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1、印制印制电路技路技术现状与状与发展展趋势第1页，本讲稿共76页 印制电路技术现状与发展趋势印制电路技术现状与发展趋势 PCB技术发展进程技术发展进程 1印制电路工业现状与特点印制电路工业现状与特点 2推动现代印制电路技术发展的主要因素推动现代印制电路技术发展的主要因素 3PCB业未来几年的发展预测业未来几年的发展预测 4印制电路板制造技术的发展趋势印制电路板制造技术的发展趋势 5第2页，本讲稿共76页19.1 PCB技术发展进程技术发展进程v 自自PCBPCB诞生以来，诞生以来，PCBPCB一直处于迅速发展之中，特别是一直处于迅速发展之中，特别是8080年代家电产年代家电产品的出现和品的出现和
2、9090年代信息产业崛起，极大地推动了年代信息产业崛起，极大地推动了PCBPCB在其产品在其产品(品品种与结构种与结构)，产量和产值上的急速发展，并形成了以，产量和产值上的急速发展，并形成了以PCBPCB工业为龙头，工业为龙头，促进了与之相关的工业促进了与之相关的工业(如材料、化学品、设备与仪器等如材料、化学品、设备与仪器等)迅速进步，迅速进步，这种相辅相成的发展与进步，以前所未有的前进步伐，大大加速了整这种相辅相成的发展与进步，以前所未有的前进步伐，大大加速了整个个PCBPCB工业的进步与发展。工业的进步与发展。第3页，本讲稿共76页v自自PCBPCB诞生以来到现在，诞生以来到现在，PCBP
3、CB已走了三个阶段已走了三个阶段 v (一一)通孔插装技术通孔插装技术(THT)(THT)用用PCBPCB阶段或用于以阶段或用于以DIP(Dual in-DIP(Dual in-1ine Package)1ine Package)器件为代表的器件为代表的PCBPCB阶段。它经历了阶段。它经历了4040多年，可追多年，可追溯到溯到4040年代出现年代出现PCBPCB直到直到8080年代末年代末(实际上，通孔插装技术在目前实际上，通孔插装技术在目前和今后还会以不同程度存在或使用着，但在和今后还会以不同程度存在或使用着，但在PCBPCB领域中或组装技领域中或组装技术上已不是主导地位术上已不是主导地位
4、)。这一阶段的主要特点是镀。这一阶段的主要特点是镀(导导)通孔起着通孔起着电气互连和支撑元件引腿的双重作用。由于元件引腿尺寸已确定，电气互连和支撑元件引腿的双重作用。由于元件引腿尺寸已确定，所以提高所以提高PCBPCB密度主要是以减小导线宽度间距为特征。密度主要是以减小导线宽度间距为特征。第4页，本讲稿共76页v(二二)表面安装技术表面安装技术(SMT)(SMT)用用PCBPCB阶段，或用于阶段，或用于QFP(Quad flat QFP(Quad flat package)package)和走向和走向BGA(Ballgrid Array)BGA(Ballgrid Array)器件为代表的器件为
5、代表的PCBPCB阶段。自进阶段。自进入入9090年代以来到年代以来到9090年代中、后期，年代中、后期，PCBPCB企业已相继完成了由通企业已相继完成了由通孔插装技术用孔插装技术用PCBPCB走向表面安装技术用走向表面安装技术用PCBPCB的技术改造，并进的技术改造，并进入全盛的生产时期。这个阶段的主要特征是镀入全盛的生产时期。这个阶段的主要特征是镀(导导)通孔仅起通孔仅起着电气互连作用，因此，提高着电气互连作用，因此，提高PCBPCB密度主要是尽量减小镀密度主要是尽量减小镀(导导)通孔通孔直径尺寸和采用埋盲孔结构为主要途径。直径尺寸和采用埋盲孔结构为主要途径。第5页，本讲稿共76页v(三三
6、)芯片级封装芯片级封装(CSP)(CSP)用用PCBPCB阶段，或用于以阶段，或用于以SCMSCMBGABGA与与MCMMCMBGABGA为代表的为代表的MCMMCML L及其母板。这一阶及其母板。这一阶段的典型产品是新一代的积层式多层板段的典型产品是新一代的积层式多层板(BUM)(BUM)为代为代表，其主要特征是从线宽表，其主要特征是从线宽/间距间距(0.1mm)(0.1mm)、孔径、孔径(0.1mm)(0.1mm)到介质厚度到介质厚度(0.1mm)(0.1mm)等全方位地进一等全方位地进一步减小尺寸，使步减小尺寸，使PCBPCB达到更高的互连密度，来满足达到更高的互连密度，来满足CSP(C
