证了晶片的清洁和结构体免受污染。这种方法使得微结构体处于真空或惰性气体环境中,因而能够提高器件的品质。   随着IC芯片的功能与高度集成的需求越来越大,目前半导体封装产业正向晶圆级封装方向发展。它是一种常用的提高硅片集成度的方法,具有降低测试和封装成本,降低引线电感,提高电容特性,改良散热通道,降低贴装高度等优点。   17.晶圆位阶的芯片级封装技术   半导体封装技术在过去二十年间取得了长足的发展,预计在今后二十年里还会出现更加积极的增长和新一轮的技术进步。晶圆位阶的芯片级封装技术是最近出现的有很大积极意义的封装技术。   我们把芯片原来面积与封装后面积之比接近1:1的理想情况的封装就叫做芯片级封装。就像我们吃桔子,总希望它的皮壳薄点。晶圆位阶的芯片级封装技术就是晶圆位阶处理的芯片级封装技术。它可以有效地提高硅的集成度。晶圆位阶处理就是在晶圆制造出来后,直接在晶圆上就进行各种处理,使相同面积的晶圆可以容纳更多的经芯片级封装的芯片,从而提高硅的集成度。同理,假如我们让人站到一间屋子里去,如果在冬天可能只能站十个人,而在夏天衣服穿少了,那就可以站十一或者十二个人。   晶圆位阶的芯片级封装制程将在今后的几年里以很快的速度成长,这将会在手机等手提电子设备上体现出来。我们以后的手机肯定会有更多的功能,比如可以看电视等,但是它们可能比我们现在使用的更小,那就用到了晶圆位阶的芯片级封装技术。

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