多芯片组件(MCM)技术..
微电路模块
微电路模块
微电路模块（Microcircuit Module，MCM）是一种电子模块，它包含了多个封装好的芯片（IC）和其他器件，以及互联和功率管理电路。
MCM通常包括多个芯片，可以是同一种芯片，也可以是不同种类的芯片。
这些芯片在模块内部进行封装，形成一个独立的、可互换的功能模块。
MCM主要用于高速计算机、通信系统和消费电子产品中。
MCM的主要特点包括：
高集成度：MCM内部集成了多个芯片和器件，可以在小的封装中实现多个功能。
高性能：MCM内部的芯片和器件都是高性能的，可以提供更快的运行速度和更高的计算能力。
高可靠性：MCM采用先进的封装和测试技术，可以保证高可靠性和长寿命。
高密度：MCM内部采用高密度互联技术，可以实现更多的互联线路和更高的电路密度。
MCM的应用范围很广，涉及到各个领域。
在计算机和通信领域中，MCM可以用于高速处理器、存储器、网络和其他计算和通信设备中。
在消费电子产品领域中，MCM可以用于智能手机、平板电脑、数字相机等电子设备中。
总之，微电路模块是一种集成度高、性能优异、可靠性高的电子模块，广泛应用于计算机、通信和消费电子产品等领域。
第6章 多芯片组件(MCM)(精简版)
用了面积为152mm2、运算能力为1.25亿次/秒的MCM作为处理组
件，使整个处理系统的尺寸由原来的机框变成了一块插件，系
统运算能力达到5亿次/秒，经扩展可达80亿次/秒。
6.2 MCM的概念、分类与特性
至今对MCM尚无统一的定义，综合国外专家对MCM所下的定 义，MCM原则上应具备以下条件： （1）多层基板有4层以上的导体布线层。 （2）封装效率（芯片面积/基板面积）大于20%。
（3）封装壳体通常应有100个以上的I/O引脚。
其他附加条件：布线宽度每英寸从250根到500根，有多个 LSI和（或）VLSI裸芯片等。 从组装(或封装)对MCM定义为：两个或更多的集成电路裸芯 片电连接于共用电路基板上,并利用它实现芯片间互连的组件。
脚数可达到300∽2500个。
3.高散热性能 MCM多有散热装置，并采用一些新的散热技术，因此具有高散
热性能。
4.低成本性能 MCM安装工艺技术比原来的一般安装技术在封装密度和组件工 作频率两方面高2∽4倍，因此可实现产品相对低的成本。
6.3 MCM的BGA封装
6.8.1 概述
早期的MCM采用QFP和PGA，现在采用BGA，称为MCM BGA。 传统的MCM BGA封装采用模塑封装，MCM中芯片、BGA基板、 WB均形成于单一整体结构中，如图所示的AT&T公司用于电话中 的MCM BGA模塑封装。
MCM—C/D(with Thin Film Deposited on Ceramic
Substrate)：厚、薄膜混合多层基板制成的MCM； MCM—Si(with Silicon Substrate) ：Si基板制成的MCM；
MCM的特性：
1.高速性能
MCM产品，采用多个裸芯片高密度安装在一起，缩短了芯片间 的距离，信号延迟大大减少，使LSI的信号工作频率得到提高。 2.高密度性能 MCM具有高密度布线特性和高引脚密度特性，在1cm2面积内引
MCM封装
3、 叠层MCM之间的外围互连
4、 叠层MCM之间的区域互连
结构类型
三维封装的垂直互连技术目前有三种： 一、埋置型。3 D-MCM。特点是在多层基板的底层埋置 IC芯片 ,再在多 层布线顶层组装 IC芯片 ,其间通过多层布线进行高密度连接 ,基板多用硅 或其他高导热基板 (Al N、Al等 )； 二、有源基板型。特点是在基板 (通常为 Si或 Ga As)上直接制作多种数 字半导体集成电路 ,再在其上制作多层布线 ,然后在多层布线顶层组装模 拟 IC芯片和集成传感器芯片、光电子功能芯片等； 三、3 D-MCM:即把多个二维封装实行叠装、互连，把 2 D封装组装成3 D封装结构。特点是将多块组装有 IC芯片 (可单、双面组装 )的多层布线 基板进行叠装、互连。
3、什么是MCM封装技术
• MCM(multi-chip module) ：多芯片组件。 将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板 上的一种封装技术。MCM是在混合集成电 路技术基础上发展起来的一项微电子技术， 其与混合集成电路产品并没有本质的区别， 只不过MCM具有更高的性能、更多的功能 和更小的体积，可以说MCM属于高级混合 集成电路产品。
MCM封装 & 三维封装技术
一、相关的中英文缩略语
