構裝技術概述

第一部分 半導體元件

構裝技術概述

1.1. 半導體電子元件構裝技術的

定義及範圍

1.1.1. 定義 (1/7)

• 「構裝」這個詞用於半導體電子工程的歷史 並不很久。

• 在真空管時代，將真空管等元件安裝在管座 上構成電路設備一般稱為「組裝或裝配」，

當時還沒有「構裝」這一概念。

• 前段工程是從整塊矽晶圓入手，經過多次重

複的鍍膜、氧化、擴散，包括微影等步驟與

製程，完成積體電路等半導體元件及電極等

的製作，已賦予元件具有的功能，以實現所

1.1.1. 定義 (2/7)

1.1.1. 定義 (3/7)

1.1.1. 定義 (4/7)

• 後段工程是從由矽晶圓切割成一個一個的晶片 入手，進行裝片、固定、接合連接、注模成 形、引出接腳、按印檢查等工序，完成作為元 件構裝，以確保元件的可靠性並便於與外電路 連接。

• 狹義的構裝（packaging，PKG）主要是在後段

工程中完成，並可定義為：利用晶片固著技術

及微細連接技術，將半導體元件及其他構成要

素在框架或基板上佈置、固定及連接，引出接

腳，並利用可塑性絕緣介電高分子材料予以封

1.1.1. 定義 (5/7)

• 將半導體、電子元件所具有的電子的、物理 的功能，轉變為適用於機器或系統的形式，

並使之為人類社會服務的科學與技術，統稱

為半導體電子元件構裝技術。

1.1.1. 定義 (6/7)

1.1.1. 定義 (7/7)

1.1.2. 範圍 (1/11)

1.1.2. 範圍 (2/11)

• 半導體電子元件構裝技術包括成膜技術、基 板技術、微細連接技術，以及構裝技術等四 大基礎技術，由此衍生出各種各樣的工程問 題。

• (1)層次1（level.1）

– 它特指半導體積體電路元件（晶片）。晶片由

半導體廠商提供，分兩大類，一類是系列標準

晶片，另一類是針對系統用為特殊要求的專用

1.1.2. 範圍 (3/11)

1.1.2. 範圍 (4/11)

• (2)層次2（level.2）

– 如圖1-6所示，層次2分單晶片構裝和多晶片組 件（MCM：multi chip modules）兩大類。前者 是對單個裸晶片進行構裝；後者是將多個裸晶 片裝載在陶瓷或其他材質之多層基板上，進行 氣密性封裝，構成MCM。

– MCM是將多只確保品質的好晶片（KGD，

known good die）構裝在多層互連基板上，並與

其他元件一起構成具有零件或系統功能的多晶

1.1.2. 範圍 (5/11)

– 層次2中採用MCM技術是電子構裝的發展趨 勢。

• (3)層次3（level.3）

– 將多數個完成層次2的單晶片構裝和MCM，封 裝在PCB板等多層基板上，基板周邊設有插 槽，用於與母板及其他板或卡的電氣連接。

• (4)層次4（level.4）

– 它稱為單元組裝。將多個完成層次3的板或卡，

通過其上的插槽，搭載在稱為母板的大型PCB

板上，構成單元組件。

1.1.2. 範圍 (6/11)

• (5)層次5（level.5）

– 它指將多個單元構成次系統，單元與單元間用 導線或電纜相連接。

• (6)層次6（level.6）

– 即總裝。將多個次系統並排，次系統與次系統

之間由導線或纜線相連接，由此構成大規模電

子設備。

1.1.2. 範圍 (7/11)

1.1.2. 範圍 (8/11)

1.1.2. 範圍 (9/11)

• 理解電子構裝所涉及的範圍及各工序、各部 分之間的關係。

1.點－從幾何維數看為零維，透過點的接合實現 電氣導通，如導線連接的接合點、覆晶的接 點、迴銲的接合點等。

2.線－從幾何維數看為一維，透過導線實現電氣 連接，如接合引線、帶載引線、電極佈線、電 源線、接地線、信號線等。

3.面－從幾何維數看為二維，透過封接實現面與

面的緊密接觸，以保證固定、密封、傳熱等，

1.1.2. 範圍 (10/11)