7、hipCSP(ChipScale Package)Scale Package)的要求。的要求。BUM(BuildBUM(Buildup Multilayerup Multilayer板自板自9090年代初萌芽以来，目前已进年代初萌芽以来，目前已进入可生产阶段。尽管现在的入可生产阶段。尽管现在的BUMBUM产品产值占产品产值占PCBPCB总总产值的比率还很小。但是它将具有最大生命力和产值的比率还很小。但是它将具有最大生命力和最有发展前途的新一代最有发展前途的新一代PCBPCB产品，这新一代产品，这新一代PCBPCB产产品将会像品将会像SMTSMT用用PCBPCB一样，必将迅速推动与之相关一样，必
8、将迅速推动与之相关的工业发展与进步的工业发展与进步!第6页，本讲稿共76页19.2 印制电路工业现状与特点印制电路工业现状与特点v19.2.1 19.2.1 全球全球PCBPCB销售概况销售概况v自从自从9090年代以来，从总的形势看，全世界年代以来，从总的形势看，全世界PCBPCB工业发展是好工业发展是好的，而且是迅速的。今后仍然持乐观态度。因为电子工业的，而且是迅速的。今后仍然持乐观态度。因为电子工业仍然会持续而迅速发展下去。作为电子工业的三大支柱之仍然会持续而迅速发展下去。作为电子工业的三大支柱之一的一的PCBPCB产品，理所当然地会得到相应的发展。从近几年来产品，理所当然地会得到相应的
9、发展。从近几年来对对PCBPCB工业产值的统计和今后发展的预测工业产值的统计和今后发展的预测(见表见表19191)1)可看可看到到PCBPCB工业的现状和未来。工业的现状和未来。19951995年年19961996年年19971997年年19981998年年20002000年年20062006年年$270.1$270.1亿元亿元$291.9$291.9亿元亿元$320.3$320.3亿元亿元$341.2$341.2亿元亿元$380$380亿亿元元$580$580亿亿元元第7页，本讲稿共76页v19.2.2 19.2.2 世界世界PCBPCB产品市场特点产品市场特点v (1)(1)表面安装技术用
10、表面安装技术用PCB(PCB(或或SMB)SMB)已处于成熟和全盛的量化已处于成熟和全盛的量化生产时期，并进行着剧烈的市场竞争。但是，由于电子元件生产时期，并进行着剧烈的市场竞争。但是，由于电子元件已由已由QFPQFP向向BGABGA迅速转移和进步，因此，表面安装印制板迅速转移和进步，因此，表面安装印制板(SMB)(SMB)将朝着更高密度将朝着更高密度(微小孔径、精细节距和埋盲孔、焊盘中设置导微小孔径、精细节距和埋盲孔、焊盘中设置导通孔等通孔等)方向发展。方向发展。v (2)(2)多层板和高性能板多层板和高性能板(含金属芯印制板等含金属芯印制板等)的产量和产值将的产量和产值将比其它类型的印制板
11、以更大速度发展着，其中多层板的产值比其它类型的印制板以更大速度发展着，其中多层板的产值(或销售或销售额额)已占已占PCBPCB总产值的总产值的5050左右，多层板层数将由左右，多层板层数将由4 46 6层为主向更层为主向更高层数高层数(如如6 61010层等层等)为主发展着。各种类型为主发展着。各种类型PCB(PCB(单面、双面、单面、双面、多层多层)产品还会共存下去，并以不同程度产品还会共存下去，并以不同程度(速率速率)继续发展着，继续发展着，但是它们之间的比率将会不断改变着，多层板和高性能印制但是它们之间的比率将会不断改变着，多层板和高性能印制板所占的比率会越来越大，高性能印制板将处于更显
12、著地位板所占的比率会越来越大，高性能印制板将处于更显著地位而发展起来。挠性印制扳和刚而发展起来。挠性印制扳和刚挠性印制板将会受到挠性印制板将会受到PCBPCB业界业界普遍重视而迅速进步着。普遍重视而迅速进步着。第8页，本讲稿共76页v (3)(3)新一代的新一代的PCBPCB产品产品HDIHDI的积层多层极的积层多层极(BUM)(BUM)，已由萌芽期进入，已由萌芽期进入发展期。主要用于发展期。主要用于CSP(ChipCSP(Chipscale package)scale package)或或FC(flipFC(flipchip)chip)封装的封装的BUMBUM板板(含含B2itB2it和和A