TAB (Tape Automated Bonding ) 载带自动焊技术
MCM (Multi chip Module ) 多芯片组件封装
SMT (Surface Mount Package ) 表面封装技术
TCM (Thermal Conduction module ) 热传导组件
MCM-L MXM-D MCM-C 封装基板的电路结构比较
多芯片组件技术的发展及应用
多芯片组件技术的发展及应用作者：王岩王瑜来源：《中国新技术新产品》2010年第14期摘要:多芯片组件始于7O年代中期,是为适应超级计算机、航天和军事等领域的需求而发展起来的一种新型的微组装技术。
近年来,多芯片组件得到了快速的发展,本文主要研究了多芯片组件技术的特点,性能及其发展应用状况。
关键词:多芯片组件;发展;应用;性能;特点引言多芯片组件(简称MCM),是继表面安装技术(SMT)之后,9O年代在微电子领域出现的一项最引人瞩目的新技术,MCM的出现标志着电子组装技术又向更高层次的高密度、高速度、高性能方向迈进了一大步。
为了适应目前电路组装高密度要求,微电子封装技术的发展日新月异,各种新技术、新工艺层出不穷。
最新出现的CSP (芯片尺寸封装)使裸芯片尺寸与封装尺寸基本相近,这样在相同封装尺寸时有更多的数量,使电路组装密度大幅度提高。
但是人们在应用中也发现,无论采用何种封装技术后的裸芯片,在封装后裸芯片的性能总是比未封装的要差一些。
于是人们对传统的混合集成电路(HIC)进行彻底的改变,找出了多芯片组件(Multi Chip Module,即MCM)这种先进的封装模式。
1多芯片组件基本特点及其性能多芯片组件(图1)是在高密度多层互连基板上,采用微焊接、封装工艺将构成电子电路的各种微型元器件(IC裸芯片及片式元器件)组装起来,形成高密度、高性能、高可靠性的微电子产品(包括组件、部件、子系统、系统)。
它是为适应现代电子系统短、小、轻、薄和高速、高性能、高可靠、低成本的发展方向而在PCB和SMT的基础上发展起来的新一代微电子封装与组装技术,是实现系统集成的有力手段。
1.1多芯片组件基本特点多芯片组件已有十几年的历史,MCM组装的是超大规模集成电路和专用集成电路的裸片,而不是中小规模的集成电路,技术上MCM 追求高速度、高性能、高可靠和多功能,而不像一般混合IC技术以缩小体积重量为主。
典型的MCM 应至少具有以下特点:MCM是将多块未封装的IC芯片高密度安装在同一基板上构成的部件,省去了IC的封装材料和工艺,节约了原材料,减少了制造工艺,缩小了整机/组件封装尺寸和重量。
多芯片封装(MCM)方案(二)
多芯片封装（MCM)方案随着科技的飞速发展，电子产品对高性能、小型化和低成本的需求日益增长。
为了满足这些需求，多芯片封装（MCM）技术应运而生。
本文将详细介绍MCM方案在产业结构改革中的重要性、工作原理、实施步骤、适用范围、创新点、预期效果、收益以及优缺点，并针对下一步改进提出建议。
一、实施背景随着物联网、人工智能和5G等技术的快速发展，电子产品的复杂性和集成度不断提高。
传统的单芯片封装已经无法满足这些需求，因此需要采用多芯片封装技术，将多个芯片集成到一个封装内，以提高性能、减小体积并降低成本。
二、工作原理MCM技术是一种将多个集成电路芯片同时封装在一个封装内的制造过程。
它通过将多个芯片连接到一个共享的基板上，实现芯片之间的互连和通信。
这种技术可以显著提高电子设备的性能和可靠性，同时降低成本和体积。
三、实施计划步骤1.确定封装需求：根据产品需求确定需要封装的芯片数量、类型和封装尺寸。
2.选择合适的基板：根据封装需求选择合适的基板材料和大小，确保基板具有优良的电气性能和热稳定性。
3.芯片贴装：将多个芯片贴装到基板上，确保芯片之间的间距和连接正确。
4.芯片互联：通过金属线或其他互联技术将芯片连接到底层基板上，实现芯片之间的互连和通信。
5.封装保护：对封装体进行保护，防止外界环境对芯片产生不良影响。
6.测试与验证：对封装好的芯片进行测试和验证，确保其性能符合要求。
四、适用范围MCM技术适用于各种需要高性能、小型化和低成本的电子产品，如手机、笔记本电脑、平板电脑、服务器、交换机等。
五、创新要点MCM技术的创新点在于它将多个芯片集成到一个封装内，从而实现高性能、小型化和低成本的目标。
此外，MCM 技术还可以采用先进的互联技术，如无线互联和光互联，进一步提高芯片之间的通信速度和可靠性。
六、预期效果与收益采用MCM技术可以带来以下预期效果和收益：1.提高性能：通过将多个芯片集成到一个封装内，可以显著提高电子设备的性能和可靠性。
多芯片组件(MCM)技术..