4.體－體透過構裝，如將可塑性的絕緣介質經注 模、灌封、壓入等，使晶片、中介板（或基

板）、電極導線等密封為一體（見圖1-7），從 幾何維數看構成三維的構裝體，而起到密封、傳 熱、應力緩和及保護等作用。狹義的構裝即指此 過程。

5.塊－帶有電極引腳的構裝體即為「塊」，「塊」

與下面要討論的「板」可以看作是多維體。

6.板－構裝有半導體積體電路元件，L、C、R等分

1.1.2. 範圍 (11/11)

• 構裝（以下簡稱PKG）特指上述構成「體」

的過程（packaging），或指封裝體本身

（package）；構裝技術指從點、線、面到 構成體的全部過程及工程，泛指廣義的「封 裝」。

• 「封裝」這個詞來自日文，這裏借用，專指

上述體與板的連接過程及工程，指的是狹義

的封裝。而電子構裝工程則包括上述所有的

方面。

1.1.3. 功能 (1/3)

• 顧客所需要的並不是晶片，而是由晶片和 PKG構成的半導體元件，表1-1列出了PKG 的功能。

• PKG是半導體元件的外緣，是晶片與構裝基 板間的界面。

• 無論PKG的形式如何，構裝最主要的功能應 該是晶片電氣特性的保持功能。

• PKG的尺寸調整（間距變換）功能可由晶片

1.1.3. 功能 (2/3)

1.1.3. 功能 (3/3)

1.1.4. 分類 (1/49)

• 1.分類方法

– 電子構裝工程發展極為迅速，PKG的種類繁多，結 構多樣，發展變化大，需要對其分類研究。下面分 別加以介紹：

(1) 按晶片在基板（或中介板）上的裝載方式

（一級構裝）分類

• 按晶片上有電極的一面相對於裝載基板來說是朝 上還是朝下來分，有正裝片和覆晶（flip-chip）；

1.1.4. 分類 (2/49)

• 按晶片的電氣連接方式來分，有打線接合

（WB）方式和無打線接合方式，而後者又有覆 晶接合、TAB（tape automated bonding，捲帶式 自動接合）及微機械接合之分。

• 打線接合方式（如圖1-11所示），不需要對接腳 進行預先處理，定位精度也較高，作為通用的連 接方式廣泛採用。

• 缺點是要多個接腳進行接合，作業速度慢；而且 由於接腳必須向上或向下拐彎，需要一定的高

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1.1.4. 分類 (4/49)

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1.1.4. 分類 (7/49)

1.1.4. 分類 (8/49)

1.1.4. 分類 (9/49)

• 在無打線接合方式中，需要對LSI晶片電極（Al 電極）進行預先處理，使其形成半球形的凸塊

（銲座）。

(2) 按基板類型分

• 基板的作用是搭載、固定電子元件，利用其表面 或內部形成的電路圖形，進行電路連接，同時兼 有絕緣、導熱、隔離及保護元件的作用。

• 電子構裝不斷向小型、細引腳間距、立體化、高 頻、大功率密度等方向發展，對基板提出越來越 高的要求。

1.1.4. 分類 (10/49)

• 從材料上，分有機基板和無機基板兩大類；從結 構上，分單層（包括柔性捲帶）、雙層、多層、

複合基板等。

(3) 按封接或封裝方式分

• 半導體元件的封接或封裝方式分氣密性

（hermetic or seal）封接和樹脂封裝兩大類。

• 封接和封裝的目的是與外部溫度、濕度、氣氛等 環境隔絕，起保護和電氣絕緣作用，同時還可實 現向外散熱及應力緩和。

1.1.4. 分類 (11/49)

1.1.4. 分類 (12/49)

1.1.4. 分類 (13/49)