13、LIVHALIVH等等)等产品已处于不断开发和完善等产品已处于不断开发和完善之中。并开始走上了量化生产阶段。之中。并开始走上了量化生产阶段。v (4)(4)集团式或兼并集团式或兼并“风风”将会在全球范围内风行起来，以增强将会在全球范围内风行起来，以增强新品开发能力和市场竞争力。目前，大多采取增加投资扩产或提高自新品开发能力和市场竞争力。目前，大多采取增加投资扩产或提高自动化程度，改善管理体系动化程度，改善管理体系(CIMS(CIMS等措施等措施)或者收购公司或公司合并，或者收购公司或公司合并，或建立或建立PCBPCB与相关工业的配套生产体系等集团或大型企业。提高与相关工业的配套生产体系等集团或
14、大型企业。提高PCBPCB产量，质量和降低成本，同时增加新品开发投入和力量，产量，质量和降低成本，同时增加新品开发投入和力量，抢占市场，适应电子产品加速更新换代特点，从而全面提高抢占市场，适应电子产品加速更新换代特点，从而全面提高市场竞争能力和减小市场竞争的风险市场竞争能力和减小市场竞争的风险!第9页，本讲稿共76页v (5)(5)通讯通讯(含电信含电信)设备和计算机产品用设备和计算机产品用PCBPCB的产值达的产值达6060左右。左右。信息时代或进入知识经济年代仍然离不开以通讯设备信息时代或进入知识经济年代仍然离不开以通讯设备(含电信等含电信等)和计算机为基础的电子工业。因此，在今后很长的一
15、段时和计算机为基础的电子工业。因此，在今后很长的一段时间内，通讯间内，通讯(含电信含电信)设备和计算机等产品仍然是形成电子工设备和计算机等产品仍然是形成电子工业的主体和热点，所以通讯设备和计算机等用的业的主体和热点，所以通讯设备和计算机等用的PCBPCB仍然是仍然是PCBPCB产品市场的主战场。产品市场的主战场。v (6)(6)联合设计或可制造性设计联合设计或可制造性设计(即可生产性、可检测性、可靠性和可即可生产性、可检测性、可靠性和可维修性等维修性等)将受世界的重视。采用由将受世界的重视。采用由PCBPCB产品的用户产品的用户(或设计者或设计者)、生产者和组装者等组成联合小组进行的设计，将可
16、达到更好的生产者和组装者等组成联合小组进行的设计，将可达到更好的科学性，提高产品的可靠性，缩短周期、节省成本等诸多方面科学性，提高产品的可靠性，缩短周期、节省成本等诸多方面获得好处。获得好处。第10页，本讲稿共76页v (7)(7)科技因素作用及其所占比例将越来越多科技因素作用及其所占比例将越来越多 v当今的当今的PCBPCB产品已进入产品已进入“一代设备、一代产品一代设备、一代产品”的时代，或者说的时代，或者说是是“七分设备，三分技术七分设备，三分技术”的时代。大家很清楚，当今的的时代。大家很清楚，当今的PCBPCB工业是大量资本密集型行业。一个月产一万平米的工业是大量资本密集型行业。一个月
17、产一万平米的PCBPCB厂所需投资厂所需投资至少要至少要15001500万美元。目前，万美元。目前，PCBPCB工业面临的问题是训练有素的技术工业面临的问题是训练有素的技术人员，加上人员，加上PCBPCB技术的急速发展，因此人员的培训和提高对技术的急速发展，因此人员的培训和提高对PCBPCB产品生产质量和开发已占重要地位。这些因素综合起来的产品生产质量和开发已占重要地位。这些因素综合起来的实质是科技进步因素在起作用实质是科技进步因素在起作用。第11页，本讲稿共76页v根据统计表明，每个劳动力在不同科技条件下劳动创造的价值根据统计表明，每个劳动力在不同科技条件下劳动创造的价值差别很大，如表差别很
18、大，如表18182 2所示，从中可以看出科技进步的突出作用。所示，从中可以看出科技进步的突出作用。从全世界看，本世纪初，工业发达国家的国民生产总增长，科技从全世界看，本世纪初，工业发达国家的国民生产总增长，科技因素进步作用所占的比重为因素进步作用所占的比重为5 52020，到了，到了6060年代为年代为5050，而，而到了到了8080年代以来，科技进步因素所占的比例则上升到年代以来，科技进步因素所占的比例则上升到60608080。自。自5050年代以来，由于科技进步的差异，使南北国家经济年代以来，由于科技进步的差异，使南北国家经济的差异越来越大，或者说，穷国和富国差异不断扩大的根本的差异越来越
19、大，或者说，穷国和富国差异不断扩大的根本原因。原因。第12页，本讲稿共76页劳动方式劳动方式手工劳动操作手工劳动操作机械化劳动操作机械化劳动操作高科技产业高科技产业创造价值（元创造价值（元/年）年）一千几千元一千几千元一万几万元一万几万元十万几十万元十万几十万元比例比例1 11010100100192 每个劳动者在不同科技条件下创造的价值每个劳动者在不同科技条件下创造的价值第13页，本讲稿共76页v 所以我们在所以我们在PCBPCB生产和市场竞争中，要充分重视科技进步生产和市场竞争中，要充分重视科技进步(或或科技因素科技因素)的作用。的作用。PCBPCB产品的市场竞争是个产品的市场竞争是个“公
