摘 要：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，我國(guó)微電子工業(yè)也迅速發(fā)展，對(duì)微電子封裝技術(shù)的研究也如火如荼。本文重點(diǎn)研究微電子封裝技術(shù)的發(fā)展，介紹了微電子封裝技術(shù)的發(fā)展歷程，以及當(dāng)下較為廣泛應(yīng)用的微電子封裝技術(shù)，對(duì)微電子發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行研究，提出微電子封裝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：微電子封裝；封裝技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN405 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2018）08-0052-02

Abstract：With the development of modern science and technology，Chinas microelectronics industry is developing rapidly，and the research of microelectronic packaging technology is also in rising. This paper focuses on the development of microelectronic packaging technology，introduces the development process of microelectronic packaging technology，and the more widely used microelectronic packaging technology，studies the challenges of microelectronic development，and puts forward the development trend of microelectronic packaging technology.

Keywords：microelectronics packaging；packaging technology

0 引 言

當(dāng)下，微電子工業(yè)迅速發(fā)展，微電子產(chǎn)品已經(jīng)涉及到我們生活中的方方面面，信息行業(yè)、通訊行業(yè)、能源行業(yè)等都離不開微電子技術(shù)，而在微電子技術(shù)中，微電子封裝技術(shù)是微電子技術(shù)中的核心。

1 封裝技術(shù)的發(fā)展過程

縱觀微電子封裝技術(shù)的發(fā)展，共經(jīng)歷了三個(gè)階段。

第一階段時(shí)間在上世紀(jì)70年代后期，微電子封裝技術(shù)主要以插裝型為主。此項(xiàng)技術(shù)主要依靠雙列直插封裝技術(shù)（DIP），主要的應(yīng)用方向?yàn)槟Ｋ芰稀訅禾沾煞庋b等等。此項(xiàng)技術(shù)具有操作方便、可靠性較高、封裝尺寸小等特點(diǎn)，但是所用的器件成本較高，尤其是印刷線路板PWB，這一問題也阻礙了插裝型封裝技術(shù)的發(fā)展。

第二階段時(shí)間在上世紀(jì)80年代，封裝技術(shù)引入了表面安裝焊接技術(shù)，SM封裝。為滿足更高密度的需求，出現(xiàn)了一種新的封裝系列，即封裝四邊都帶翼型引線的四邊引線扁平封裝。

第三階段的時(shí)間在上世紀(jì)90年代，伴隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，LSI，VLSI，ULSI的出現(xiàn)和應(yīng)用，IO引腳數(shù)迅速增加，對(duì)集成電路的封裝提出了新的要求。90年代后期，新的封裝技術(shù)在市場(chǎng)的推動(dòng)下不斷研發(fā)，市場(chǎng)上相繼出現(xiàn)了體積更加小的芯片尺寸封裝（CSP），與此同時(shí)，多芯片組件得到了快速發(fā)展，封裝技術(shù)正在朝向體積小、功率低、密度高的方向發(fā)展。

近年來，我國(guó)的微電子封裝技術(shù)發(fā)展迅速，目前，有關(guān)封裝技術(shù)的研究所就已經(jīng)達(dá)到33家，封裝技術(shù)的研究人員達(dá)到2000人，其中技術(shù)人員達(dá)到1000人，這些也推動(dòng)了我國(guó)封裝技術(shù)朝向更好的方向發(fā)展。

2 微電子封裝技術(shù)種類

目前，占市場(chǎng)主流的新型微電子封裝技術(shù)，主要包括焊球陣列封裝（BGA）、芯片尺寸封裝（CSP）、原片級(jí)封裝（WLP）、三位封裝（3D）和系統(tǒng)封裝（SIP）等項(xiàng)技術(shù)。

2.1 焊球陣列封裝（BGA）

BGA是上世紀(jì)90年代開始發(fā)展的新型微電子封裝技術(shù)，此技術(shù)展現(xiàn)了以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。一是電性能優(yōu)越，BGA采用的是焊球，摒棄了傳統(tǒng)的引線，引出路徑短，這樣可以減少延遲。二是封裝的密度更加高。焊球的方式是在整個(gè)平面進(jìn)行排列，在面積同等的情況下，引腳數(shù)量會(huì)更加多。例如邊長(zhǎng)為31mm的BGA，當(dāng)焊球節(jié)距為1mm時(shí)有900只引腳。三是安裝可靠，安裝可靠主要體現(xiàn)在BGA的節(jié)距設(shè)置上，通常情況下，BGA的節(jié)距設(shè)置為1.4mm、1.37mm。

2.2 芯片尺寸封裝（CSP）

CSP的發(fā)展歷史和BGA相同，是同一個(gè)時(shí)期的產(chǎn)生技術(shù)，兩者在技術(shù)本質(zhì)上區(qū)別不大，美國(guó)著名科學(xué)家指出，當(dāng)焊球節(jié)間距在lmm以上可視為BGA，在lmm以下可視為CSP。CSP也有著自身突出的優(yōu)點(diǎn)：一是芯片的尺寸更加小，實(shí)現(xiàn)超小型封裝。二是電熱性能優(yōu)良，密度高，三是安裝便捷靈活，方便安裝與更換。隨著CSP技術(shù)的不斷成熟，CSP也出現(xiàn)了一系列種類。