二、多芯片组件（MCM）分类
与2D-MCM相比，3D - MCM 具有以下的优越性：
• 系统体积缩小10倍以上，重量减轻6倍以上； • 芯片间的互连更短，减小信号传输延迟时间和信号 噪声，降低功耗； • 组装效率达200%，有望实现多功能系统封装； • 更高的集成度，减少外部连接点数可靠性提高。
封装效率比较图
在过去30年通孔插装 的印刷电路板和高密度封 装的多芯片组件之间的封 装效率相差8 ～10 倍。图 中可看出，10～20 μm 细 线宽情况下能够获得 60%～70% 效率，而对于 3D - MCM技术在50～ 300μm 线宽下就可以获得 100% 的效率。
三、芯片贴装技术
多芯片组件的芯片贴装是实现半导体器件和 元件与MCM 基板的机械连接和电气互连。这种组 装可通过两个独立的操作进行；也可同时完成。 下图为三种占主导地位的贴装方法，丝焊、倒装 焊和载带自动焊。
MCM 结构示意及技术领域
二、多芯片组件（MCM）分类
多芯片组件的分类，国际上通常采用美 国电子电路互连和封装协会( IPC )提出的M CM 分类方式，将MCM分为三个基本类型， 即MCM-L ( 叠层多芯片组件) 、MCM-C ( 共 烧陶瓷多芯片组件)与MCM-D(淀积多芯片 组件) 。
MCM 分类与比较
一、多芯片组件（MCM）认知 • 基本特点： MCM 组装的是超大规模集成电路和专 用集成电路的裸片，而不是中小规模的集 成电路，技术上MCM追求高速度、高性能、 高可靠和多功能，而不像一般混合IC 技术 以缩小体积重量为主。 MCM 是将多块未封装的IC 芯片高密度 安装在同一基板上构成的部件，省去了IC 的封装材料和工艺，节约了原材料，减少 了制造工艺，缩小了整机／组件封装尺寸 和重量。
MCM (Multi Chip Model)多芯片模块系统
为解决单一芯片集成度低和功能不够完善的问题，把多个高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多层互联基板上用SMD技术组成多种多样的电子模块系统，从而出现MCM (Multi Chip Model)多芯片模块系统。
MCM是将多个裸芯片直接安装在单个载体或基板上，再通过高导电金属将裸芯片之间连接起来，最后用铸塑或陶瓷包封技术封装成一个模块(module)。
由于在一个模块中含有多个芯片，不仅提高厂封装密度，还由于多个芯片之间的间距减小，布线密度提高，以至整个模块的性能以及可靠性都有明显提高(这是与多个独立的单芯片封装后再在PCB板上连接起来相比较而言)。
目前MCM封装技术中有三种形式：MCM-C，MCM-L，MCM-D。
MCM-C是利用陶瓷作为衬底，采用厚膜工艺来制作。
MCM-L是以层压有机板形成基板，采用多层线路板制造工艺来制作。
MCM-D是以硅器件制造工艺为基础，通过薄膜淀积技术形成多层互连线和互连之间的多层绝缘层。
二者相比较，MCM-D是最理想的一种，但它的成本较昂贵，因而其推广应用受到影响。
此外，裸芯片的保存、运输以及裸芯片本身的测试还存在许多技术问题，尚有待进一步解决。
多芯片组件(MCM)技术
ＭＣＭ 作 为在 微 电子 领域 保 持领 先 地位 的重 要技 术 加 以发 展， 并确 定其 为 ２ １ 年 前重 点发 展的 十大 军 民两用 高新 技 ０ ０
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多芯片封装(MCM)方案(一)
多芯片封装（MCM)方案一、实施背景随着科技的飞速发展，电子产品对高性能、小型化和低成本的需求日益增强。
其中，多芯片封装（MCM）技术成为满足这些需求的关键。
MCM方案通过将多个芯片集成到一个封装内，提高了芯片间的通信效率，降低了功耗，并减少了产品体积。
这种技术对于推动产业结构改革，尤其是在高集成度、高性能和低功耗的领域，具有重大意义。
二、工作原理MCM技术利用先进的封装工艺，将多个芯片（如处理器、存储器和模拟芯片等）集成到一个封装内。
通过缩短芯片间的距离，提高互连密度，降低信号传输延迟，从而提高整个系统的性能。
此外，MCM技术还通过优化散热设计，降低芯片工作温度，提高系统的稳定性。
三、实施计划步骤1.需求分析：首先明确产品的需求，包括性能、尺寸、功耗等。