20、开公开”的竞争，的竞争，而科技因素却是而科技因素却是“隐蔽隐蔽”的竞争。因此，的竞争。因此，PCBPCB企业企业(或集团或集团)要加要加强科技资金的投入，建立相应的科技进步中心等，加速有关技术强科技资金的投入，建立相应的科技进步中心等，加速有关技术和新品的开发研究和应用研究。只有掌握和具备高、新和先进的和新品的开发研究和应用研究。只有掌握和具备高、新和先进的科技因素，才能制造出质量可靠而可卖的先进产品，只有这样，科技因素，才能制造出质量可靠而可卖的先进产品，只有这样，使使PCBPCB产品的制造永远处于良性循环和不断创新的状态下，才能产品的制造永远处于良性循环和不断创新的状态下，才能占领市场和参
21、与竞争。占领市场和参与竞争。第14页，本讲稿共76页18.3推动现代印制电路技术发展的主要因素推动现代印制电路技术发展的主要因素v推动推动PCBPCB工业发展是人类社会整体科学技术进步的结果，但是其工业发展是人类社会整体科学技术进步的结果，但是其主要的直接因素是集成电路主要的直接因素是集成电路(IC)(IC)集成度的持续急速提高、电子集成度的持续急速提高、电子电路组装技术的进步和电子信号传输的高频化与高速数字化电路组装技术的进步和电子信号传输的高频化与高速数字化的发展结果。的发展结果。第15页，本讲稿共76页v19.3.1 19.3.1 集成电路高集成度化集成电路高集成度化1 1 ICIC器件
22、集成度的进步器件集成度的进步v自自19841984年以来，年以来，ICIC器件集成度有着惊人的提高。以器件集成度有着惊人的提高。以DRAMDRAM器件为例器件为例示于表示于表18-318-3中。从表中。从表18-118-1中可看出，从中可看出，从19841984年到年到19931993年，年，ICIC集成集成度提高了度提高了255255倍，而倍，而19971997年日本的年日本的NECNEC实验室发表了容量为实验室发表了容量为4GB4GB的的器件，其集成度比器件，其集成度比19931993年提高了近年提高了近1515倍，比倍，比19841984年提高了约年提高了约40004000倍。全世界倍。
23、全世界19991999年年ICIC器件产值为器件产值为15001500亿美元，而亿美元，而20002000年的年的ICIC器件器件产值达到产值达到30003000亿美元，亿美元，20002000年比年比19991999年，年，ICIC器件产值增加器件产值增加l l倍。倍。这些数字意味着这些数字意味着ICIC器件的高密度化技术、产量和产值都得到器件的高密度化技术、产量和产值都得到迅速的发展。迅速的发展。第16页，本讲稿共76页 表表19-3 DRAM技术的进步技术的进步 第17页，本讲稿共76页v 总之，总之，2020世纪世纪9090年代的年代的LSILSI工艺发展依然按照摩尔定律所揭示工艺发展
24、依然按照摩尔定律所揭示的发展速度增长着，即每三年器件尺寸缩小的发展速度增长着，即每三年器件尺寸缩小2 23 3，芯片面积增，芯片面积增加加1.51.5倍和芯片中集成晶体管数目增加倍和芯片中集成晶体管数目增加4 4倍。这十年来，其精微倍。这十年来，其精微细加工技术已由细加工技术已由8080年代的年代的0.60.6m m提高到提高到0.18 0.18 m m的水平，并进的水平，并进入了量产阶段，研究成果甚至达到了入了量产阶段，研究成果甚至达到了0.150.15m(1998m(1998年年)和和0.130.13m(1999m(1999年年)以及以及0.100.10m(2000m(2000年年)的水平
25、。这些成果给人类、的水平。这些成果给人类、世界军事、经济和民生等各个方面带来了翻天覆地的变化，今后仍将世界军事、经济和民生等各个方面带来了翻天覆地的变化，今后仍将继续发展下去。可以预言，继续发展下去。可以预言，2l2l世纪的集成电路将会冲破精微工艺技世纪的集成电路将会冲破精微工艺技术和物理因素等方面的限制，继续以高速度向着高频、插入高速、术和物理因素等方面的限制，继续以高速度向着高频、插入高速、高集成度、低功耗和低成本等方向迈进。高集成度、低功耗和低成本等方向迈进。第18页，本讲稿共76页v2 2 ICIC器件的器件的I/OI/O数的增加数的增加v由于由于ICIC器件集成度的迅速提高必然带来传
