SiP封装技术挑战大 小面积渗透高端市场

来源:华强电子网 作者:王琼芳 时间:2017-08-31 09:37

Sip 封装 封测

  SiP封装是目前全球最先进封装技术的代表,但目前仍面临一些技术挑战,比如基板的设计与信号干扰问题,装配技术的兼容性问题,以及将更多IC/元器件集成的挑战等,而高企的SiP封装成本也需快速降低。

  芯禾科技创始人兼工程副总裁代文亮博士认为,最大的挑战在于,基板的设计制造与装配技术、细小元件的应用与精细间距的倒装芯片、晶圆级的CSP等。基板的设计日趋复杂,例如线宽、线距越来越小,基板叠层越来越多,信号之间的干扰越来越强等。

芯禾科技创始人兼工程副总裁代文亮博士

  装配技术需要考虑兼容性问题,由于多种工艺材料的引入,需要将工艺过程中的设备影响、材料影响、环境及操作的影响等各种变数考虑进去,他举例说:“例如选择锡膏、助焊剂和底部填充材料时,需要耗费大量时间进行试验评估,才能弄清它们之间是否有交互作用,各种材料的组合对装配良率和可靠性的影响。因此,需要优化安排,清楚掌握各工艺的控制重点,全面考虑,细致地优化每一步工艺,将其影响程度降到最低。”

  除了技术本身的挑战,对封测厂商华天科技来说,最大的挑战是要掌握多种封装工艺,因为SiP可能用到目前发展迅速的各类先进封装技术,所以对于封装厂来说,具备多种封装工艺、仿真设计能力、系统管控能力是赢得SIP市场的关键。

华天科技技术总监于大全博士

  华天科技技术总监于大全博士强调说:“超低弧度引线键合技术、窄节距引线键合技术、新型芯片粘贴(DAF、FOW等)技术、新型引线键合材料、窄节距铜柱倒装凸点技术以及微凸点(Micro Bumping)技术等是系统级封装中的关键封装工艺;扇出型圆片级封装(FOWLP)也是实现系统级封装的重要技术之一;以TSV技术(刻蚀和填充)、晶圆减薄和再布线工艺、芯片/晶圆键合堆叠等技术为核心的TSV堆叠封装以及封装堆叠技术也是系统级封装/集成的核心技术。”在他看来,封装厂必须加大研发投入,以产品导入为抓手,由简单到复杂,掌握多种封装工艺,才能成就SiP封装主导突破高端市场。

  在集成化方面,未来还会有更多的元器件需要集成到SiP封装里面去,代文亮博士称,SiP技术的复杂多样性是由市场需求的多样化决定的,例如市场上有兴趣将光学器件与电子器件集成在一个SiP之中,或将传感器为基础的MEMS与其他电子零部件一起集成在电子产品内。将来还必然会要求生物结构、纳米结构以及化学器件集成进来。

  那么SiP内集成的芯片数量是否有一个极限呢?代文亮博士告诉记者,由于预计到许多应用将逐步转向采用集成水平更高的SOC芯片,因此SiP内的总芯片数量增加至一定数量以后将会逐步减少。这时出现的一个重要转变将在SiP内引入传感器类的特殊器件,以改进系统功能。这些特殊器件,估计将采用晶圆级封装,并且可以SMT进行装配,但如果晶圆级封装一时未被采用,则这时模组内所安置的总芯片数量将可能增加。

  随着物联网智能移动终端的发展,传感器、MEMS和IC的系统级封装会越来越重要。于大全博士也认为,从技术的角度来看,SiP封装内集合的芯片数量没有极限,这主要还是要看封装尺寸,如果封装尺寸过大,就不能满足终端产品要求。还有,有些SiP集成技术的主要限制是成本,比如说应用TSV技术的处理器和存储器的三维系统级封装,其成本要高于POP方式。同时,在某些产品上,SiP与SOC始终存在这竞争。

库力索法高级副总裁张赞彬

  作为封测设备提供商,库力索法高级副总裁张赞彬认为,成本是SiP目前最大的挑战之一,封测厂需要在每一道工序上提高产品的良品率,以控制整个SiP封装元件的成本,同时,其它的先进封装技术例如扇出晶圆级封装和传统的倒封装技术,也分食了一部分先进封装应用的市场,这也是一大挑战。

  目前,从集成的产品类型来看,射频、Wi-Fi/蓝牙及PA等芯片对SiP封装的需求似乎更为迫切。对此于大全博士表示,当功能比较复杂,需要多芯片集成来实现的时候,系统系封装才能发挥价值。如果是较为单一功能或者是SoC芯片容易实现的功能,就不需要SiP技术。这就是为何射频、Wi-Fi/蓝牙及PA等芯片更需要SiP封装的原因。而SiP没有被广泛应用的原因,也是由于SOC技术的存在,并不是所有产品都需要多芯片集成。

  从应用端来看,Wi-Fi等产品主要集中于移动设备和可穿戴设备,这些终端对于小型化、低成本、简单BOM的需求日益迫切,所以SiP封装的产品已先在消费类电子中广泛应用。代文亮博士告诉记者,目前市面上流行的Wi-Fi/BT/FM/GPS/NFC五合一产品,以及苹果公司的iWatch、PA方面的FEM产品都是SiP应用的范例。(责编:振鹏)



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