當前位置:首頁 > 公眾號精選 > SiP與先進封裝技術
[導讀]4DintegrationinSiP在本公眾號前面一期的文章里,我們討論過電子系統(tǒng)的集成(integration)可以從IC,PCB,Package三個領域來理解。(參看文章:Si3P之integration)IC和PCB主要是在2D上進行集成,雖然也有3D集成方面的嘗試,但IC...

4D integration in SiP

在本公眾號前面一期的文章里,我們討論過電子系統(tǒng)的集成(integration)可以從IC,PCB,Package三個領域來理解。(參看文章:Si3P 之 integration)IC和PCB主要是在2D上進行集成,雖然也有3D集成方面的嘗試,但IC由于工藝的限制,PCB由于尺寸的限制,目前二者在3D集成應用中均屬于鳳毛麟角。而Package中的集成則更為靈活多樣,從2D到2.5D到3D,并最終發(fā)展出系統(tǒng)級封裝SiP,并且正是因為其集成方式的多樣性,從而使SiP成為當今電子系統(tǒng)集成的熱點。
今天,我們討論的是一個新的話題,在SiP中,除了2D,2.5D,3D集成外,還有沒有其它的集成方式,如果有,我們又該如何理解呢?
四 維?空 間SiP 之 “4D“ 集成技術


看過盜夢空間的人大概不會忘記直立起來的地面,和高高懸掛于地面的建筑和房屋。

SiP 之 “4D“ 集成技術

現實中,這種情景只可能在夢境中出現或者在科幻作品中出現。

SiP 之 “4D“ 集成技術

如果有一天真有這樣的情景出現,那么,我們的城市功能將會發(fā)生巨變。

在地球上,由于受重力等因素的影響,這種情況出現的機率比較小。

SiP 之 “4D“ 集成技術

然而,在未來的太空城,則會大概率會出現折疊城市的情景。

SiP 之 “4D“ 集成技術

在這篇文章中,我們可以將這種空間結構定義為四維(4D)空間。


4D?集 成?定 義SiP 之 “4D“ 集成技術
今天,我們要討論一下SiP中的4D集成技術。現有的SiP中的集成技術,包括2D,2.5D,3D集成,所有的芯片(Chip),轉接板(interposer)和基板(Substrate),在三維坐標系中,其Z軸均是豎直向上。
SiP 之 “4D“ 集成技術當XY平面旋轉時,其Z軸會發(fā)生偏移,我們可以做如下定義:在SiP中,當多塊基板所處的XY平面并不平行,即不同基板的Z軸方向發(fā)生偏移,我們則可定義此類SiP中的集成方式為4D集成。In SiP, when the XY planes?of multiple substrates are not parallel, that is, the Z-axis direction of different substrates is offset, we can define??such integration method?as a 4D integration?in?SiP.?SiP 之 “4D“ 集成技術
在SiP中,具體的4D集成如何實現呢?請看下面的詳細闡述。


技 術 實 現SiP 之 “4D“ 集成技術

這里,我們描述兩種典型的4D集成實現方法。

1.通過剛柔結合折疊基板——實現4D集成

以下描述的SiP系統(tǒng)級封裝,采用了4D集成結構,其封裝基板采用了剛柔結合板,其中包含6塊剛性基板,中間通過5個柔性電路連接,在6塊剛性基板上,均可安裝芯片等元器件,柔性電路主要起到電氣互聯和物理連接的作用。在元器件安裝完成后,對柔性區(qū)域進行90度彎曲,將剛性基板彎折并拼接成一開蓋盒狀體,并對其接縫處進行焊接,然后對封裝體內部充膠加固,最后封蓋,植球,形成完整的三維系統(tǒng)級封裝。下圖為4D集成SiP的基板頂視圖,其中A、B、C、D、E、F為剛性基板,總共6塊,通過5個柔性電路連接起來,有柔性電路連接的邊做金屬化處理,用于后期的焊接。SiP 之 “4D“ 集成技術每塊剛性基板上可安裝元器件,安裝元器件的原則是盡可能將高度大的元器件安裝在基板中央位置,高度小的可往基板外側安裝,但不能太靠近邊緣,避免和其它基板上的元器件產生干涉,每塊基板上的元器件高度大致呈金字塔型排布,如果是裸芯片,可進行芯片堆疊安裝。SiP 之 “4D“ 集成技術

元器件安裝完成后,可做初步加固,一般對裸芯片做點膠處理,主要是為了保護鍵合線不在后續(xù)工藝中受到影響,然后將1、2、3、4處的柔性電路向上彎曲90度,形成開放式盒體,并對B、C、D、E四塊剛性基板相鄰的四個邊進行焊接,參看下圖。SiP 之 “4D“ 集成技術

