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新興封裝技術:小型化趨勢永無止境

2016年05月10日 16:15 eettaiwan 作者:佚名 用戶評論(0

  從MCM、ECP到2.5D的TSV等持續整合電子元件于更小封裝的創新技術出現,主要的驅動力量就來自于永無止境地追求更輕薄短小的智慧型手機

  半導體產業持續整合電子元件于更小封裝的創新能力,不斷締造出令人贊嘆的成果。我很早就是一個業余的愛好者,曾經將封裝于T-05金屬罐的電晶體布線開發板上。這些分離式的電晶體后來已經被早期“電晶體—電晶體邏輯電路”(TTL)晶片中所用的8接腳DiP封裝取代了。

  一眨眼幾十年過去了,封裝整合技術的進展令人印象深刻。例如,圖1顯示從蘋果(Apple) iPhone 5s智慧型手機拆解而來的村田(Murata)天線開關。其封裝尺寸為3.7mm x 6.0mm,內含6個SAW濾波器、Peregrine天線開關、功率放大器,以及一系列分離式電晶體與電容器的組合。

  這些元件都安裝在類似FR4的電路板上,然后用模塑材料封裝起來,形成完整的多晶片模組(MCM)。

  

  圖1:Murata的天線開關模組(封裝模塑材料已移除)

  但這并不是元件整合于封裝中的唯一方式。從幾年前開始,我們看到嵌入式電容器層疊封裝(PoP)于應用處理器中。這種嵌入式元件封裝(ECP)技術還只是先進系統級封裝(SiP)解決方案使用的幾種競爭策略之一。

  圖2是Apple協同封裝A9處理器和記憶體(PoP)的照片,右側X光影像圖則顯示封裝基板上的嵌入式電容器。左圖上方可看到APL1022的封裝標識,顯示這款晶片是臺積電(TSMC)制造的A9處理器。當然,大家都知道三星(Samsung)也為Apple供應另一款A9晶片。

  

  圖2:Apple以PoP封裝的處理器與記憶體(左)與X-ray封裝圖(右)

  圖3是Apple A9基板其中一款嵌入式電容器的掃描式電子顯微鏡(SEM)橫截面圖。該基板包含底層、中間層與頂層。我們猜測中間層經過沖壓過程,從而為電容器形成腔室。

  底層與頂層是以交錯金屬走線和電介質的方式層層堆壘起來。連接至電容器的觸點可能被制造為1st與2nd銅走線形成的一部份,并以雷射鉆孔方式穿過樹脂封裝的電容器進行過孔。填充這些過孔成為銅金屬化的一部份。

  在FR4基板嵌入電容器,并緊靠著A9處理器排放,這么做的目的可能是為了減少A9密集開關電晶體而產生的電雜訊。

  新興封裝技術:小型化趨勢永無止境

  圖3:Apple A9晶片封裝橫截面

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( 發表人:方泓翔 )

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