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   業(yè)界希望IC封裝開(kāi)發(fā)人員能在產(chǎn)品每一次更新?lián)Q代時(shí)集成更多的功能和更高的性能。電子領(lǐng)域中產(chǎn)品尺寸不斷縮減、性能要求不斷提高和集成度越來(lái)越高的趨勢(shì)毫無(wú)減退跡象。另外，供應(yīng)鏈靈活性和不斷地降低成本需求是許多OEM商面臨的永恒挑戰(zhàn)。這些市場(chǎng)需求正在不斷驅(qū)動(dòng)封裝方面的改革。

IC小型化的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力

   目前有兩大明顯的市場(chǎng)趨勢(shì)：1. 提高微處理器速度；2. 提高對(duì)電子系統(tǒng)附加功能的要求。這些市場(chǎng)趨勢(shì)反過(guò)來(lái)要求提高像高端計(jì)算機(jī)和服務(wù)器等系統(tǒng)中存儲(chǔ)器的密度和性能。為了滿足這些需求，特別是存儲(chǔ)器模塊制造商正在努力尋求能夠滿足這兩種需求同時(shí)保持成本降低的技術(shù)。新一代動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)和雙倍數(shù)據(jù)率(DDR和DDR2)技術(shù)正在極大地提高系統(tǒng)性能，但單芯片封裝已經(jīng)跟不上更新的高端處理器技術(shù)的發(fā)展需求。雖然多芯片存儲(chǔ)器封裝的潛在市場(chǎng)不會(huì)達(dá)到傳統(tǒng)單芯片封裝同樣的規(guī)模，但更高密度存儲(chǔ)器對(duì)其需求卻是非常巨大的(如表1所示)。

   雖然裸片堆疊在硅片封裝業(yè)已經(jīng)得到了廣泛使用，但人們發(fā)現(xiàn)元件在封裝級(jí)的高效堆疊還可以提供配置靈活性方面的諸多優(yōu)點(diǎn)，而且由于堆棧中的單個(gè)封裝層可以在堆疊之前做完整測(cè)試，因此可以確保更高的整體封裝良品率。堆疊封裝(PoP)方法(圖1)正在得到越來(lái)越多的使用，并很快成為許多新設(shè)計(jì)的引擎。

   封裝外形是一種“法蘭型”的球柵陣列，其本身尺寸或"外形"通常與具體的裸片尺寸無(wú)關(guān)。封裝之所以被稱為“法蘭型”是因?yàn)榉庋b的襯底或托架通常向外延伸超出裸片本身尺寸，從而相對(duì)裸片形成類似法蘭狀的延伸。假如多家芯片廠商生產(chǎn)出相同功能的裸片，那么所設(shè)計(jì)的基座尺寸似乎應(yīng)該能適應(yīng)各種不同尺寸裸片的裝配，且在未來(lái)裸片尺寸縮減時(shí)不受任何影響。

封裝組裝工藝

   μZ-Ball堆疊封裝組裝工藝采用的是專門為μBGA封裝技術(shù)開(kāi)發(fā)并且已經(jīng)得到驗(yàn)證的成熟技術(shù)。在組裝工藝中，裸片先被放置在(面朝下)襯底基材上的彈性附著位置上，然后采用傳統(tǒng)的焊線綁定方法的槽口(slot)實(shí)現(xiàn)電氣互連。

   在完成焊線綁定后，需要向綁定腔注入密封膠來(lái)遮閉暴露的綁定窗口，接下來(lái)是球附著工藝、電氣測(cè)試、標(biāo)記和成形。還可以對(duì)單個(gè)封裝單元進(jìn)行測(cè)試，但大批量生產(chǎn)存儲(chǔ)器的許多公司發(fā)現(xiàn)剝離測(cè)試工藝更有效。

封裝堆疊所用工藝

   在封裝堆疊的準(zhǔn)備工作中，要先把基座或底層封裝從他們的運(yùn)送盤上運(yùn)送到多單元定位夾具上。實(shí)際的堆疊工藝開(kāi)始于將第二層封裝傳送到焊膏浸潤(rùn)點(diǎn)，在這里球觸點(diǎn)的下半部分被均勻地涂覆。在此處理后，上面的各層封裝逐一按順序放置到底層封裝上，并在回流焊接之前完成每個(gè)封裝層的裝配。