(4) 按PKG的外形、尺寸、結構分類

• 所謂按外形，主要是根據PKG接腳的排列方式對 其進行分類。

(5) 按封裝材料、封裝元件和封裝結構分類 a. 金屬封裝

– 中國於1956年研製出第一只電晶體，便開始 了金屬封裝的歷史，1965年研製出第一塊實 用化積體電路，更促進了金屬封裝的發展。

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b. 陶瓷封裝

– 由於這種封裝電、熱性能優良，可靠性高，備 受積體電路廠家青睞。

– 雙邊引腳式構裝（DIP）和扁平構裝（FP）在 高性能和高可靠積體電路領域仍占主導地位。

– 由於大規模積體電路（LSI）迅速地向高性 能、高速度和高密度發展，原有的DIP已不能 滿足要求，因此，應LSI和VLSI的積體度不斷 增長而產生了一種新的構裝技術──高密度構 裝技術。

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c. 金屬—陶瓷構裝

– 金屬^－陶瓷構裝是以傳統的多層陶瓷工程為 基礎，以金屬和陶瓷材料為框架而發展起來 的，主要用於微波毫米波二極體、微波低噪 音、微波毫米波功率和單片積體電路。

– 微波毫米波單片電路（MMIC）的構裝主要 有四類：

» 第一類是採用多層陶瓷工程製造，其結構 與微波元件金屬陶瓷封裝相似；

» 第二類是金屬框架和多層陶瓷絕緣子成一

1.1.4. 分類 (23/49)

» 第三類是陶瓷和玻璃的結構；

» 第四類是基片載體。各類均有良好的頻率 性能、高的隔離度和小的電壓駐波比。

d. 塑膠構裝

– 塑膠構裝由於其成本低廉、工程簡單，並適 於大量生產，因此具有極強的生命力，自誕 生起發展越來越快，在構裝產品中所占的比 例越來越大。

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1.1.4. 分類 (25/49)

• 2.幾種典型的PKG類型

(1) DIP（dual in line package，雙邊引腳式構裝）

• 最早的PKG，針腳分佈於兩側，且直線平行布置，

直插入印刷電路板（PCB），以實現機械固定和電氣 連接。

(2) PGA（pin grid array package，針閘陣列式構裝）

• 在DIP的基礎上，為適應高速度、多針腳化（提高端 子密度）而出現的。

• 針腳不是單排或雙排，而是在整個平面呈陣列排列

1.1.4. 分類 (26/49)

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(3) QFP（quad flatpack package，四邊引腳扁平構裝）

• QFP由SOP（small outline package，小型化外引腳表式 構裝）發展而來，其外形呈扁平狀，鳥翼形引腳的一 端由PKG的四個側面引出，另一端沿四邊布置在同一 平面上。

• QFP構裝在基板上不是靠針腳插入PCB的通孔中，而 是採用SMT（surface mount technology，表面黏著技 術）方式，即利用銲料等貼附在PCB表面相應的電路 圖形上。是目前最普遍採用的PKG形成。

1.1.4. 分類 (28/49)

1.1.4. 分類 (29/49)

(4) BGA（ball grid array，球閘陣列構裝）

• 它最早由摩托羅拉公司開發，曾稱為OMPAC

（over model pad array carrier）或bump grid array。

• 具有如下特點：與電路圖形的自對準功能，所占 的構裝面積小，對端子間距的要求不苛刻，便於 實現高密度構裝，具有優良的電學性能等。

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• 目前，從形式上看BGA主要有下面幾種類型：

– PBGA（plastic ball grid array），以印刷電路板為 封裝基板（interposer）的BGA（見圖1-19）。

– CBGA（ceramic ball grid array），以陶瓷基板為 封裝基板（interposer）的BGA。

– TBGA（tape ball grid array），帶載BGA。

– SBGA（super ball grid array），以覆銅基板為封 裝基板（interposer）的BGA。

1.1.4. 分類 (32/49)

1.1.4. 分類 (33/49)

• 現在的BGA，從技術上看正向著兩極化的領域發 展（如圖1-20所示）：

– 即一極以滿足多功能、高性能的電子機器設 備為主要目標，以多引腳、高速化為其主要 特徵；

– 另一極以滿足多功能、輕量小型、可攜式的 電子機器設備為主要目標，以小型化為其主 要特徵。

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(5) CSP（chip scale package）

• 1996年可以稱為CSP構裝元年，當年CSP技術的公開 發表在電子構裝技術的發展史上具有劃時代的意

義。

• 關於CSP的定義，有下面幾種：

• CSP具有各種各樣的結構，並不是一種新的構裝 類型。但CSP應具有下述特徵：

» CSP是與晶片尺寸等同或略大的構裝的總稱。

» 就構裝形式而論，屬於已有構裝形式的半成 品，因此可以按現有構裝形式來分類，如 BGA型、LGA型、SON型等。

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» 從1996年起，CSP逐漸向可攜式資訊電子設 備推廣，從這種意義上講，其標準化、一次 迴銲特性及價格等，應與QFP不相上下。