这将有助于确定所需芯片类型及数量。
2.芯片选择：根据需求分析，选择适合的芯片。
这需要考虑芯片的性能、功耗、成本等因素。
3.封装设计：设计适合多芯片封装的架构，包括芯片的布局、互连设计、散热设计等。
4.制造与测试：利用所选的芯片和设计，进行MCM的制造和测试。
这包括前道制造和后道测试等环节。
5.验证与优化：对制造和测试的结果进行验证，根据结果进行优化，以提高产品的性能和稳定性。
四、适用范围MCM技术适用于多种领域，如移动设备、云计算、人工智能、物联网等。
在移动设备中，MCM可以提高设备的性能并降低功耗；在云计算中，MCM可以实现高速数据传输和低延迟处理；在人工智能和物联网中，MCM可以提高设备的计算能力和通信效率。
五、创新要点MCM技术的创新点在于其高集成度、高性能和低功耗的特点。
通过将多个芯片集成到一个封装内，不仅提高了芯片间的通信效率，还降低了功耗和产品体积。
此外，MCM技术还通过优化散热设计，提高了系统的稳定性。
六、预期效果与收益预期通过实施MCM方案，可以带来以下效果和收益：1.提高性能：MCM技术将多个芯片集成到一个封装内，提高了芯片间的通信效率，从而提高了整个系统的性能。
多芯片组件的热三维有限元模拟与分析
多芯片组件的热三维有限元模拟与分析作者：秦向南杨平沈才俊廖宁波多芯片组件（MCM）是将多个半导体集成电路元件以裸芯片的状态搭载在不同类型的布线板上，并实现整体封装的一种封装技术。
与单芯片封装相比。
MCM可提高单位体积内电路的集成度，有利于电子整机向高速化、多功能化和小型化方向发展，随着MCM 集成度的提高和体积的缩小，尤其是对于集成了大功率芯片的MCM，其内部具有多个热源，热源之间的热糯合作用较强，单位体积内的功耗很大，由此带来的芯片热失效和热退化现象突出。
有资料表明，器件的工作温度每升高10℃，其失效率增加l倍。
因此，准确模拟大功率MCM 模块的三维温场分布，并分析掌握其热特性，有利于指导MCM 热设计方案的选择，对提高大功率MCM 的可靠性具有重要意义。
笔者以ATMEL公司生产的MCM的内部结构、尺寸和材料为基础，对该MCM在典型工作模式和自然对流的环境下的内部和封装表面温度场分布情况进行了模拟，并分析了该MCM 工作时各部分散热比例情况和MCM各部分材料的热导率对内部温度的影响。
1 计算模型1.1 MCM 实际结构图1描述了ATMEL 公司生产的某型号MCM 的内部结构。
该MCM 内部有三个芯片以倒装焊方式置于Al203 基板上（芯片和基板之间有层厚度为0.29mm 的粘结剂），其中左边的一块是CPU，它的尺寸为8.5mm x 7.62mm x O.65mm。
右边为两块大小相等的存储器，它们的尺寸为9.5mm x 6.82mm x 6.5mm。
基板的尺寸为25mm x 21mm x 2.2mm，其背面通过阵列排列的255个焊球与PCB相连，焊球直径为0.8 mm,焊球中心距离为1.27mm。
PCB 的尺寸为90mm x 50mm x 1.5mm。
1.2 有限元模型为了便于计算分析，先对模型作如下简化和假设:（1）MCM工作时其内部功率器件处于热平衡状态，且其结温分布是稳定的。
（2）MCM内部的CPU 和存储器是主要热源，忽略电流流过电阻和连续时产生的焦耳热。
MCM封装
4、MCM封装技术
MCM技术可概括为：多层互连基板的制作
（Substrate Fabrication）与芯片连接（Chip
Interconnection）两大技术部分。芯片连接可以用打 线键合、TAB或C4等技术完成；基板可以陶瓷、金属 及高分子材料，利用厚膜、薄膜、或多层陶瓷共烧等 技术制成多层互连结构。
MCM-C ,MCM-L,MCM-D 的比较
MCM－L 是使用通常的玻璃环氧树脂多层印刷基板的 组件。布线密度不怎么高，成本较低。 MCM－C 是用厚膜技术形成多层布线，以陶瓷(氧化 铝或玻璃陶瓷)作为基板的组件，与使用多层陶瓷基 板的厚膜混合IC 类似。两者无明显差别。布线密度高 于MCM－L。 MCM－D 是用薄膜技术形成多层布线，以陶瓷(氧化 铝或氮化铝)或Si、Al 作为基板的组件。 布线密谋在 三种组件中是最高的，但成本也高。
C4(Controlled collapsed chip connection) 可控塌陷