   接著將裝載好的夾具傳送到強(qiáng)迫通風(fēng)/空氣對(duì)流加熱爐進(jìn)行整體回流焊，最終完成所有封裝層的內(nèi)層焊點(diǎn)連接。由于封裝每個(gè)部分中的組件都非常薄，從而堆疊后的μZ-Ball堆疊封裝總高度能得到有效降低(最終取決于堆疊連接的封裝數(shù)量)。然后是清潔工藝和對(duì)多封裝裝配的電連接測(cè)試。再經(jīng)過(guò)最后的物理性檢查后，μZ-Ball堆疊封裝就可以傳送到分割支架上進(jìn)行分割，即可完成制造向用戶發(fā)貨。

板級(jí)裝配

   雙裸片的μZ-Ball堆疊封裝是這種封裝系列產(chǎn)品中首先通過(guò)環(huán)境可靠性測(cè)試(包括機(jī)械、熱和熱機(jī)測(cè)試)認(rèn)證和正式評(píng)估的產(chǎn)品。雖然雙裸片堆疊封裝正在得到迅速普及，但要求更多裸片的堆疊應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn)。

   兩層和四層存儲(chǔ)器封裝可能具有最大的市場(chǎng)需求。從事更專業(yè)的高端應(yīng)用的公司甚至考慮采用八層堆疊可能帶來(lái)更高存儲(chǔ)密度。存儲(chǔ)器產(chǎn)品一般要求在堆疊工藝前進(jìn)行專門的測(cè)試、分類、篩選和老化。相對(duì)于只對(duì)裸片進(jìn)行測(cè)試并假定封入一個(gè)封裝中的所有裸片功能都是正常的來(lái)說(shuō)，將預(yù)封裝部件在各種工藝中過(guò)一遍的實(shí)際效率要高得多。

   雖然上面的例子代表了堆疊的DRAM配置，但球堆疊工藝可以不止用于存儲(chǔ)器應(yīng)用。OEM廠商發(fā)現(xiàn)采用這種方式可以組合各種不同的功能，包括邏輯、模擬和其它類型存儲(chǔ)器的混合，如基帶和閃存、閃存和SRAM或多個(gè)閃存器件與一個(gè)控制器。

封裝認(rèn)證

   μZ-Ball堆疊封裝的測(cè)試結(jié)果表明，它能為存儲(chǔ)器和混合設(shè)計(jì)、或存儲(chǔ)器與邏輯器件相結(jié)合的應(yīng)用提供實(shí)用的低風(fēng)險(xiǎn)解決方案。在封裝可靠性方面，μZ-Ball堆疊封裝已經(jīng)被證實(shí)有著優(yōu)異的板極耐用性，能夠滿足業(yè)界公認(rèn)的熱循環(huán)要求，并能通過(guò)許多OEM廠商定義的跌落和振動(dòng)試驗(yàn)。可靠性專家擔(dān)心無(wú)鉛組裝要求的更高工藝溫度會(huì)由于急劇的材料劣化而影響產(chǎn)品的可靠性。但通過(guò)補(bǔ)償硅裸片(3ppm/℃)和層壓電路板結(jié)構(gòu)(15-17ppm/℃)之間的CTE失配，μZ-Ball堆疊封裝組裝用到的各種材料實(shí)際上可以緩沖封裝中產(chǎn)生的物理應(yīng)力。

本文小結(jié)

   多芯片封裝的主要優(yōu)點(diǎn)是顯著地提高了元件密度。產(chǎn)品的體積和重量可以得到降低，同時(shí)功能可以得到增強(qiáng)。通過(guò)集成多種不同類型的器件可以增強(qiáng)功能。其它好處包括降低電路板復(fù)雜性，通過(guò)更高可靠性提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低產(chǎn)品上市風(fēng)險(xiǎn)。利用已經(jīng)證實(shí)的多種資源和成熟的裸片技術(shù)，產(chǎn)品上市時(shí)間和擁有成本可以得到最小化。獲得Tessera公司全球網(wǎng)絡(luò)許可的多家供應(yīng)商正在準(zhǔn)備為高性能存儲(chǔ)器或其它封裝堆疊應(yīng)用部署μZ-Ball堆疊封裝或封裝服務(wù)。例如，一家全球最大的存儲(chǔ)器IDM正在服務(wù)器和其它高端計(jì)算電子產(chǎn)品中使用的存儲(chǔ)器模塊中利用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)制造和集成。