» 目前的CSP，不僅從外觀（構裝時的互連結 構），而且從內部連接方式上有多種不同的 結構。

» 各大電子公司為了在包括低檔產品在內的一 般可攜式資訊設備中實現超高密度化，都在 積極開發極限超小型構裝，CSP的發展極為

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1.1.4. 分類 (38/49)

• 在平面陣列端子型CSP中，目前世界上開發、應用最 為廣泛的是FBGA或稱FLGA。

• 3.各種構裝方式（二級構裝或一級加二級構裝）

– 電子構裝除了可按上述PKG的外形和尺寸分類之外，

還可按圖1-22所示的構裝方式來分類。

– 總的發展趨勢是：為減小封裝體積、減少構裝環節，

構裝的許多功能由基板來承擔，例如：圖1-23中所示

的COX，以及後面還要談到的KGD等；

1.1.4. 分類 (39/49)

1.1.4. 分類 (40/49)

1.1.4. 分類 (41/49)

– 分別簡單介紹：

• COX

– COX（chip on X）為裸晶片直接裝載在佈線 基板上的構裝方式，依場合、用途等的不

同，基板X可以有各種不同的選擇，故稱其為 COX。

• MCM

– MCM（multi chip module，多晶片組件）可 將大型通用電腦、航空設備及高級計測設備 用的關鍵部分集中在一起，以高性能為第一 目標，作成模組式，見圖1-24⒜，但目前價

1.1.4. 分類 (42/49)

1.1.4. 分類 (43/49)

– 關於MCM的定義，目前尚不很嚴格。從結構 上可分為三大類：

» MCM-C（ceramic）：特指採用各種陶瓷 多層基板的MCM。

» MCM-L（lamination）：特指採用多層 PCB基板的MCM。

» MCM-D（deposition）：特指以薄膜微影 技術為基礎，採用細引腳間距多層佈線基 板的MCM。這種方式最接近MCM的目 標。

1.1.4. 分類 (44/49)

• WSI

– WSI（wafer scale integration，矽晶圓規模的 積體構裝）的基本思想是實現矽晶圓上系統

（system on wafer）。

– 單片型WSI的特點如下：

» 可充分發揮矽晶圓上系統的優勢，作為系 統可實現極端小型化。

» 透過迴路間相互連線的縮短，可實現更高 速化。

» 由於構裝工時縮短，可實現低價格、高可

1.1.4. 分類 (45/49)

– 混合型的特點如下：

» 由於與矽基板的熱膨脹係數相同，多大尺 寸的LSI也能搭載。

» 基板一側也能形成電路元件。

» 製作工程不同的LSI也能在同一矽基板上搭 載等。

• SOC

– SOC（system on chip），即晶片上系統（見圖 1-24⒝）。它是將μCOM、記憶體、ASIC及 其他元件等異種迴路混載於同一晶片上的邏輯 電路。

1.1.4. 分類 (46/49)

1.1.4. 分類 (47/49)

– 大批量電子產品用的構裝方式以SMT（包括

QFP、BGA、CSP等）為主，並正向COX過渡。

– 其研究和發展集中於MCM和WSI等。但從價格 性能比（cost/performance，C/P）考慮，後幾種 方式完全替代SMT並不現實。

1.1.4. 分類 (48/49)

1.1.4. 分類 (49/49)

1.2. 技術課題

1.2. 技術課題 (1/3)

• 如何對模組及系統進行有效冷卻逐漸成為關 鍵問題。

• 在高速、多端子、高密度、高發熱與高可靠

性、低價格、輕量化、小體積之間也存在著

矛盾。分層次構裝也是解決這一矛盾的途徑

之一。

1.2. 技術課題 (2/3)

