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系统级封装,系統級封裝,System in Package (Sip)
来源: | 作者:Viki | 发布时间: 2023-03-17 | 461 次浏览 | 分享到:

系统级封裝 (SiP)是以组合的形式,将多个具有不同功能的有源电子器件,与可选择的无源元什,以及诸如微机电系统(MEMS)或光学器件等其他器件,组装成为可以提供多种功能的单个标淮封装件,从而形成一个系统或子系统。

SiP 的主流封装形式为球栅阵列(BGA)封装,封装载体大多为基板(Substrate)或 PCB,根据需求可在板内埋人无源元件。与传统板级系统集成相比,SiP 尺寸更小,成本更低,系统性能和集成度大大提高;与系统芯片(System on Chip, SoC)相比,SiP 具有开发周期短、成本低、灵活度高等优势。按照芯片组装方式的不同,SiP 可以分为 2D、2.5D 及了D结构。

2D结构 SiP 是将多个芯片组装到同一封装载体的表面,组装工艺有引线键合(Wire Bonding, WB)、倒装芯片 (Flip Chip, FC),或者两种工艺混合使用,如下图所示。由于封装载体上的布线比芯片上的布线宽出3个数量级,所以该结构在互连芯片的数量上会受到一定的限制。

2.5D结构 SiP 以2D 结构 SiP 为基础,在芯片和封装载体之间加入一个硅中介转接层,在该中介转接层上利用硅通孔 (Through Silicon Via, TSV)连接其上、下表面的金属,多采用倒装芯片组装工艺,如下图所示。由于买用了中介转接层,其表面金属层的布线可以使用与芯片表面布线相同的工艺,使产品在容量及性能上比2D结构得到巨大提升。

3D 结构 SiP 则是将芯片与芯片进行堆叠,可采用引线键合与倒装芯片混合的组装工艺,也可采用硅通孔技术进行互连,如下图所示。3D结构 SiP 进一步缩小了产品尺寸,提高了产品容量;另外,采用硅通孔技术可以缩短互连引线的距离,提高产品性能。然而基于目前的 TSV 技术,散热较差、成本较高是制约其发展的主要因素。

3D结构SiP(引线键合与倒装芯片)

3D结构SiP(硅通孔与倒装芯片)

SiP 适用于低成本、小面积、生产周期短的电子产品,如功率放大器、蓝牙模块、高性能处理器、记忆卡、智能穿戴设备等。在消费类电子产品领域,尤其是在物联网领域,这些产品将会被广泛应用。

3D结构 SiP 能大幅提高产品性能和容量,是未来 SiP 技术的发展趋势;以ISV 技术、晶片减薄和再布线工艺、芯片/晶片键合堆叠等技术为核心的 TSV 堆香封装,以及封装堆香技术,将是系统级封装的核心技术。超低弧度引线键合技术、窄节距引线键合技术、新型芯片粘贴技术、新型引线键合材料、窄节距铜柱倒装凸点技术及微凸点技术等将成为系统级封装中的关键封装工艺和技术。