26、输信号器件集成度的迅速提高必然带来传输信号I/OI/O数的增加。数的增加。近几年来近几年来ICIC器件器件I/OI/O数的发展示于图数的发展示于图18-118-1中。大家知道插装的器中。大家知道插装的器件其件其I/OI/O数大多在数大多在100100个以内，采用表面安装技术的个以内，采用表面安装技术的QFPQFP器件使其器件使其I/OI/O数上升到数上升到100100500500之间。要进一步提高之间。要进一步提高QFPQFP的的I/OI/O数，由于节数，由于节距太小，其故障和成本已无法接受。而距太小，其故障和成本已无法接受。而BGABGA器件安装，由于检测和器件安装，由于检测和返修的困难，因
27、此在返修的困难，因此在19961996年以前，年以前，ICIC器件的器件的I/OI/O数大多停留在数大多停留在500500个以下。自个以下。自19961996年由于年由于BGABGA安装技术的解决，器件的安装技术的解决，器件的I/OI/O数迅速数迅速上升，上升，19971997年器件年器件I/OI/O数已达数已达15001500个以上并已市场化了，这说明个以上并已市场化了，这说明器件的器件的I/OI/O数的提高比图数的提高比图18-118-1中预计得还要快。中预计得还要快。第19页，本讲稿共76页图181 器件I/O数的发展第20页，本讲稿共76页v但是，但是，PCBPCB导线宽度的缩小速度还
28、是落后于导线宽度的缩小速度还是落后于ICIC中线宽的缩小速度，如中线宽的缩小速度，如18-418-4所示。从所示。从v表表19-419-4中可以看出中可以看出PCBPCB的的L/S(L/S(线宽线宽/间距间距)发展的趋势。发展的趋势。PCBPCB的的L/SL/S还得加速缩小化，以便与还得加速缩小化，以便与ICIC线宽缩小相匹配。因此，线宽缩小相匹配。因此，PCBPCB的的L/SL/S缩小化还是任重道远的。缩小化还是任重道远的。表表194 PCB的的L/S缩小化缩小化年代年代上世纪上世纪70年代年代上世纪上世纪90年代年代2010年年IC线宽（经）线宽（经）3m0.18m0.10.005mPCB
29、线宽线宽300m100m2510m差距差距100倍倍560倍倍250200倍倍第21页，本讲稿共76页v19.3.2 19.3.2 安装技术的进步安装技术的进步v 随着随着ICIC器件集成度化的提高，安装技术已经由插装技术器件集成度化的提高，安装技术已经由插装技术(DIP(DIP或或THT)THT)走到表面安装技术走到表面安装技术(SMT)(SMT)上来了。目前和今后势将走向芯片级上来了。目前和今后势将走向芯片级封装封装(CSP(CSP或或SMT)SMT)技术，其核心问题是高密度化。各种元器件的集成技术，其核心问题是高密度化。各种元器件的集成化提高程度及其安装技术的发展趋势或方向如图化提高程度
30、及其安装技术的发展趋势或方向如图19-219-2的的(A)(A)和和(B)(B)所所示。组装技术的进步如表示。组装技术的进步如表19-519-5所示。所示。组装类型组装类型通孔插装技通孔插装技（THT）表面安装技术表面安装技术（SMT）芯片级封装芯片级封装（CSP）面积比较（组装面积比较（组装面积面积/芯片面积）芯片面积）80：17.8：1 1000第22页，本讲稿共76页图图192 电路组装技术的发展电路组装技术的发展第23页，本讲稿共76页v自自8080年代中期出现年代中期出现SMTSMT以来，虽受到人们的重视，但进入以来，虽受到人们的重视，但进入9090年代年代以来才真正得到了发展，特别
31、是以来才真正得到了发展，特别是19931993年以来，年以来，SMTSMT趋于成熟，用于趋于成熟，用于表面安装的元器件和表面安装的元器件和SMBSMB已在全世界范围内得到迅速推广和广泛应已在全世界范围内得到迅速推广和广泛应用。如用。如19931993年美国所生产的年美国所生产的PCB(PCB(双面、多层双面、多层)已已100100为为SMB(SMB(实实际上是际上是THTTHT和和SMTSMT的混装技术的混装技术)。近几年来，经过实践应用，比较、。近几年来，经过实践应用，比较、筛选和发展的进步，筛选和发展的进步，SMTSMT己相对集中于己相对集中于QFPQFP和和BGABGA技术上，其结构技术