然后,給盒體灌膠,或者點膠加固芯片,并將柔性電路5向右彎折,使得剛性基板F和其它基板接觸,并對其相鄰邊進行焊接。

SiP 之 “4D“ 集成技術

焊接完成,等灌膠固化后,給A基板底部植球,封裝完成,如果有需求,也可以進行封裝堆疊,進一步增加空間的利用率,如下圖所示。SiP 之 “4D“ 集成技術


2.通過邊沿焊接折疊基板——實現4D集成以下描述的SiP系統(tǒng)級封裝,采用了4D集成結構,其封裝基板采用了陶瓷基板,整個封裝體包含6塊陶瓷基板,每一塊陶瓷基板上均可安裝芯片等元器件,并設計了電氣連接點,基板之間通過焊接進行物理和電氣連接。SiP 之 “4D“ 集成技術

在所有元器件安裝完成后,首先將其中4塊基板垂直安放并焊接成一個框式結構,然后將其它兩塊基板焊接到框式結構的上下兩個面,形成一個完整的封裝體,因為對其接縫處設計了氣密性焊接環(huán),所以焊接完成后整個封裝體內部和外部實現了氣密性隔離,形成完整的氣密性三維系統(tǒng)級封裝。SiP 之 “4D“ 集成技術

該4D集成基板分為6部分,在基板設計時,可整體進行設計,也可每塊基板單獨進行設計,基板設計時需要重點考慮各個基板之間的電氣連接點,同時在基板邊緣做金屬化處理,用于后期的氣密性焊接。SiP 之 “4D“ 集成技術

封裝完成后,所有元器件位于封裝體內部,和外部空間隔絕,形成氣密性三維系統(tǒng)級封裝,其側面剖視圖如下圖所示。然后給A基板底部植球,用于該系統(tǒng)級封裝和外部電氣連接點的連接,通常是焊接到PCB上的電氣連接點。SiP 之 “4D“ 集成技術

如果有需求,也可以進行封裝體堆疊,進一步增加空間的利用率,如下圖所示,其前提是在F基板頂部設計并制作了相應的電氣連接點。SiP 之 “4D“ 集成技術


前 景 展 望SiP 之 “4D“ 集成技術

從嚴格物理意義上來說,以現有的人類認知出發(fā),所有的物體都是三維的,?二向箔并不存在,四維空間更待考證。當然,為了便于區(qū)分,在SiP的集成方式中,我們將其分為2D、2.5D、3D,這同樣是我們將基板折疊的SiP稱之為“4D集成”的原因所在。目前,在SiP中增加集成度主要采用平行堆疊的方式(2.5D、3D),其中包括芯片堆疊和基板堆疊等方式。平行堆疊方式目前雖然應用比較普遍,在一定程度上提高了系統(tǒng)級封裝的集成度,但也有一些難以解決的問題。例如芯片堆疊中對芯片的尺寸、功耗等都有比較嚴格的要求;基板堆疊中對上下基板的尺寸及引腳對位也有嚴格的要求;互聯的金屬球或者柱占用了大量的芯片安裝空間,另外散熱問題也無法很好解決,所以在實際項目應用時有很大的局限性。另外,這種平行載板堆疊技術通常無法實現氣密性封裝,而這是航空航天、軍工等很多領域特定應用的基本的要求。通過4D集成技術可以解決平行三維堆疊所無法解決的問題,提供更多、更靈活的芯片安裝空間,解決大功率芯片的散熱問題,以及航空航天、軍工等領域應用中最主要的氣密性問題。所以,展望未來,在多樣化的SiP的集成方式中,4D集成技術必定占有一席之地,并將成為繼2.5D、3D集成技術后重要的集成技術。那么,現實世界中,到底有沒有4D空間呢?它是我們想象的那樣嗎?SiP 之 “4D“ 集成技術聰明的讀者,這就作為一道思考題吧!
本文是2020年SiP公眾號第一篇原創(chuàng)文章,也是SiP公眾號第0020篇原創(chuàng)文章,祝愿所有的讀者朋友新年快樂!
本站聲明: 本文章由作者或相關機構授權發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內容真實性等。需要轉載請聯系該專欄作者,如若文章內容侵犯您的權益,請及時聯系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或將催生出更大的獨角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數字化轉型技術解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關鍵字: AWS AN BSP 數字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術公司SODA.Auto推出其旗艦產品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關鍵字: 汽車 人工智能 智能驅動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務連續(xù)性,提升韌性,成...

關鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據媒體報道,騰訊和網易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數據產業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關鍵字: 華為 12nm EDA 半導體

8月28日消息,在2024中國國際大數據產業(yè)博覽會上,華為常務董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數字世界的話語權最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應對環(huán)境變化,經營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務引領增長 以科技創(chuàng)新為引領,提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數字經濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術學會聯合牽頭組建的NVI技術創(chuàng)新聯盟在BIRTV2024超高清全產業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現場 NVI技術創(chuàng)新聯...

關鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯合招商會上,軟通動力信息技術(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關鍵字: BSP 信息技術
關閉
關閉