《芯片封装.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《芯片封装.pptx(29页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、湖南工业大学湖南工业大学计算机与通信学院计算机与通信学院前沿讲座前沿讲座Lecture 1 集成电路封装技术集成电路封装技术- -多芯片封装多芯片封装陈卫兵Spring 2012研究生教育研究生教育前沿讲座前沿讲座Slide 2Outlineq 芯片封装发展史q 芯片封装q LED封装研究生教育研究生教育芯片封装发展史芯片封装发展史q The transistor invented at Bell lab. in 1947前沿讲座前沿讲座Slide 3研究生教育研究生教育芯片封装发展史芯片封装发展史q September 12th 1958, Jack Kilby at Texas instr
2、ument had built a simple oscillator IC with five integrated components (resistors, capacitors, distributed capacitors and transistors)前沿讲座前沿讲座Slide 4研究生教育研究生教育芯片封装发展史芯片封装发展史q 1959 - Planar technology invented 前沿讲座前沿讲座Slide 5研究生教育研究生教育芯片封装发展史芯片封装发展史q 1960 - Epitaxial deposition developed q Bell Labs
3、developed the technique of Epitaxial Depositionq 1960 - First MOSFET fabricated q Kahng at Bell Labs fabricates the first MOSFET. q 1961 - First commercial ICs q Fairchild and Texas Instruments both introduce commercial ICs.q 1962 - Transistor-Transistor Logic invented q 1962 - Semiconductor industr
4、y surpasses $1-billion in sales q 1963 - First MOS IC,CMOS process inventedq RCA produces the first PMOS IC.前沿讲座前沿讲座Slide 6研究生教育研究生教育芯片封装发展史芯片封装发展史前沿讲座前沿讲座Slide 7研究生教育研究生教育前沿讲座前沿讲座Slide 8研究生教育研究生教育芯片封装发展史芯片封装发展史q 国内封装厂:江苏长电、天水华天、日月光、矽品、华泰等q 合资封装厂:日立、三星、南通富士通等q 国外封装厂:Intel、AMD等前沿讲座前沿讲座Slide 9针脚式针脚式SM
5、T新一代新一代研究生教育研究生教育前沿讲座前沿讲座Slide 10芯片封装芯片封装q 芯片封装 从芯片电学连接电源和信号到板上 要求有小的信号延迟和失真 机械连接芯片到板上 将芯片产生的热量耗散出去 保护芯片不被机械、应力毁坏 芯片和板的热膨胀系数兼容,防止芯片被热应力损坏 制造和测试费用便宜研究生教育研究生教育前沿讲座前沿讲座Slide 11芯片封装(邦定)芯片封装(邦定)q Traditionally, chip is surrounded by pad frame Metal pads on 100 200 mm pitch Gold bond wires attach pads to
6、package Lead frame distributes signals in package Metal heat spreader helps with cooling研究生教育研究生教育芯片封装(邦定)芯片封装(邦定)q Two methods前沿讲座前沿讲座Slide 12研究生教育研究生教育前沿讲座前沿讲座Slide 13芯片封装(结构形式)芯片封装(结构形式)q 过孔和表面贴装形式研究生教育研究生教育前沿讲座前沿讲座Slide 14芯片封装(高级模式)芯片封装(高级模式)q Bond wires contribute parasitic inductanceq Fancy pa
7、ckages have many signal, power layers Like tiny printed circuit boardsq Flip-chip places connections across surface of die rather than around periphery Top level metal pads covered with solder balls Chip flips upside down Carefully aligned to package (done blind!) Heated to melt balls Also called C4
8、 (Controlled Collapse Chip Connection)研究生教育研究生教育CSP模式模式前沿讲座前沿讲座Slide 15 Wrist Camera (Fujitsu)Wrist Camera (Fujitsu) G-SHOCK Watch (IEP)G-SHOCK Watch (IEP)75% down-size mounting area75% down-size mounting area27mm30mmWire-bondingWLCSPshrink研究生教育研究生教育芯片封装(芯片封装( Flip-chip )前沿讲座前沿讲座Slide 16研究生教育研究生教育前沿
9、讲座前沿讲座Slide 17芯片封装(多芯片模式)芯片封装(多芯片模式)q Pentium Pro MCM Fast connection of CPU to cache Expensive, requires known good dice研究生教育研究生教育芯片封装(封装形式与费用)芯片封装(封装形式与费用)q IC Package v.s Cost compare前沿讲座前沿讲座Slide 18研究生教育研究生教育前沿讲座前沿讲座Slide 19芯片封装(寄生参数)芯片封装(寄生参数)ChipSignal PinsPackageCapacitorSignal PadsChipVDDChi
10、pGNDBoardVDDBoardGNDBond WireLead FramePackageq Use many VDD, GND in parallel Inductance, IDD研究生教育研究生教育前沿讲座前沿讲座Slide 20芯片封装(热耗散)芯片封装(热耗散)q 60 W light bulb has surface area of 120 cm2q Itanium 2 die dissipates 130 W over 4 cm2 Chips have enormous power densities Cooling is a serious challengeq Packag
11、e spreads heat to larger surface area Heat sinks may increase surface area further Fans increase airflow rate over surface area Liquid cooling used in extreme cases ($)研究生教育研究生教育前沿讲座前沿讲座Slide 21芯片封装(芯片封装(ESD保护)保护)q Static electricity builds up on your body Shock delivered to a chip can fry thin gate
12、s Must dissipate this energy in protection circuits before it reaches the gatesq ESD protection circuits Current limiting resistor Diode clampsq ESD testing Human body model Views human as charged capacitorPADRDiodeclampsThingateoxidesCurrentlimitingresistorDeviceUnderTest1500 100 pF研究生教育研究生教育新一代封装技
13、术(柔性连接)新一代封装技术(柔性连接)前沿讲座前沿讲座Slide 22研究生教育研究生教育新一代封装技术(新一代封装技术(3D3D连接)连接)q Packaging Technology with 2 or More DIE Stacked in a Single Package or Multiple Packages Stacked Together前沿讲座前沿讲座Slide 23研究生教育研究生教育新一代封装技术(混合封装)新一代封装技术(混合封装)q 厚膜技术前沿讲座前沿讲座Slide 24研究生教育研究生教育LED封装(芯片结构)封装(芯片结构)前沿讲座前沿讲座Slide 25研究生教育研究生教育LED封装(封装结构)封装(封装结构)q Si基芯片前沿讲座前沿讲座Slide 26研究生教育研究生教育LED封装(封装结构)封装(封装结构)q 白光LED(模组结构)前沿讲座前沿讲座Slide 27研究生教育研究生教育LED封装(问题)封装(问题)q 高功率下散热问题;q 大电流下漏电问题;q 高电流下高效率问题,目标是2A下(150lm/W);q 高功率下量子效率下降问题;前沿讲座前沿讲座Slide 28研究生教育研究生教育前沿讲座前沿讲座Slide 29Thanks!
限制150内