芯片连接技术
关于MCM
1、产生背景及由来
随着便携式电子系统复杂性的增加，对VLSI集成电路的低功率、轻型 及小型封装的生产技术突出了越来越高的要求。同样，许多航空和军
事应用也正在朝该方向发展。为了满足这些要求，在MCMX、Y平面
MCM与MCP
最近两三年来，MCM技术通过少芯片封装(FCP)形式 获得了新生。FCP有时也称为多重芯片封装(MCP)， 已有越来越多公司出于技术和商业原因正在接受FCP。 虽然这些FCP看起来与它们单芯片同类没什么区别， 但它们确实完全不同于90年代初期MCM，今天FCP 不再使用多达二十个裸片，一般只用2～4个裸片装在 球栅阵列封装基板上(图1)。这一“再生”应部分归功 于裸片测试和运送技术改善以及低成本高性能基板出 现，随着FCP逐渐成为系统级芯片(SoC)替代方案， 进一步还产生了系统级封装(SiP)
mcm工艺技术
mcm工艺技术MCM（Multichip Module）指的是多芯片模块技术。
它是一种将多个芯片集成在一个模块中的封装技术，以提高集成电路的性能和可靠性。
MCM工艺技术在电子行业中得到广泛应用，本文将介绍MCM工艺技术的原理、特点和应用。
MCM工艺技术的原理是将多个芯片组装在同一个模块中，并通过高密度的互联技术将它们连接起来。
这样可以在较小的空间内集成更多的芯片，提高电路性能和功能。
MCM工艺技术的核心是多芯片共享一套散热结构，这样可以避免芯片过热和热量积累的问题。
MCM工艺技术具有以下几个特点。
首先，MCM模块布局紧凑，体积小。
相比传统的封装技术，MCM模块能够在相同的封装空间内集成更多的芯片。
其次，MCM模块具有更高的集成度和更高的信号传输速率。
多芯片的互联通路短，可以减小信号传输的延迟时间，提高芯片之间的数据交换效率。
再次，MCM模块具有更高的可靠性和更低的功耗。
多个芯片共用一个散热结构，可以均衡热量分布，避免芯片过热和热量积累的问题，提高芯片的工作稳定性。
此外，MCM模块还具有较低的封装成本和较好的可维修性。
MCM工艺技术在电子行业中得到广泛应用。
首先，在通信领域，MCM技术可以将多个芯片（如功率放大器、频率合成器等）集成在一个模块中，提高通信系统的性能和可靠性。
其次，在计算机领域，MCM技术可以将多个处理器、存储器和其他关键组件集成在一个模块中，提高计算机的运算速度和存储容量。
再次，在汽车电子领域，MCM技术可以将多个控制芯片（如发动机控制芯片、车身控制芯片等）集成在一个模块中，提高汽车电子系统的功能和可靠性。
总之，MCM工艺技术是一种将多个芯片集成在一个模块中的封装技术，可以提高集成电路的性能和可靠性。
它具有紧凑的布局、高集成度、高信号传输速率、高可靠性和低功耗的特点。
MCM工艺技术在通信、计算机、汽车电子等领域得到广泛应用，将推动电子行业的发展。
多芯片封装MCP
多芯片封装MCP多芯片封装（Multi-Chip Package，MCP）是将两个或多个芯片封装在同一个封装内，形成一种更小、更集成化的封装方式。
在今天的电子产品中，MCP已经成为一种更加常见的封装方式。
本文将讨论MCP的特点、优势和应用。
MCP的特点和优势1.小尺寸高密度MCP封装方式将多个芯片封装在一个封装内，有效地降低了芯片的空间占用，使得整个芯片的体积更小、更紧凑。
同时，高度集成化的设计，使得MCP芯片可以用于一些空间较小的电子设备中。
2.高可靠性和稳定性MCP的封装方式还可以有效的降低芯片的热量而且降低芯片的使用温度，从而有效的提高芯片的可靠性和稳定性。
对于那些需要长时间运行的电子设备，使用MCP芯片可以有效的提高设备的使用寿命和稳定性，减少设备的维修和更换次数。
3.节省成本使用MCP封装可以节省封装占用的PCB面积，同时降低芯片的制造成本。
MCP芯片的生产线比单独生产多个芯片的生产线要简单和便捷，这使得MCP芯片的成本低廉，特别是对于大批量生产或定制化生产的芯片而言。
4.多功能集成MCP芯片的封装方式通过将各个芯片的功能集成在同一个封装内，使电子设备的制造更加简单和方便，节省了设计时间和成本。
MCP在不同领域的应用MCP芯片的应用涉及多个领域，如计算机、通信、医疗设备、军工等，以下是部分领域的应用案例。