32、上，其结构示于图示于图19-319-3中。中。第24页，本讲稿共76页图图193 QFP和和BGA组装示意图组装示意图第25页，本讲稿共76页v1 1 QFPQFP技术技术v从从19971997年来看，年来看，QFPQFP技术已在技术已在SMTSMT中占主导地位。有人估算，中占主导地位。有人估算，19971997年年QFPQFP技术占技术占9090左右，左右，BGABGA技术占技术占1010左右。但由于左右。但由于ICIC器件集成器件集成度的提高或度的提高或ICIC器件封装技术的进步，使器件封装技术的进步，使ICIC器件器件I I0 0数迅速提高数迅速提高(1997(1997年，年，BGABG
33、A器件的器件的I I0 0数己超过数己超过15001500个并商品化了个并商品化了)，精细节，精细节距减小，如距减小，如0.635mm0.635mm一一0.50mm0.50mm一一0.40mm0.40mm一一0.3mm0.3mm的要求，的要求，QFPQFP技术技术便受到了严重的挑战，其故障或失效率，成本和生产管理等明显便受到了严重的挑战，其故障或失效率，成本和生产管理等明显增加，可靠性便成问题增加，可靠性便成问题(见图见图18-4)18-4)。因而有人主张：。因而有人主张：QFPQFP技术适应技术适应范围范围500500个个I/OI/O数，或精细节距数，或精细节距0.50mm(0.50mm(或
34、或0.3mm)0.3mm)，而对于更多，而对于更多的的I/OI/O数和更小的节距是不能胜任的，或者说由于故障返修，可数和更小的节距是不能胜任的，或者说由于故障返修，可靠性和成本与管理等方面也是人们难于接受的。因而，自靠性和成本与管理等方面也是人们难于接受的。因而，自19971997年以后，年以后，QFPQFP元件在元件在SMTSMT中的比例越来越少了，特别是中的比例越来越少了，特别是I/OI/O数目大数目大的器件或需小面积安装的器件，采用的器件或需小面积安装的器件，采用BGABGA结构越来越多了。结构越来越多了。BGABGA结构结构是目前和今后电子连接中最有前途和根本的方法之一。是目前和今后电
35、子连接中最有前途和根本的方法之一。第26页，本讲稿共76页v2 2 BGABGA技术技术 v有点像接力赛跑那样，有点像接力赛跑那样，BGABGA正是为了衔接正是为了衔接QFPQFP技术而发展起来并推技术而发展起来并推动安装技术继续进步。因此，动安装技术继续进步。因此，BGABGA技术的主要优点是解决增加技术的主要优点是解决增加I I0 0数和精细节距带来的成本与可靠性问题。同时，其最大好处还在数和精细节距带来的成本与可靠性问题。同时，其最大好处还在于可采用目前于可采用目前SMTSMT常规设备和方法来生产并能保证质量和生产率，常规设备和方法来生产并能保证质量和生产率，特别是检测技术特别是检测技术
36、(如采用断层剖面式如采用断层剖面式X X射线技术等射线技术等)的解决，的解决，使使BGABGA技术得到了迅速的推广和应用，目前正处方兴未艾之技术得到了迅速的推广和应用，目前正处方兴未艾之势，极大地推动着安装技术以及印制板与势，极大地推动着安装技术以及印制板与ICIC器件的发展。事实器件的发展。事实证明从证明从19981998年起，年起，BGABGA器件和器件和BGABGA技术将会迅速增加其比重，到技术将会迅速增加其比重，到20002000年已成为安装技术的主流。因为年已成为安装技术的主流。因为 第27页，本讲稿共76页v (1)BGA(1)BGA技术能适应更高技术能适应更高I/OI/O数器件发
37、展的要求。特别是在数器件发展的要求。特别是在大面积尺寸的器件上，在相同节距下，大面积尺寸的器件上，在相同节距下，BGABGA的的I/OI/O数比起数比起QFPQFP的的I/OI/O数要高得多。表数要高得多。表19-619-6列出了各种安装技术列出了各种安装技术I/OI/O数数的比较情况。的比较情况。节距（密尔）节距（密尔）QFP之之I/O数数BGA之之I/O数数BGA/QFP1003264250642564251249617.752015615219.7516196240412.2510312608419.5表表19196 6 封装尺寸为封装尺寸为0.80.8英寸英寸2 2时，时，QFPQFP