2.3 3D封裝

3D封裝技術(shù)在種類上可以分為三大類。一是埋置型3D封裝，其結(jié)構(gòu)是在基板的內(nèi)部或者布線的夾層中埋置器件，在最上層再貼裝SMC和SMD，這種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)立體封裝。二是有源基板型3D封裝，就是在源基板上進(jìn)行多層次的布線，然后在最上層貼裝SMC和SMD，這種結(jié)構(gòu)也可以構(gòu)成立體封裝。第三種是疊層型3D封裝，此項(xiàng)技術(shù)是在2D封裝技術(shù)的基礎(chǔ)上，將多個(gè)芯片、圓片等進(jìn)行層疊銜接，在結(jié)構(gòu)上形成立體封裝。這三種3D封裝，其發(fā)展最快、前景最好的是第三種封裝技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用在手機(jī)產(chǎn)品上，在增加手機(jī)功能的同時(shí)減少封裝厚度。

2.4 系統(tǒng)封裝（SIP）

從作用上分析，SIP封裝技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)了電子整機(jī)系統(tǒng)。SIP采用單一的芯片封裝，其主要的特點(diǎn)體現(xiàn)在四個(gè)方面。一是制造成本相對(duì)較低，采用的器件為商用元器件。二是采用SIP封裝技術(shù)的產(chǎn)品，其市場(chǎng)周期比較短。三是SIP封裝技術(shù)靈活性較強(qiáng)，在技術(shù)上也比較容易實(shí)現(xiàn)。市場(chǎng)上典型的SIP產(chǎn)品為單級(jí)集成模塊，其封裝效率、可靠性等方面都比市場(chǎng)上其他產(chǎn)品要高。目前，SIP技術(shù)尚不完善，但是有著廣闊的市場(chǎng)前景。

3 微電子封裝的發(fā)展趨勢(shì)

微電子封裝技術(shù)在發(fā)展的過程中也面臨著一定的挑戰(zhàn)，例如，在一段時(shí)期內(nèi)，封裝技術(shù)發(fā)展停滯，6～64根引線的扁平和雙列式封裝，基本上可以滿足所有集成電路的需要，封裝技術(shù)沒有新的發(fā)展。但是隨著新的市場(chǎng)需求的不斷變化，新的封裝材料也在不斷研發(fā)，微電子封裝技術(shù)還會(huì)有更好的發(fā)展。未來微電子封裝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)大體有以下幾個(gè)方面。

一是表面安裝形式的封裝技術(shù)仍然不會(huì)被淘汰。這種安裝封裝方式是將片式載體封裝，符合商場(chǎng)是整機(jī)系統(tǒng)的要求。目前電子產(chǎn)品正在朝向小型化發(fā)展，其重量也在變輕，這一特點(diǎn)就要求在組裝整機(jī)時(shí)要采用的器件為片式，讓器件平貼在焊料膏的印制線路板焊盤上，然后通過焊接的方式將其固定，這種方式縮小了電子產(chǎn)品的體積，也減輕了其重量，提高了產(chǎn)品性。

二是封裝技術(shù)將密度更高、體積更小、引線更多。雖然電子產(chǎn)品越來越小型化，但是市場(chǎng)上超大規(guī)模的集成電路仍然占據(jù)半壁江山，其面積可達(dá)到7mm×7mm，這給封裝技術(shù)帶來挑戰(zhàn)，引出端已經(jīng)高達(dá)數(shù)百個(gè)之多，同時(shí)還要求低耗能、高速度。這些問題都是封裝技術(shù)急需要解決的，目前，很多研究者已經(jīng)在研究開發(fā)高純度、低應(yīng)力、高密度的封裝技術(shù)，以解決超大規(guī)模集成電路的封裝難題。若想要減少封裝時(shí)的體積，增加引線，最有效的辦法就是減少引線之間的距離。例如市場(chǎng)上一個(gè)40線的雙列式封裝其封裝面積要比68線大25%左右，其原因就在于引線距離。通常情況下，引線的間距為1.00mm，如果能夠?qū)⑦@個(gè)間距縮減為0.80mm，甚至是0.5mm，那么其封裝面積也會(huì)大大減小。但是不可否認(rèn)，引線間距減少，也會(huì)出現(xiàn)新的技術(shù)問題，例如，間距減小就會(huì)給絕緣電阻和分布電容帶來壓力。未來，為了更好的發(fā)展，勢(shì)必要解決這一問題。

三是塑料封裝仍是微電子封裝主要使用的技術(shù)。塑料封裝有著明顯的優(yōu)勢(shì)，其技術(shù)成本低、方法簡(jiǎn)單、功能顯著。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在目前微電子封裝中，86%以上都是采用塑料封裝的方式。塑料封裝也有著明顯的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在密封性差，屬于非氣密。這個(gè)缺點(diǎn)導(dǎo)致了其防潮性差，也容易受到離子的影響。同時(shí)熱穩(wěn)定性差，無法對(duì)電磁波進(jìn)行屏蔽，容易受到干擾。這些問題也讓此技術(shù)的使用范圍受到局限性，一些高可靠性的微電子產(chǎn)品不易使用這種技術(shù)。針對(duì)這些不足，市場(chǎng)上對(duì)此項(xiàng)技術(shù)也有所改進(jìn)，大大提高了其穩(wěn)定性，其市場(chǎng)前景依然很廣闊。

四是直接粘結(jié)樣式的封裝形式將會(huì)有更快發(fā)展，微電子封裝技術(shù)先是插入式，隨后發(fā)展成為表面安裝式。隨著市場(chǎng)的不斷變化，粘結(jié)式這種方式更能夠迎合人們的使用習(xí)慣，目前在市場(chǎng)上也占據(jù)了很大份額。有國(guó)際學(xué)者預(yù)測(cè)，直接粘結(jié)式封裝技術(shù)將從1990年的17%上升到2017年的32%。

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作者簡(jiǎn)介：周泰（1997-），男，漢族，本科在讀。研究方向：微電子科學(xué)與工程。