多芯片组件(Multi-Chip Module, MCM)封装是指在多层互连基板上,采用微焊接、封装工艺将构成电子电路的各种微型元器件(IC 裸芯片及贴片式元器件)组装起来,从而形成高密度、高性能、高可靠性的微电子产品(包括组件、部件、子系统、系统)的一种封装。多芯片组件封装技术是在PCB 技术和表面贴装技术的基础上发展起来的新一代微电子封装技术。
根据多层互连基板的结构和工艺技术的不同,MCM 分为如下三类。
(1) 叠层多芯片组件(MCM-L):采用多层 PCB 做成的 MCM,制造工艺成熟,生产成本较低。但受芯片的安装方式和基板的结构所限,实现高密度布线较困难,电性能一般,主要用于工作频率小于 30MHe 的产品。
(2)共烧陶瓷多芯片组件(MCM-C):以共烧陶汽混合电路技术为基础,布线层数多,布线密度、封装效率和性能较高,主要用于工作频率为 30~50MHD的高可靠产品。
(3) 沉积多芯片组件(MCM-D):在硅、陶瓷或金属基板上,采用薄膜工艺形成高密度互连布线的 MCM。 MCM-D 的组装密度较高,主要用于高频率产品。根据封装维度的不同,MCM 可以分为 2D-MCM 和3D- MCM 两类。3D-MCM 元器件相对于 2D-MCM 元器件除了在x-y平面上展开,也在z方向(垂直方向)上排列。
多芯片组件封装的特点如下所述。
(1)将多个IC芯片高密度地安装在同一基板上,节省了 IC 封装材料和工艺,缩小了整体封装尺寸和质量。
(2) 多芯片组件是高密度封装产品,芯片面积至少占基板总面积的 20%,互连线长度缩短,响应时间减小。
(3)多芯片组件由模拟电路、数宇电路、功率器件、光电器件、微波器件及各类贴片式元器件优化封装而成,这就使线路之间的串扰噪声减少,阻抗易于控制,电路性能得以提高。
(4)多芯片组件减弱或避免了单个IC封装的热阻、引线及焊接等问题,使产品的可靠性得到提高。
(5)多芯片组件集中采用了先进的半导体 1C微细加工技术,厚膜、陶瓷与PCB 多层基板技术,以及芯片的高度互连与封装等新技术。
(6) 由于封装密度的增加,多芯片组件单位基板面积上的发热量增加,对散热要求高。多芯片组件的配套新设备、新软件需要进一步开发和完善。多芯片组件封装技术中的三维多芯片组件(3D-MCM)封装技术是为适应各种市场的迫切需求而迅速发展起来的高新技术,具有降低功耗、减轻质量、缩小体积、减弱噪声、降低成本等优点。因此三维多芯片组件封装技术是末来微组装技术发展的重要方向之一。