1.计算机MCP芯片可用于计算机的主板、内存，存储、网络、声音等各个不同的部件上，实现对计算机系统的完整集成和逻辑控制。
同时，这些芯片也可以用于笔记本电脑、平板和便携式设备中，使设备更加小巧和轻便。
2.通信MCP芯片在通信领域的应用非常多，如手机、电视、游戏机、照相机等设备都可以使用MCP芯片。
MCP芯片可以集成各种通信模块，如WiFi、蓝牙、移动通信等，可以减少设备占用空间和加快设备通信速度，提供更加完整的通信功能。
3.医疗设备MCP芯片也被广泛应用于医疗设备领域，如血压计、心率监测器等设备中。
一文详解多芯片组件MCM技术
多芯片组件MCM（Mul TI-Chip Module）1 多芯片组件组成多芯片组件技术是为适应现代电子系统短，小，轻，薄和高速、高性能、高可靠性、低成本的发展方向二在PCB和SMT的基础上发展起来的新一代微电子封装与组装技术，是实现系统集成的有力手段。
多芯片组件是在高密度多层互连基板上，采用微焊接、封装工艺将构成电子电路的各种微型元器件(IC裸芯片及片式元器件)组装起来，形成高密度、高性能、高可靠性的微电子产品(包括组件、部件、子系统、系统)。
它是为适应现代电子系统短、小、轻、薄和高速、高性能、高可靠性、低成本的发展方向而在多层印制板(PCB)和表面安装技术(SMT)的基础上发展起来的新一代微电子封装与组装技术，是实现系统集成的有力手段。
随着技术的进展，关于多芯片组件的定义有了更多的理解：首先，MCM 的主要构成应当是集成度更高的 VLSI/ULSI/ASIC裸芯片，而非较低集成度的中小规模电路；其次，MCM 应以更高的速度、性能、可靠性以及更多的功能为目标，而非一般混合集成的降低重量和体积；最后，典型的 MCM 须满足上述的关于芯片面积、基板层数和引脚数目的要求。
图1.1是 MCM组件的一种基本结构示意图。
图 1.1 MCM组件结构从图上也可以看到MCM组件包括了芯片、基板、管壳或者高密度I/O 管脚。
从MCM的外表看，就是一个带由较多引出脚的壳体。
可以称之为模表1.1 MCM组件的组成2 多芯片组件分类MCM因使用的材料与工艺技术的不同，可以有不同的分类方式，其分类方法也因认识角度的不同而异。
根据多层互连基板的结构和工艺技术的不同，MCM大体上可分为三类：①层压介质MCM(MCM-L: La mi na te)；②陶瓷或玻璃瓷MCM(MCM-C: Ce ram ics)；③硅或介质材料上的淀积布线MCM(MCM-D: Deposi TI on)。
2.1 MCM-L（Mul TI-Chip Module-Laminate）图2.1 MCM-L Module封装实物与截面示意图MCM-L称之为L型（即叠层型）多芯片组件。
第四章 多芯片组件(MCM)
MCM的典型应用
MCM的焊球阵列（BGA）封装
• 层压板型多芯片组件（MCM-L）
MCM-L的优缺点
• 优点：生产量大，成品率高，成本低 可应用100MHz频率。 缺点：不容易采购已知好芯片（KGD） 聚合物基片与硅芯片热不匹配。
陶瓷型多芯片组件（MCM-C）
• 两种类型片组件（MCM-D） • 导体（金、银、铜等）布线在真空中沉积。 • 基片：氧化铝、氮化铝、硅、聚合物等。
第四章 多芯片组件（MCM）
4.1 多芯片模块概念与分类
• 多芯片组件(MCM)概念
多芯片组件(MCM)的分类
多芯片组件(MCM)的特点
多芯片组件(MCM)基片材料
多芯片组件(MCM)导体材料
多芯片组件(MCM)的组装技术
• 芯片与基板的连接技术
• 芯片与基板的电气连接
• 基板与封装外壳的连接技术
多芯片封装技术
多芯片封装技术
多芯片封装技术可以提供更高的集成度和性能，同时减小封装体积和功耗。它在移动设备 、无线通信、计算机、消费电子、汽车电子等领域得到广泛应用。然而，多芯片封装技术也 面临着封装复杂性、互连可靠性和热管理等挑战，需要综合考虑设计、制造和测试等方面的 问题。
多芯片封装技术
多芯片封装技术（Multi-Chip Package，MCP）是一种集成电路封装技术，它将多个芯 片集成在一个封装中。这种封装技术可以在一个封装内实现多个功能模块的集成，提高集成 度和性能，同时减小封装体积和功耗。
多芯片封装技术通常包括以下几种形式：