1.2. 技術課題 (3/3)

• 1.2.1. 信號的高速傳輸

• 1.2.2. 高效率冷卻

• 1.2.3. 高密度化

• 1.2.4. 防止電磁波干擾技術

1.2.1. 信號的高速傳輸 (1/1)

• 該技術主要與圖1-6中的第3∼第6層次相關 聯。

• 其要點如下：

1.應保證佈線長度最短和佈線長度偏差最小。

2.為降低反射噪音、串擾噪音（cross talk noise）

以及接地噪音，需要採用多層佈線基板。

3.開發特性阻抗匹配的多端子數插接板。

1.2.2. 高效率冷卻 (1/1)

• 高效率的冷卻、散熱是大規模積體電路必須考 慮的問題。從節能觀點，積體電路本身必須做 到低功耗，目前正向低工作電壓方向努力。

• 從價格和體積方面考慮，先進的冷卻方法對於 大型電子設備系統尚可承受，但對於EWS、微 機、微處理器、手機等桌上或可攜式系統，則 不得不採用普通空冷手段。

• 特別是在第2層次中採用MCM的情況，需要開

發適應在多層基板上搭載多個LSI元件的各種

1.2.3. 高密度化 (1/1)

• 該技術主要與圖1-6中的第2和第3層次相關 聯。

• 為滿足系統高速、多功能的要求，在第2層 次中必須開發MCM構裝。

• 目前有關MCM構裝的各種相關技術正逐漸 成熟。

• 隨著MCM市場規模的擴大，其價格會逐漸

1.2.4. 防止電磁波干擾技術 (1/1)

• 該技術主要與圖1-6中的第5和第6層次相關聯。

• 為單元與單元間連接（第5層次及第6層次）如 同天線，會產生EMC（electro magnetic

compatibility）或EMI（electro magnetic

interference）等電磁干擾。頻率越高，這種現 象越嚴重。

• 最好採用光纖。光纖利用光波傳輸信號，不會

產生EMC和EMI等問題。

1.3. 從半導體電子元件構裝技術

到電子構裝工程

1.3. 從半導體電子元件構裝技術到電子構 裝工程 (1/1)

• 1.3.1. 半導體電子元件構裝技術的體系與範圍

• 1.3.2. 電子構裝工程的主要課題

• 1.3.3. 電子構裝材料

• 1.3.4. 電子構裝在亞太與國際間發展的現狀

1.3.1. 半導體電子元件構裝技術的體系與

範圍 (1/6)

1.3.1. 半導體電子元件構裝技術的體系與

範圍 (2/6)

1.3.1. 半導體電子元件構裝技術的體系與

範圍 (3/6)

1.3.1. 半導體電子元件構裝技術的體系與

範圍 (4/6)

1.3.1. 半導體電子元件構裝技術的體系與

範圍 (5/6)

1.3.1. 半導體電子元件構裝技術的體系與 範圍 (6/6)

• 電子構裝主要以下述四大技術為支柱：

1.設計、評價、可靠性技術。

2.構裝工程技術（薄厚膜、封接、封裝等）。

3.基板及搭載的元件（各種原材料及元件工程等）。

4.構裝技術（微互連、成型、組裝等）。

1.3.2. 電子構裝工程的主要課題 (1/12)

• 目前電子構裝中遇到大量的工程問題，彙總 起來有：

– 互連技術（interconnection）。

– 金屬材料及相關工程（metallurgy）。

– 有機材料（organic materials）。

– 厚膜及薄膜（thick and thin films）。

– 界面與表面（interface and surface）。

– 黏結與封裝（adhesion）。

1.3.2. 電子構裝工程的主要課題 (2/12)

– 精細鍍層（plating）。

– 光電子學（optoeletronics）。

– 微細加工（micromachining）。

– 包覆、保護（protection）。

– 微細結構內應力（inner stress）。

– 可靠性（reliability）。

– 基板（substrates）。

– 電磁波輻射（EMI）。

– 電路圖形設計（design）。

1.3.2. 電子構裝工程的主要課題 (3/12)

1.3.2. 電子構裝工程的主要課題 (4/12)

