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2024年12月27日发(作者：available是什么意思)
02-基于JEDEC标准认证的半导体封装模型库及相关散热分析
讲解-kevin
半导体封装模型库及相关热模型分析讲解 ——基于JEDEC标准
讲师： 徐文亮
内容要点
封装技术发展与热设计背景 封装结构与热设计模型 基于JEDEC51
标准的热阻特性参数 典型半导体封装热仿真工具介绍 某芯片封装热可
靠性案例分析
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微电子封装技术——发展现状与趋势
MCM/SiP BGA/CSP PGA/BGA
00’s 05’s
QFP
90’s
DIP
80’s 60-70’S
微电子封装技术——发展现状与趋势
CSP
System In Package FC BGA
EBGA PBGA TBGA Stacked FBGA Stacked CSP BOC LQFP
mBGA FPBGA SOIC TSOP BCC QFN
Stacked PTP 3 stacked BGA
VFBGA QFP
Near Future
Wafer Level CSP
Future Assembly Technology
Current
当前热设计背景
集成电路的集成度越来越高，功率不断增高，体积不断 减少，热
密度急剧增加；
电子产品热设计及热管理已经成为保证产品可靠性的关 键一环。
封装结构与热设计模型
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封装结构
典型封装结构
BGA，CSP，PGA
封装模型的特点
PBGA封装
有机基片Organic substrate 使用焊球(Solder balls)作为二级互
联
主要应用:
ASIC’s, 内存, 图形显示,芯片组,通讯等.
PBGA封装优缺点?
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主要的PBGA封装类型
---Wire-Bonded PBGA (Die-up)
Epoxy-based Encapsulant BT Dielectric Die Attach & Die
Solder Mask Flag Gold Bond Wires Cu Traces Silicon Die
Solder Balls (37Pb/63Sn)
Signal Vias
Thermal Vias
Bottom Spreader
Power & Ground Planes
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主要的PBGA封装类型
---Fine-Pitch BGA
由Die-up PBGA变化而来
别名: FSBGA, ChipArrayTM 可归类为 Near-CSP 焊球间隙典型值
为1mm，0.8mm，0.65mm，0.5mm，0.4mm 经常缺少明显可见，
比Die尺寸大的Die Pad，因为Die大小与封装大小相近
热模型构建？
Bond Wires
Die Attach & Solder Mask
Die
Substrate
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主要的PBGA封装类型
---Die-down PBGA
Stiffener Ring Encapsulant Die Attach Spreader Adhesive
Signal Vias Organic Substrate with Traces
Bond Wires
Die
Solder Balls
1) 最常见的Die-down PBGA芯片为Amkor 公司的
SuperBGATM ,但是 SuperBGA中无上图结构中的加强环(Stiffener
Ring) 2) 如无加强环(Stiffener Ring)，则塑料基片与Spreader直接相
连
热模型构建？
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主要的PBGA封装类型
---Flip-Chip PBGA
Die Underfill Flip-Chip Bumps Build-up
Build-up Microvias
Core Vias
Core
1) 因电气性能良好，应用越来越广泛 2) 基片(substrate)复杂，一
般中间层为BT层，两边另附有其它层
热模型构建？
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Flip-Chip PBGA的散热加强手段
Metal Cap
热模型构建？
Metal Cap与Lid可能由铝与铜制
Lid Attach Metal Lid
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封装模型的建立
主要应用：
高功耗处理器， 军事用芯片
主要分为：
Flip-Chip BondWire
热模型构建？
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主要的CBGA封装类型
---Wire-Bonded CBGA
Epoxy encapsulant Ceramic substrate (usually Alumina)
Traces (Tungsten or Molybdenum)
Solder balls (typically 90Pb/10Sn) Die attach
Silicon Die
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主要的CBGA封装类型
---Flip-Chip CBGA
Bare-Die
Traces Flip-chip layer (Tungsten or Molybdenum) Die
Underfill (typically epoxy based)
Ceramic substrate (Typically Alumina)
Solder Balls (typically 90Pb/10Sn)
Caped
Adhesive Metal Cap
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封装模型的建立
Plastic Quad Flat Pack (thin version called TQFP) 常用于逻辑
芯片, ASIC芯片, 显示芯片等 封装外管脚(Lead), 表面贴装
热模型构建？
External leadframe (gull-wing leads)
Plastic Encapsulant
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PQFP封装模型的建立
PQFP封装的优缺点 成熟的封装类型，可采用传统的加工方法；
成本低廉； 适用于中低功耗且中等数目I/O(50-300)； 管脚间距难以
做得过小(难于小于0.4mm)，相对于BGA封装I/O 数目少．
热模型构建？ 截面结构图
Au bond wire Cu / Alloy 42 leadframe Epoxy overmold
Cu / Alloy 42 tie bars
Cu / Alloy 42 die flag
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PQFP封装模型的建立
无散热器时的主要散热路径
The die and the die flag The leadframe The board
热模型构建？
Thermal grease
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