1. 多芯片模块（Multi-Chip Module，MCM）：在一个封装中集成多个芯片，每个芯片 可以是不同的功能模块，如处理器、存储器、传感器等。这些芯片通过高密度互连技术（如 焊球、焊盘、线缆等）进行连接。MCM可以提供高速、高带宽的数据传输和低延迟的通信。
多芯片封装技术
2. 堆叠封装（Stacked Package）：将多个芯片堆叠在一起，形成一个垂直的结构。每个 芯片可以是不同的功能模块，通过封装内的互连技术进行连接。堆叠封装可以实现更高的集 成度和更小的封装体积，同时提高芯片之间的通信速度和带宽。
3. 系统级封装（System-in-Package，SiP）：将多个芯片和其他组件（如电容器、电感 器、滤波器等）集成在一个封装中，形成一个完整的功能模块。SiP可以实现更高Байду номын сангаас集成度和 更小的封装体积，同时提供更好的电磁兼容性和热管理。
功率模块封装技术
功率模块封装技术功率模块封装技术是将功率电子设备（如功率半导体器件、散热器等）进行封装以达到保护、散热和连接电路的目的。
以下是一些常见的功率模块封装技术：1.多芯片模块封装（MCM）：MCM技术是将多个功率器件（如晶体管、二极管等）和其他电子组件（如电感、电容等）集成在同一封装中。
这种封装方式具有高集成度和小封装尺寸的优点，能够提供更高的功率密度和更好的电热性能。
2.厚膜集成电路（HTCC）封装：HTCC封装是一种利用陶瓷基板进行封装的技术。
它使用陶瓷基板作为功率模块的载体，通过厚膜技术将功率器件和其他电子元件集成在陶瓷基板上。
HTCC封装具有良好的散热性能、耐高温和高电压的特点，适用于高功率和高频率应用。
3.薄膜封装技术：薄膜封装是将功率电子器件通过薄膜封装在基底上的技术。
薄膜封装可以提供更小的封装尺寸和更好的散热性能。
常见的薄膜材料包括有机瓦楞纸板（OPCB）、聚酰亚胺（PI）膜等。
4.直插式封装（DIP）：DIP封装是一种传统的封装技术，适用于中低功率的应用。
功率器件通过导线插入直插式封装的孔中，然后通过焊接固定。
DIP封装具有良好的耐压性能和便于维修的特点，但功率密度相对较低。
5.表面贴装封装（SMT）：SMT封装是一种现代化的封装技术，适用于小型、低功耗电子设备。
制造工艺简单，通过把功率电子器件直接贴附在印刷电路板（PCB）的表面上，并通过焊接连接。
SMT封装具有封装尺寸小、重量轻、制造成本低等优点。
这些封装技术可以根据功率模块的具体需求和应用领域进行选择。
不同的封装技术在功率密度、散热性能、尺寸、制造成本等方面有差异，并适用于不同功率范围的应用需求。
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一、多芯片组件（MCM）认知 • 基本特点： MCM是高密度组装产品，芯片面积占 基板面积至少20%以上，互连线长度极大缩 短，封装延迟时间缩小，易于实现组件高 速化。 MCM的多层布线基板导体层数应不少 于4层，能把模拟电路、数字电路、功率器 件、光电器件、微波器件及各类片式化元 器件合理而有效地组装在封装体内，形成 单一半导体集成电路不可能完成的多功能 部件、子系统或系统。使线路之间的串扰 噪声减少，阻抗易控，电路性能提高。
一、多芯片组件（MCM）认知 • 基本特点： MCM避免了单块IC封装的热阻、引线及 焊接等一系列问题，使产品的可靠性获得 极大提高。 MCM集中了先进的半导体IC的微细加工 技术，厚、薄膜混合集成材料与工艺技术， 厚膜、陶瓷与PCB的多层基板技术以及 MCM电路的模拟、仿真、优化设计、散热 和可靠性设计、芯片的高密度互连与封装 等一系列新技术。
多芯片组件（MCM）技术
机电学院 2013.03.21
一、多芯片组件（MCM）认知
• 概念：
多芯片组件,英文缩写 MCM( Multi-Chip Module)—— 是继表面安装技术后，在微电 子领域出现的一项最引人瞩目 的新技术，是将多块半导体裸 芯片组装在一块布线基板上的 一种封装技术。其与混合集成 电路产品并没有本质的区别， 只不过多芯片组件具有更高的 性能、更多的功能和更小的体 积，可以说多芯片组件属于高 级混合集成电路产品。
二、多芯片组件（MCM）分类 • 3D-MCM