• 1.基礎構裝理論

(1) 構裝理論

• 涉及到廣義的構裝。目前主要研究圖1-6所示前3個 層次的半導體構裝，將來有可能涉及到從原子、分 子尺寸的元件到生物晶片及高溫超導元件等更廣泛 意義上的構裝。

(2) 構裝設計

• 針對用戶提出的電子、機械、環境等方面的功能要 求，參考電子設備最新的發展趨勢及大規模積體電 路的製造水準，確定如何實現的具體方案，其中包 括材料開發、工程選擇、品質保證標準等。

1.3.2. 電子構裝工程的主要課題 (5/12)

• 目前構裝設計的重點目標有超高速元件（迴路、

模組）構裝設計、超小型構裝（FBGA、CSP、

晶片1：1的CSP等）設計、超薄型封裝設計、無 封裝基板（interposer）的覆晶構裝設計、裸晶片 KGD設計、高散熱封裝設計、三維元件構裝設 計、感測器構裝設計、超導元件構裝設計等。

(3) 構裝的電腦模擬

• 在電子構裝工程中，如果樣樣透過實驗，既費 時，也需要投入大量的人、財、物。

1.3.2. 電子構裝工程的主要課題 (6/12)

1.3.2. 電子構裝工程的主要課題 (7/12)

1.3.2. 電子構裝工程的主要課題 (8/12)

• 2.製膜工程

– 電子構裝技術中採用的膜分薄膜和厚膜兩大類，前 者一般由濺鍍、真空蒸鍍、CVD等方法製作，後者 主要採用網版印刷法製作。

– 從膜的功能講，有電阻、導體、絕緣、介電、保護 以及各種特殊的功能膜等；

– 從膜的材料講，有金屬、合金、氧化物、玻璃、陶

瓷、聚合物、半導體、非晶態等；

1.3.2. 電子構裝工程的主要課題 (9/12)

– 目前的製膜工程大致包括：

• 膜材料及成膜工程；

• 微細加工；

• 特殊功能膜。

• 3.基板及佈線工程

– 電子元件向小型、多功能、高速化發展，對封裝基板及 佈線工程提出越來越高的要求，主要表現在下述幾點：

1.為減小構裝體積，減少了構裝環節，裸晶片構裝最為 典型，構裝的許多功能要由基板來承擔。

1.3.2. 電子構裝工程的主要課題 (10/12)

• 3.減小體積，許多電子元件，如電阻、電容、甚 至電感，要內藏於基板之中。

• 4.信號的高速化迫切要求減小引腳距離等。

– 目前正在開發的增層多層板、LTCC基板是解決 上述問題的有效途徑之一。

– 基板及佈線工程包括：

• 基板材料及結構；

• 佈線材料及工程；

• 構裝總體結構及可靠性。

1.3.2. 電子構裝工程的主要課題 (11/12)

• 4.微細連接工程

– 從概念上講可分為幾種不同的範疇：

• 冶金學連接

主要包括超音波銲、熱壓銲、超音波熱壓銲、軟 銲、硬銲、迴銲等。

• 微機械連接

包括導電性黏著劑連接、異方性導電膠（ACP）

連接、異方性導電膜（ACF）連接、增層式多層 基板層間通孔（VIA）電鍍連接、導電銲料連 接，多層陶瓷基板層間通孔的印刷連接等各種物

1.3.2. 電子構裝工程的主要課題 (12/12)

• 化學連接

考慮到生物體內的神經系統，所有有機生物 體內都能進行電脈為連接，這與生物晶片等 相關聯，屬於面向未來的研究課題。

1.3.3. 電子構裝材料 (1/1)

• 電子構裝技術無論從要素、範圍、涉及到的

工程及材料領域，在微電子產業及整個國民

經濟中的地位以及發展前景看，都可以構成

一大體系。

1.3.4. 電子構裝在亞太與國際間發展的現 狀 (1/12)

