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MCM封裝
閱讀�11288時間�2011-09-26 15:48:17

  MCM是一種由兩個或兩個以上裸芯片或者芯片尺寸封裝(CSP)的IC組裝在一個基板上的模�,模塊組成一個電子系�(tǒng)或子系統(tǒng)?;蹇梢允荘CB、厚/薄膜陶瓷或帶有互連圖形的硅片。整個MCM可以封裝在基板上,基板也可以封裝在封裝體�(nèi)。MCM封裝可以是一個包含了電子功能便于安裝在電路板上的�(biāo)�(zhǔn)化的封裝,也可以就是一個具備電子功能的模塊。它們都可直接安裝到電子系統(tǒng)中去(PC,儀�,機(jī)械設(shè)備等等)�

分類

  MCM可分為三種基本類型:

  MCM-L是采用片狀多層基板的MCM。MCM-L技�(shù)本來是高端有高密度封裝要求的PCB技�(shù),適用于采用鍵合和FC工藝的MCM。MCM-L不適用有長期可靠性要求和使用�(huán)境溫差大的場��

  MCM-C是采用多層陶瓷基板的MCM。陶瓷基板的�(jié)�(gòu)�2圖所示。從模擬電路、數(shù)字電�、混合電路到微波器件,MCM-C適用于所有的�(yīng)�。多層陶瓷基板中低溫共燒陶瓷基板使用最多,其布線的線寬和布線節(jié)距從254微米直到75微米�

  MCM-D是采用薄膜技�(shù)的MCM。MCM-D的基板由淀積的多層介質(zhì)、金屬層和基材組�。MCM-D的基材可以是�、鋁、氧化鋁陶瓷或氮化鋁。典型的線寬25微米,線中心�50微米。層間通道�10�50微米之間。低介電常數(shù)材料二氧化硅、聚酰亞胺或BCB常用作介�(zhì)來分隔金屬層,介�(zhì)層要求薄,金屬互連要求細(xì)小但仍要求適�(dāng)?shù)幕ミB阻抗。圖3是用硅做基材的MCM-D基板的剖面結(jié)�(gòu)。如果選用硅做基�,在基板上可添加薄膜電阻和電容,甚至可以將存儲器和模塊:的保�(hù)電路(ESD,EMC)等做到基板上去�

�(yōu)�

  1、尺�

  在使用表面貼裝集成電路的PCB上,芯片面積約占PCB面積�15�。而在使用MCM的PCB上芯片面積占30-60%甚至更高�

  2、技�(shù)集成

  在MCM�,數(shù)字和模擬功能可以混合在一起;一個專用集成電路可以和�(biāo)�(zhǔn)處理�/存儲器封裝在一�;Si,GaAs也可以封裝在一起。在一些MCM中被動元件被封裝在一起以消除相互間的干擾。MCM的I/O也可有更靈活的選��

  3、數(shù)�(jù)速度和信號質(zhì)�

  高速元器件可更緊密地相互靠近安�,IC信號傳輸特性更好。與�(biāo)�(zhǔn)PCB相比,系�(tǒng)總電容和電感�(fù)載低且更易于控制。MCM的抗電磁干擾能力也比PCB��

  4、可靠�/使用�(huán)�

  與大的電子系�(tǒng)相比,小的系�(tǒng)能更好地防止電磁,水,汽,氣體等的危害�

  5、成�

  在COB已被廣泛使用在大批量生產(chǎn)的電子產(chǎn)品中�,MCM在PC、攝像機(jī)等產(chǎn)品中使用還處于徘徊期。在普通產(chǎn)品的PCB上使用MCM的總成本要高于使用單芯片IC。在MCM開始使用的二十多年中,MCM的優(yōu)點雖已得到公�(rèn),但因其高昂的費(fèi)用使得它僅在高端�(chǎn)品領(lǐng)域少有應(yīng)�。MCM之所以沒取得廣泛的成功,主要是因為KGD(Known Good Die�、基板費(fèi)用高和封裝費(fèi)用高、合格率�。在國際上MCM因此被戲稱為MCMS(Must Cost Millions)——必須花�(fèi)幾百萬。近幾年�,由于市場巨大的推動力和新技�(shù)的開�(fā),尤其是封裝技�(shù)的發(fā)�,包括低成本FCBGAMCM在內(nèi)的多� MCM封裝技�(shù)已被一些國外公司掌握,MCM集成電路,尤其是低成本的消費(fèi)類MCM集成電路已大批量�(jìn)入市場。現(xiàn)�,能否使用標(biāo)�(zhǔn)化的外形來封裝MCM成了能否降低成本的關(guān)鍵之一�

  因為MCM廣泛的應(yīng)用領(lǐng)�,對MCM來說,選擇封裝材料是非常重要�,由于使用環(huán)境的不同特別要注意選擇不同的封裝材料�

  幾十年以�,PDIP、SOP、QFP、這樣的周邊引線腳封裝形式被普遍地用于單芯片封�。MCM的設(shè)計現(xiàn)在也常常采用與單芯片封裝相同的封裝形式,因為這樣可減少PCB生產(chǎn)工具�(shè)備以及測試設(shè)備的更新,電子產(chǎn)品的最終使用者不知道封裝中是多芯片還是單芯片。這樣的MCM可使用所有不同的基板(片狀基板、陶瓷基板、薄膜等�,這一類的MCM如果使用口率有要求,�(xiàn)在已越來越多地使用短引線或無引線封裝�

