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半導體封裝技術有那些?
2021-09-15
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一、半導體IC封裝載板生產用離型膜

封裝形式可分成打線封裝(Wire Bonding)載板與覆晶封裝(Flip Chip)載板,但不論封裝形式,其設計趨勢皆是朝更細線路、更薄及更高層設計。
打線封裝已大量量產芯片尺寸覆晶封裝(FC CSP)及層疊封裝(POP)等高階封裝設計,應用于4G、5G智能型手機(Smartphone)、平板計算機(Tablet PC)、電視芯片、邏輯運算芯片。系統級封裝(SiP)產品也已進入成熟量產階段,應用在手機用射頻模塊芯片(RF module)、網絡通訊芯片、記憶卡控制芯片,提供更多元的產品需求。

半導體IC封裝載板生產用離型膜是一種耐高溫離型膜,可用于剛性、柔性電路板的生產。此離型膜通過專利工藝技術,并借助嚴格的質量控制,并經后段固化,具有耐高溫、離型效果好、壓合過程無污染等特點。離型膜可以卷狀和訂制尺寸的片狀供應,滿足客戶不同規格要求。另外,覆晶封裝產品朝向輕、薄、短、小的設計,現著重于微處理器(CPU)針腳柵格陣列制程導入量產,并針對高階通訊載板,研發高層板精密對位技術,并朝向高I/O數及100微米錫球線徑技術開發。


二、先進封裝技術SIP


根據國際半導體路線組織(ITRS)的定義: SiP 為將多個具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件,以及諸如 MEMS 或者光學器件等其他器件優先組裝到一起,實現一定功能的單個標準封裝件,形成一個系統或者子系統。因此,從架構上來講, SiP 是將多種功能芯片,包括處理器、存儲器等功能芯片集成在一個封裝內,從而實現一個基本完整的功能。

三、SOC的定義

將原本不同功能的 IC,整合在一顆芯片中。藉由這個方法,不單可以縮小體積,還可以縮小不同 IC 間的距離,提升芯片的計算速度。SoC稱為系統級芯片,也有稱片上系統,意指它是一個產品,是一個有專用目標的集成電路,其中包含完整系統并有嵌入軟件的全部內容。同時它又是一種技術,用以實現從確定系統功能開始,到軟/硬件劃分,并完成設計的整個過程。

隨著封裝技術持續演進,加上終端電子產品朝向輕薄短小趨勢,因此,對SiP需求亦逐漸提升。SiP生產線須由基板、晶片、模組、封裝、測試、系統整合等生態系共同組成,才能夠順利發展。反之,若缺乏完整生態系,便難以推動SiP技術具體實現。由于SiP技術可將多種晶片封裝于單一封裝體內而自成系統,因此具有高整合性與微型化特色,適合應用于體積小、多功能、低功耗等特性的電子產品。

以各種應用來看,若將原本各自獨立的封裝元件改成以SiP技術整合,便能縮小封裝體積以節省空間,并縮短元件間的連接線路而使電阻降低,提升電性效果,最終呈現微小封裝體取代大片電路載板的優勢,又仍可維持各別晶片原有功能。因此,高整合性與微型化特色,使SiP成為近年來封裝技術發展趨勢。此外,因SiP是將相關電路以封裝體完整包覆,因此可增加電路載板的抗化學腐蝕與抗應力(Anti-stress)能力,可提高產品整體可靠性,對產品壽命亦能提升。相較于SoC來說,SiP毋須進行新型態晶片設計與驗證,而是將現有不同功能的晶片,以封裝技術進行整合 。

大致上來說,現階段SiP常用的基本封裝技術,包括普遍應用于智慧型手機的Package on Package(PoP)技術,將邏輯IC與記憶體IC進行封裝體堆疊。將主動與被動元件內埋于基板的嵌入式技術(Embedded),以及多晶片封裝(MCP)、多晶片模組(MCM)、Stacking Die、PiP、TSV 2.5D IC、TSV 3D IC等,也屬于SiP技術范疇。

四、智慧型手機扮演SiP成長驅動主力

與個人電腦時代相比,行動裝置產品對SiP的需求較為普遍 。就以智慧型手機來說,上網功能已是基本配備,因此與無線網路相關的Wi-Fi模組便會使用到SiP技術進行整合。基于安全性與保密性考量所發展出的指紋辨識功能,其相關晶片封裝亦需要SiP協助整合與縮小空間,使得指紋辨識模組開始成為SiP廣泛應用的市場;另外,壓力觸控也是智慧型手機新興功能之一,內建的壓力觸控模組(Force Touch)更是需要SiP技術的協助。除此之外,將應用處理器(AP)與記憶體進行整合的處理器模組,以及與感測相關的MEMS模組等,亦是SiP技術的應用范疇。

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