38、和和BGABGA的的I/OI/O数比较数比较第28页，本讲稿共76页v(2)BGA(2)BGA技术比起技术比起QFPQFP技术可增加技术可增加I/OI/O数和节距。表数和节距。表19-719-7列出列出PQFPPQFP和和CQFPCQFP与与BGA(BGA(含含PBGAPBGA，TBGATBGA等等)的比较情况。很明显，的比较情况。很明显，采用采用BGABGA技术可获得更大的节距和增加技术可获得更大的节距和增加I/OI/O数，从而有利于数，从而有利于降低成本和生产管理以及更高的可靠性降低成本和生产管理以及更高的可靠性。类型类型PQFPCQFPBGA基（壳）体材基（壳）体材料料塑料塑料陶瓷陶瓷陶
39、瓷、塑料陶瓷、塑料基（壳）体尺基（壳）体尺寸寸12mm30mm20mm40mm12mm44mm节距节距0.3mm、0.4mm、0.5mm0.4mm、0.5mm1.27mm、1.50mmI/O80370144376721089表表197 QFP和和BGA技术比较技术比较第29页，本讲稿共76页v(3)BGA(3)BGA技术具有更低的故障失效率。与技术具有更低的故障失效率。与QFPQFP技术比较起来，技术比较起来，BGABGA具有明显低的故障失效率具有明显低的故障失效率(见表见表19198 8和图和图19-5)19-5)，因而，因而有更好的可靠性，并可降低成本。有更好的可靠性，并可降低成本。类型类
40、型QFPBGA节距节距0.5mm0.4mm0.3mm1.27mm工业生产工业生产200ppm600ppmSepeculative0.5ppm-3ppmIBM生产生产75ppm600ppmN/A0.5ppm-3ppmIBM APD Lab 10ppm 25ppm 30ppm 1ppm表表198 QFP和和BGA故障失效率比较故障失效率比较第30页，本讲稿共76页v(4)BGA(4)BGA技术具有更小的封装尺寸。一般可缩小到技术具有更小的封装尺寸。一般可缩小到4 4倍以上，倍以上，如表如表19199 9所示。所示。节距（密尔）节距（密尔）QFP封装（平方英寸）封装（平方英寸）BGA封装（平方英寸）
41、封装（平方英寸）1007.5001.800503.7500.900251.8750.450201.5000.360161.2000.288100.7500.180表表199 I0数数300的的QFP与与BGA封装尺寸比较封装尺寸比较第31页，本讲稿共76页v(5)BGA(5)BGA技术不仅适用于技术不仅适用于SMTSMT上，而且也适应于上，而且也适应于CSP(CSP(或或CMT)CMT)上。也上。也就是说，就是说，BGABGA技术不仅适用于目前封装的技术不仅适用于目前封装的BGABGA器件上，而且也适宜于器件上，而且也适宜于MCMMCM和和FC(FC(倒装芯片或裸芯片安装倒装芯片或裸芯片安装)
42、上上(如图如图19195 5所示所示)。v (6)BGA(6)BGA技术可以充分利用现有安装技术装置。同时，比起技术可以充分利用现有安装技术装置。同时，比起QFPQFP技术来说，不仅不会增加其难度，而且更易于掌握，并具有更技术来说，不仅不会增加其难度，而且更易于掌握，并具有更高的生产率。这也是高的生产率。这也是9090年代中期以来年代中期以来BGABGA技术能得到迅速推广技术能得到迅速推广和应用的重要原因。和应用的重要原因。第32页，本讲稿共76页v3 3 MCMMCM、CSPCSP和和3D3D组装技术组装技术(1).MCM(1).MCM技术的发展与进步技术的发展与进步v由于多芯片模块由于多芯
43、片模块(MCM)(MCM)的出现、发展和进步，推动了微组装技术发的出现、发展和进步，推动了微组装技术发展。由于信号传输高频化和高速数字化的要求以及裸芯片封装的需要，展。由于信号传输高频化和高速数字化的要求以及裸芯片封装的需要，因而要求有比起因而要求有比起SMTSMT组装密度更高的基板和母板组装密度更高的基板和母板(参见图参见图19-619-6所示所示)。图图196 三三级级基基板板（或或PCB）第33页，本讲稿共76页v (1)MCM(1)MCM现状与未来现状与未来v MCM(multichip module)MCM(multichip module)是从混合集成电路是从混合集成电路(HIC)
44、(HIC)发展起来的发展起来的一种高级混合集成电路。这是指在一块高密度互连多层基板上集成组一种高级混合集成电路。这是指在一块高密度互连多层基板上集成组装有两个或两个以上的裸芯片装有两个或两个以上的裸芯片(IC)(IC)和其他微型分立元件，并经封和其他微型分立元件，并经封装后形成的高密度微电子组件。这样的封装保持着装后形成的高密度微电子组件。这样的封装保持着HIC(hybrid HIC(hybrid integrated circuit)integrated circuit)的一些特点，把所有元件都集成在一个平的一些特点，把所有元件都集成在一个平面面(X-Y)(X-Y)上，故称为二维上，故称为二