  6、PCB板設(shè)計簡�

  高互連密度的子系�(tǒng)可以集成到一個MCM�,MCM對外的連線減少,從而減少PCB的層�(shù)�

  7、提高圓片利用率

  �(dāng)芯片面積大于100平方毫米時圓片的利用率將降低。利用率降低將使芯片制造成本大幅提�,同樣的功能如使用小芯片組成的MCM,圓片利用率的提高帶來的節(jié)省遠(yuǎn)大于MCM的整個費(fèi)��

  8、降低投資風(fēng)�

  因為MCM中采用了成熟/標(biāo)�(zhǔn)的芯�,因此可加速上市時間和量產(chǎn)時間(time-to-marketandtime-to-volume),投資�(fēng)險降��

�(yōu)�

  1、可大幅提高電路連線密度,增�(jìn)封裝的效�

  2、可完成“輕、薄、短、小”的封裝�(shè)�

  3、封裝的可靠度可獲得提升

測試

  一般來講,MCM的測試費(fèi)用約占MCM總成本的三分之一(芯片成本和組裝成本也各占三分之一,但低成本的MCM可能例外�。高測試�(fèi)用提醒設(shè)計者在做設(shè)計決策時必須仔細(xì)考慮測試問題。一種新�(shè)計的MCM所要�(jìn)行的測試比一種成熟的MCM測試更為�(fù)��

  MCM對測試工程師提出了新的獨特問�,這些問題正是MCM測試遇到的挑�(zhàn)。MCM測試的復(fù)雜性大于單芯片集成電路,MCM測試不可能與以往集成電路采用相同的測試方法和測試�(shè)�。圖6是MCM需要的測試流程。裸芯片需要用探針臺測�,因此現(xiàn)在可以向封裝廠提供良品單芯片(KGD)或高可靠芯片(例如封裝良品�99.9以上)來提高在封裝、老化和環(huán)境試驗以后的成品�,這對大批量生�(chǎn)MCM尤其重要�

  封裝后MCM的測試一般包括對每一個獨立芯片的測試,測試檢查它在封裝過程包括內(nèi)部芯片互連中是否損壞。因此MCM封裝后的測試是非常復(fù)雜的,對某些封裝形式,例如柵陣列封裝更是如此�

  MCM的功能測試從�(shù)字矢量到�(huán)境測�,從高頻到大功率,可能包含非常不同的測試類型。假如新�(shè)計一個MCM來代替已有的單芯片封裝組�,要�(jìn)行的功能測試是相同的�

市場

  對于可供選擇的MCM技�(shù)可以提供的好處是可降低成�,縮小尺寸和減小重量,環(huán)境適�(yīng)能力�(qiáng)以及在提高性能時必須增加的接口�。不同的MCM的優(yōu)點可�(yīng)用于不同的市場�

  在多�(shù)MCM技�(shù)成本較高的場�,COB提供了的解決方案。因此在價格�(yōu)先的場合,COB技�(shù)是比較好的選擇。例如對消費(fèi)類電子產(chǎn)�,大多數(shù)手持式計算器就使用COB技�(shù)。但是有時許多場合雖然應(yīng)用MCM成本高但由于減少了PCB尺寸,降低了PCB組裝成本,使系統(tǒng)成本得到降低�

  在宇航和軍事�(yīng)用中,減小寸和重量非常重�,因此MCM在航天飛行器中被普遍使用?,F(xiàn)在,筆記本電腦制造商已開始使用MCM-L技�(shù)�

  陶瓷混合電路封裝技�(shù)在使用環(huán)境惡劣的場合被廣泛使�,例如汽車電子,電動車電�,陶瓷封裝被用于需與外部環(huán)境隔絕的場合。除了筆記本電腦以外,一些高性能電信,數(shù)�(jù)處理,網(wǎng)�(luò)�(shè)備等要求高速度,多接口的設(shè)備也在使用MCM技�(shù)。高擋計算機(jī)為提高運(yùn)行速度多年來已�(jīng)在使� MCM-C�

  一些低端系�(tǒng)因為性能不斷提高,特別是多重處理器應(yīng)用的增加,MCM將爭奪電子封裝市場相�(dāng)大的份額。從MCM的發(fā)展趨勢來�,短期內(nèi)最多的商業(yè)�(yīng)用還是便攜式電子�(chǎn)品。另一方面,對一些高性能單芯片封裝由于受到引出腳�(shù)量的限制也可能被改為MCM,在這樣的系�(tǒng)�,由于二級封裝時互連減少,可靠性得到提��

  盡管解決KGD問題需要費(fèi)用并有困難,然而MCM還是有很大的市場推動�。低端產(chǎn)品的推動力是減少尺寸和降低成本,高端�(chǎn)品的推動力是縮小

  尺寸和提高性能�

  �(jù)估計,在2002�,歐洲MCM的市場得到了較大增長,市場約�40億美元,這期間增長動力主要是縮小電子�(chǎn)品尺�。到2007年歐洲MCM市場�(yù)計將�(kuò)大到100億美元,增長動力主要是降低成��

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