通常所说的多芯片组件是指二维MCM，它的 所有元器件布置在一个平面上。随着微电子技术 的进一步发展，芯片的集成度大幅度提高， 对封 装的要求也更加严格，2D - MCM的缺点也逐渐暴 露出来。目前，2D - MCM 组装效率最高可达85%， 已接近二维组装的理论极限。为了改变这种状况， 三维的多芯生组件(3D - MCM) 应运而生，其最高 组装效率可达200%。3D - MCM是指元器件除在x y平面上展开外，还在垂直方向(z方向) 上排列。
二、多芯片组件（MCM）分类
与2D-MCM相比，3D - MCM 具有以下的优越性：
• 系统体积缩小10倍以上，重量减轻6倍以上； • 芯片间的互连更短，减小信号传输延迟时间和信号 噪声，降低功耗； • 组装效率达200%，有望实现多功能系统封装； • 更高的集成度，减少外部连接点数可靠性提高。
封装效率比较图
在过去30年通孔插装 的印刷电路板和高密度封 装。图 中可看出，10～20 μm 细 线宽情况下能够获得 60%～70% 效率，而对于 3D - MCM技术在50～ 300μm 线宽下就可以获得 100% 的效率。
三、芯片贴装技术
多芯片组件的芯片贴装是实现半导体器件和 元件与MCM 基板的机械连接和电气互连。这种组 装可通过两个独立的操作进行；也可同时完成。 下图为三种占主导地位的贴装方法，丝焊、倒装 焊和载带自动焊。
二、多芯片组件（MCM）分类 • MCM-C
共烧陶瓷多芯片组件则以共烧陶瓷混合电路技术发展为基 础。相比于叠层MCM ，陶瓷MCM 需要附加工艺步骤，包括在 介质层上铺设导体图形的薄膜印刷技术。制备足够的布线层数 以实现需要的互连设计，同时还要保证基板的良好机械性能。 介质层打孔形成通孔，通孔会被导体材料填实起到连接上下层 的电学互连。陶瓷上印制电阻材料可获得所需要的电阻值的电 阻，通过微调技术对其进行阻值修正。 印制好的陶瓷层在其他层叠加前要在烘箱中烘干。所有印刷 完毕的陶瓷层叠放在一起，在一个设定温度环境下烧结成一个 完整的多层布线。依烧结温度可分为高温共烧陶瓷(HTCC)和低 温共烧陶瓷(LTCC)。MCM - C自1979年由IBM应用到计算机中后， 发展相当迅速、广泛，应用领域已涉及到模拟电路、数字电路、 混合电路以及微波器件。
MCM 结构示意及技术领域
二、多芯片组件（MCM）分类
多芯片组件的分类，国际上通常采用美 国电子电路互连和封装协会( IPC )提出的M CM 分类方式，将MCM分为三个基本类型， 即MCM-L ( 叠层多芯片组件) 、MCM-C ( 共 烧陶瓷多芯片组件)与MCM-D(淀积多芯片 组件) 。
MCM 分类与比较
二、多芯片组件（MCM）分类 • MCM-L 叠层MCM是基于传统印刷电路板的方 法发展而来，将导体铜材料和绝缘介质材 料三明治式夹在一起通过腐蚀、打孔、镀 涂等工艺提供一种可以实现互连的多层布 线结构，作为此类MCM的基板。
在基板制作过程中，该技术已可预先埋固定 阻值的电阻、电容和电感的元件在介质层中。 MCM - L制造工艺较成熟、生产成本较低。但因 芯片的安装方式和基板的结构所限，更高密度化 则不容易实现。MCM - L组成结构也将其限制在 非长期可靠性和极限环境条件下的应用。
二、多芯片组件（MCM）分类 • MCM-D
MCM - D是一类在Si、陶瓷或金属基板上采用薄膜工艺 形成高密度互连布线的MCM。MCM - D的基材可以是硅、 铝、氧化铝或氮化铝。典型的线宽25微米，线中心距50微米。 层间通道在10到50微米之间。低介电常数材料二氧化硅、聚 酰亚胺或BCB常用作介质来分隔金属层，介质层要求薄，金 属互连要求细小且保持适当阻抗。 MCM - D属多芯片组件中高端产品，适用于组装密度高、 体积小、高速信号传输和处理系统。IBM390/ES9000、 NECSX3等超级计算机、工作站以及德国宇航公司研制的微 波发射/ 接受雷达组件都是MCM - D典型的应用实例。
一、多芯片组件（MCM）认知 • 基本特点： MCM 组装的是超大规模集成电路和专 用集成电路的裸片，而不是中小规模的集 成电路，技术上MCM追求高速度、高性能、 高可靠和多功能，而不像一般混合IC 技术 以缩小体积重量为主。 MCM 是将多块未封装的IC 芯片高密度 安装在同一基板上构成的部件，省去了IC 的封装材料和工艺，节约了原材料，减少 了制造工艺，缩小了整机／组件封装尺寸 和重量。