• 1.電子構裝在世界範圍內的現狀

– 微電子構裝的產量在1999年已達約620億只，產值 約為35億美元，今後幾年產量仍將以10%左右的年 平均增長率增長。

– 封裝材料以塑膠為主，2002年時塑膠、陶瓷封裝和 其他封裝（COB、金屬封裝、裸晶片等）三者所占 的份額分別為92%、1%和7%。

– 表面黏著構裝技術（SMT）已占70%以上。

– 由表1-6和表1-7還可看出，構裝產量最多的是

SOP，但增長速率最快的是BGA和CSP，它們的年

1.3.4. 電子構裝在亞太與國際間發展的現

狀 (2/12)

1.3.4. 電子構裝在亞太與國際間發展的現

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1.3.4. 電子構裝在亞太與國際間發展的現

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1.3.4. 電子構裝在亞太與國際間發展的現 狀 (5/12)

• 2.電子構裝在中國的現狀

– 目前微電子元件年構裝量或構裝能力超過1億塊 的有下列10家企業：

• 天津摩托羅拉（5.4億塊）、

• 南通富士通華達（5.5億塊）、

• 上海阿法泰克（4.0億塊）、

• 青浦—現代（3.6億塊）、

• 無錫華芝（3.0億塊）、

• 深圳賽意法（3.0億塊）、

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1.3.4. 電子構裝在亞太與國際間發展的現 狀 (7/12)

• 江陰長江電子（2.5億塊）、

• 蘇州三星（2.4億塊）、

• 天水永紅（1.5億塊）、

• 北京三菱、四通（1.2億塊）。

– 年構裝量或構裝能力在0.5億到1億塊之間的有下 列10家企業：

• 無錫華晶（0.75億塊）、

• 紹興華越（0.69億塊）、

• 首鋼NEC（0.55億塊）、

• 蘇州AMD、

1.3.4. 電子構裝在亞太與國際間發展的現 狀 (8/12)

• 日立三家、

• 上海的Intel、

• NS（國家半導體公司）、

• 華旭和廣東矽峰（這後面7家各約0.5億塊）。

– 中國主要的陶瓷外殼生產企業為江蘇宜興電子

元件廠和福建南平閩航電子元件廠，主要的金

屬外殼廠為武漢無線電器材廠。

1.3.4. 電子構裝在亞太與國際間發展的現

狀 (9/12)

1.3.4. 電子構裝在亞太與國際間發展的現 狀 (10/12)

• 3.值得注意的動向

– 台灣在積體電路、液晶顯示器、筆記型電腦等 領域取得巨大成功的基礎上，憑藉其易於集中 的財力優勢正瞄準電子構裝積極進行研究開 發。

– 以科學新竹園區附近的清華大學、交通大學與

中央大學，以及在南部的義守大學均在此相關

領域的研究開發十分活躍。

1.3.4. 電子構裝在亞太與國際間發展的現

狀 (11/12)

1.3.4. 電子構裝在亞太與國際間發展的現

狀 (12/12)

1.4. 工程問題

1.4. 工程問題 (1/8)

1.4. 工程問題 (2/8)

• 電子構裝中遇到的工程問題分類彙總如下：

– 工程問題之一：構裝結構 ^

• 從周邊引腳到平面陣列引腳（BGA與QFP的比 較）。

• 利用雙金屬層上下對稱型的QFP（樹脂-晶片-樹 脂3層結構）。

• 引腳應力（應變）的吸收。

• 構裝在基板上也能確保構裝的可靠性。

• 平面陣列相對於構裝體內部非對稱的排布結構。

• 藉由應力吸收，使構裝體與基板間不產生應力。

1.4. 工程問題 (3/8)

– 工程問題之二：構裝結構

• 構裝體四角處電極銲錫墊的最大應力分析。

• 應力隨樹脂量種類、多少發生變化的分析

（CSP）。

• 凸塊銲錫墊的表面張力在電極中引起的應力。

• 結構設計的最佳化。

• 基板、樹脂的熱膨脹係數、耐熱性、吸濕性。

• 銲錫墊與電極材料的合金化過程分析。

1.4. 工程問題 (4/8)

– 工程問題之三：接合連接

• 從鉛銲接合到微機械接觸連接。

• 異方性導電膜連接能否普遍推廣。

• 導電性連接材料的可靠性。

• 從金線接合、捲帶式自動接合到錫球凸塊。

• 電鍍過程的解析與控制。

• 由於材料熱膨脹係數的差引起的熱應力疲勞。

• 材料的熔點、加工性、成膜性、耐濕性、散熱 性。

1.4. 工程問題 (5/8)