45、维MCM(2-DMCM)MCM(2-DMCM)。2-DMCM2-DMCM的出现，明显地改的出现，明显地改善了封装对微电子技术的限制，比起善了封装对微电子技术的限制，比起HICHIC有如下优点：有如下优点：(一一)具有更具有更高的组装密度和更优良的电气性能；高的组装密度和更优良的电气性能；(二二)具有更大的集成规模具有更大的集成规模(尺寸尺寸)；(三三)从功能看，从功能看，MCMMCM是一种具有部件的系统或子系统，是一种具有部件的系统或子系统，甚至是系统功能的高级混合集成组件；甚至是系统功能的高级混合集成组件；(四四)从外形上看，从外形上看，MCMMCM比比HIC(hybrid IC)HIC(h
46、ybrid IC)有更多的有更多的I I0 0引脚数目。引脚数目。第34页，本讲稿共76页v但是随着微电子技术的进步，芯片集成度迅速提高，对封装要但是随着微电子技术的进步，芯片集成度迅速提高，对封装要求更为严格，求更为严格，2 2DMCMDMCM已不能满足要求，其缺点已暴露出来。如计已不能满足要求，其缺点已暴露出来。如计算机中的算机中的CPUCPU的时钟频率已达的时钟频率已达500MHz500MHz，而高端微处理器的时钟频，而高端微处理器的时钟频率已达数千兆赫。这样的信号传送频率，即使在真空中以光速率已达数千兆赫。这样的信号传送频率，即使在真空中以光速传输，每个时钟周期的传输距离只有传输，每个
47、时钟周期的传输距离只有1010厘米左右。在这种情况厘米左右。在这种情况下，传输线造成信号延迟将占用时钟周期中很大比例，同时传下，传输线造成信号延迟将占用时钟周期中很大比例，同时传输线的特性阻抗等因素造成信号失真，这两方面都会使封装后输线的特性阻抗等因素造成信号失真，这两方面都会使封装后芯片的性能变坏，甚至到达不得不降低芯片性能来适应封装的芯片的性能变坏，甚至到达不得不降低芯片性能来适应封装的地步。但是要进一步提高地步。但是要进一步提高2-DMCM2-DMCM组装密度已十分困难，因为组装密度已十分困难，因为2-2-DMCMDMCM的封装效率已达到其组装理论密度的的封装效率已达到其组装理论密度的8
48、585，为了改变这种情况，为了改变这种情况，三维的三维的MCMMCM便被提出来了。便被提出来了。第35页，本讲稿共76页v(2)MCM(2)MCM基板基板v 正因为正因为MCMMCM的优点很多，所以的优点很多，所以MCMMCM得到了很大的发展。得到了很大的发展。MCMMCM制制造技术主要包括五个方面：设计和测试技术；确认良品芯片造技术主要包括五个方面：设计和测试技术；确认良品芯片KGD(known good die)KGD(known good die)；HDIHDI工工(高密度互连高密度互连)基板；组装技术基板；组装技术和封装外壳。但关键是确认良品芯片和封装外壳。但关键是确认良品芯片KGDK
49、GD、HDIHDI基板和封装技术。基板和封装技术。vMCMMCM用的用的HDIHDI基板主要是陶瓷型基板主要是陶瓷型MCM-CMCM-C、淀积型、淀积型MCM-DMCM-D、层压板型、层压板型MCM-LMCM-L和混合型的和混合型的MCM-DMCM-DC C等四种。由于多层印制电路层压板等四种。由于多层印制电路层压板MCM-LMCM-L比起多层陶瓷型比起多层陶瓷型MCM-CMCM-C来具有更低的来具有更低的r r和低成本等优点，因而和低成本等优点，因而2020世纪世纪9090年代中期以来得到了迅速的发展。而年代中期以来得到了迅速的发展。而MCM-CMCM-C近几年来已朝近几年来已朝低温共烧陶瓷
50、低温共烧陶瓷(LTCC)(LTCC)发展。表发展。表19-1019-10示出各种示出各种MCMMCM用基板的基本特用基板的基本特性。性。第36页，本讲稿共76页v(2).CSP(2).CSP技术的发展与进步技术的发展与进步v 尽管尽管SMTSMT中中BGA(ball grid array)BGA(ball grid array)的兴起和发展，解决了的兴起和发展，解决了QFPQFP面面临的问题，但是仍然不能满足电子产品日益加速向便携型、更多功能、临的问题，但是仍然不能满足电子产品日益加速向便携型、更多功能、更高性能和更高可靠性之发展要求，特别是不能满足硅集成技术发展更高性能和更高可靠性之发展要求