业界希望IC封装开发人员能在产品每一次更新换代时集成更多的功能和更高的性能。电子领域中产品尺寸不断缩减、性能要求不断提高和集成度越来越高的趋势毫无减退迹象。另外，供应链灵活性和不断地降低成本需求是许多OEM商面临的永恒挑战。这些市场需求正在不断驱动封装方面的改革。

IC小型化的市场驱动力

目前有两大明显的市场趋势：1. 提高微处理器速度；2. 提高对电子系统附加功能的要求。这些市场趋势反过来要求提高像高端计算机和服务器等系统中存储器的密度和性能。为了满足这些需求，特别是存储器模块制造商正在努力寻求能够满足这两种需求同时保持成本降低的技术。新一代动态随机存取存储器(DRAM)和双倍数据率(DDR和DDR2)技术正在极大地提高系统性能，但单芯片封装已经跟不上更新的高端处理器技术的发展需求。虽然多芯片存储器封装的潜在市场不会达到传统单芯片封装同样的规模，但更高密度存储器对其需求却是非常巨大的(如表1所示)。

虽然裸片堆叠在硅片封装业已经得到了广泛使用，但人们发现元件在封装级的高效堆叠还可以提供配置灵活性方面的诸多优点，而且由于堆栈中的单个封装层可以在堆叠之前做完整测试，因此可以确保更高的整体封装良品率。堆叠封装(PoP)方法(图1)正在得到越来越多的使用，并很快成为许多新设计的引擎。

封装外形是一种“法兰型”的球栅阵列，其本身尺寸或"外形"通常与具体的裸片尺寸无关。封装之所以被称为“法兰型”是因为封装的衬底或托架通常向外延伸超出裸片本身尺寸，从而相对裸片形成类似法兰状的延伸。假如多家芯片厂商生产出相同功能的裸片，那么所设计的基座尺寸似乎应该能适应各种不同尺寸裸片的装配，且在未来裸片尺寸缩减时不受任何影响。


图1：四层μZ-Ball堆叠封装可以在不降低性能或可靠性的前提下提高存储密度。


表1：全球堆叠式存储器市场预测

封装组装工艺

μZ-Ball堆叠封装组装工艺采用的是专门为μBGA封装技术开发并且已经得到验证的成熟技术。在组装工艺中，裸片先被放置在(面朝下)衬底基材上的弹性附着位置上，然后采用传统的焊线绑定方法的槽口(slot)实现电气互连(见图2)。


图2：基座衬底中狭窄的长方形槽能方便存储器裸片焊线绑定到外面的镀金焊盘上

在完成焊线绑定后，需要向绑定腔注入密封胶来遮闭暴露的绑定窗口，接下来是球附着工艺、电气测试、标记和成形。还可以对单个封装单元进行测试，但大批量生产存储器的许多公司发现剥离测试工艺更有效。

封装堆叠所用工艺

在封装堆叠的准备工作中，要先把基座或底层封装从他们的运送盘上运送到多单元定位夹具上。实际的堆叠工艺开始于将第二层封装传送到焊膏浸润点，在这里球触点的下半部分被均匀地涂覆。在此处理后，上面的各层封装逐一按顺序放置到底层封装上，并在回流焊接之前完成每个封装层的装配。

接着将装载好的夹具传送到强迫通风/空气对流加热炉进行整体回流焊，最终完成所有封装层的内层焊点连接。由于封装每个部分中的组件都非常薄，从而堆叠后的μZ-Ball堆叠封装总高度能得到有效降低(最终取决于堆叠连接的封装数量)。然后是清洁工艺和对多封装装配的电连接测试。再经过最后的物理性检查后，μZ-Ball堆叠封装就可以传送到分割支架上进行分割，即可完成制造向用户发货。

板级装配

双裸片的μZ-Ball堆叠封装是这种封装系列产品中首先通过环境可靠性测试(包括机械、热和热机测试)认证和正式评估的产品。虽然图3所示的双裸片堆叠封装正在得到迅速普及，但要求更多裸片的堆叠应用已经出现。


图3：被安装到笔记本电脑的标准SO-DIMM存储器插卡上的堆叠封装DDR存储器件。

两层和四层存储器封装可能具有最大的市场需求。从事更专业的高端应用的公司甚至考虑采用八层堆叠可能带来更高存储密度。

存储器产品一般要求在堆叠工艺前进行专门的测试、分类、筛选和老化。相对于只对裸片进行测试并假定封入一个封装中的所有裸片功能都是正常的来说，将预封装部件在各种工艺中过一遍的实际效率要高得多。

虽然上面的例子代表了堆叠的DRAM配置，但球堆叠工艺可以不止用于存储器应用。OEM厂商发现采用这种方式可以组合各种不同的功能，包括逻辑、模拟和其它类型存储器的混合，如基带和闪存、闪存和SRAM或多个闪存器件与一个控制器。

封装认证

μZ-Ball堆叠封装的测试结果表明，它能为存储器和混合设计、或存储器与逻辑器件相结合的应用提供实用的低风险解决方案。在封装可靠性方面，μZ-Ball堆叠封装已经被证实有着优异的板极耐用性，能够满足业界公认的热循环要求，并能通过许多OEM厂商定义的跌落和振动试验。可靠性专家担心无铅组装要求的更高工艺温度会由于急剧的材料劣化而影响产品的可靠性。但通过补偿硅裸片(3ppm/℃)和层压电路板结构(15-17ppm/℃)之间的CTE失配，μZ-Ball堆叠封装组装用到的各种材料实际上可以缓冲封装中产生的物理应力。

本文小结

多芯片封装的主要优点是显著地提高了元件密度。产品的体积和重量可以得到降低，同时功能可以得到增强。通过集成多种不同类型的器件可以增强功能。其它好处包括降低电路板复杂性，通过更高可靠性提高产品质量和降低产品上市风险。利用已经证实的多种资源和成熟的裸片技术，产品上市时间和拥有成本可以得到最小化。获得Tessera公司全球网络许可的多家供应商正在准备为高性能存储器或其它封装堆叠应用部署μZ-Ball堆叠封装或封装服务。例如，一家全球最大的存储器IDM正在服务器和其它高端计算电子产品中使用的存储器模块中利用这种技术实现制造和集成。