– 工程問題之四：ACF、ACP連接法

• 異方性導電膜（ACF）、異方性導電膠（ACP）

的開發。

• 壓接異方性膜連接覆晶技術。

• 異方性導電膜連接用於FCOB（flip chip on board）。

• ACF、ACP連接法在MCM、CSP中的推廣。

1.4. 工程問題 (6/8)

– 工程問題之五：高密度多層基板

• 增層（build-up）多層基板：埋孔直徑，L/S（線寬／

間距）為50μm的埋孔加工法、加工精度、粗糙度，

多層膜的結合強度。

• 雷射加工埋孔：雷射波長、能量分佈、吸收效率、加 工效率、位置精度。

• 微影法加工埋孔：材料的感光性與其他物性的關係，

深寬比的提高。

• 佈線蝕刻：新加工方法的開發與加工精度的提高。

• 新型絕緣材料的開發。

• 晶片多層佈線技術的導入。

1.4. 工程問題 (7/8)

– 工程問題之六：EMI

• 伴隨迴路高速化（500MHz以上）出現的問題。

• 與誤動作、輻射、放熱等緊密相關的問題。

• 佈線圖形設計不當會形成內部天線。

• 內部耦合可能造成系統的誤動作。

• 阻抗匹配與信號反射。

• 電路圖形與EMI解析軟體的開發。

• 對電源、接地線等增加的限制。

1.4. 工程問題 (8/8)

– 工程問題之七：無鉛銲料

• 現在普遍採用的Pb-Sn共晶合金mp183℃，半導 體、電子零件的耐熱溫度為220℃，希望開發強 度、熔點、價格等綜合性能不低於Pb-Sn的無鉛 銲料。

• 有希望的銲料為Sn-Bi、Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Ag- Bi-Cu-Ge。

• 需要從相圖、界面現象、遷移現象等方面檢查、

分析、篩選。

• 能否在某些條件下，某些場合達到實用化。

• 需要進一步弄清楚銲料的作用。

1.5. 電子構裝工程的發展趨勢

1.5. 電子構裝工程的發展趨勢 (1/6)

• 電子設備及系統正向輕、薄、短、小、低功耗、多功 能、高可靠性等方向迅速發展。

• 半導體積體電路技術本身正向超微細化方向進展，特 徵尺寸從次微米、0.25μm甚至進入次0.1μm領域，由 此引起的低功耗、高速、高積體化以3年4倍的速度按 摩爾定律急速推進。

• 對於電子構裝技術，為適應已經出現的超高速、高放

熱、多腳數、窄間距等超小規模積體電路的要求，在

確保晶片高性能的同時，實現高密度構裝，確保可靠

性，構裝形態正向多樣化方向發展。

1.5. 電子構裝工程的發展趨勢 (2/6)

1.5. 電子構裝工程的發展趨勢 (3/6)

1.5. 電子構裝工程的發展趨勢 (4/6)

1.5. 電子構裝工程的發展趨勢 (5/6)

• 在COX中，依搭載裸晶片的佈線板種類不同，

又有COB（chip on boards，晶片接合基板）、

COF（chip on film，晶片接合軟版）、COG

（chip on glass，晶片接合玻璃）、COC（chip on ceramic，晶片接合陶瓷）、COW（chip on wafer，晶片接合晶圓）之分；

• MCM依所用多層佈線板種類，也分MCM-L、

MCM-C、MCM-D、MCM-Si、MCM-D/C等；

1.5. 電子構裝工程的發展趨勢 (6/6)

• WSI又分稱之為Si on Si或MCM-Si的H-WSI

（hybrid-WSI，混合WSI）合稱之為system on Si的M-WSI（monolithic-WSI，單片

WSI）。

• 採用晶片立體構裝和構裝立體化之外，

MCM和系統也可採用立體構裝。由此構裝 效率可以提高幾倍。

• 目前各種三維立體構裝技術正在研究開發

參考資料:半導體電子元件構裝技術(五南)