电子封装的技术范文

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篇1

一、微电子三级封装

 

谈到微电子封装，首先我们要叙述一下三级封装的概念。一般说来，微电子封装分为三级。所谓一级封装就是在半导体圆片裂片以后，将一个或多个集成电路芯片用适宜的封装形式封装起来，并使芯片的焊区与封装的外引脚用引线键合(WB)、载带自动键合(TAB)和倒装芯片键合(FCB)连接起来，使之成为有实用功能的电子元器件或组件。一级封装包括单芯片组件(SCM)和多芯片组件(MCM)两大类，也称芯片级封装。二级封装就是将一级微电子封装产品连同无源元件一同安装到印制板或其它基板上，成为部件或整机，也称板级封装。三级封装就是将二级封装的产品通过选层、互连插座或柔性电路板与母板连结起来，形成三维立体封装，构成完整的整机系统，也称系统级封装。所谓微电子封装是个整体的概念，包括了从一极封装到三极封装的全部技术内容。在国际上，微电子封装是一个很广泛的概念，包含组装和封装的多项内容。微电子封装所包含的范围应包括单芯片封装(SCM)设计和制造、多芯片封装(MCM)设计和制造、芯片后封装工艺、各种封装基板设计和制造、芯片互连与组装、封装总体电性能、机械性能、热性能和可靠性设计、封装材料、封装工模夹具以及绿色封装等多项内容。

 

二、微电子封装技术的发展

 

(一)焊球阵列封装(BGA)

 

BGA主要有四种基本类型：PBGA、CBGA、CCGA和TBGA，一般都是在封装体的底部连接着作为I/O引出端的焊球阵列。这些封装的焊球阵列典型的间距为1.0mm、1.27mm、1.5mm，焊球的铅锡组份常见的主要有63Sn/37Pb和90Pb/10Sn两种，焊球的直径由于目前没有这方面相应的标准而各个公司不尽相同。从BGA的组装技术方面来看，BGA有着比QFP器件更优越的特点，其主要体现在BGA器件对于贴装精度的要求不太严格，理论上讲，在焊接回流过程中，即使焊球相对于焊盘的偏移量达50%之多，也会由于焊料的表面张力作用而使器件位置得以自动校正，这种情况经实验证明是相当明显的。其次，BGA不再存在类似QFP之类器件的引脚变形问题，而且BGA还具有相对QFP等器件较良好的共面性，其引出端间距与QFP相比要大得多，可以明显减少因焊膏印刷缺陷导致焊点“桥接”的问题;另外，BGA还有良好的电性能和热特性，以及较高的互联密度。BGA的主要缺点在于焊点的检测和返修都比较困难，对焊点的可靠性要求比较严格，使得BGA器件在很多领域的应用中受到限制。

 

(二)芯片尺寸封装(CSP)

 

CSP的定义是LSI芯片封装面积小于或等于LSI芯面积的20%的封装称为CSP。

 

由于许多CSP采用BGA的形式，所以最近两年封装界权威人士认为焊球节距大于等于1mm的为BGA，小于1mm的为CSP。由于CSP具有更突出的优点①近似芯片尺寸的超小型封装②保护裸芯片③电、热性优良④封装密度高⑤便于测试和老化⑥便于焊接、安装和修整更换。由于CSP正在处于蓬勃发展阶段，因此，它的种类有限多如刚性基板CSP柔性基板CSP、引线框架型CSP、微小模塑型CSP、焊区阵列CSP、微型BGA、凸点芯片载体(BCC)、QFN型CSP、芯片迭层型CSP和圆片级CSP(WLCSP)等.CSP的引脚节距一般在1.0mm以下，有1.0mm、0.8mm、 0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm和0.25mm等。

 

(三)系统封装(SIP)

 

实现电子整机系统的功能，通常有两个途径。一种是系统级芯片(SystemonChip)，简称SOC。即在单一的芯片上实现电子整机系统的功能;另一种是系统级封装(Systeminpackage)，简称SIP。即通过封装来实现整机系统的功能。从学术上讲，这是两条技术路线，就象单片集成电路和混合集成电路一样，各有各的优势，各有各的应用市场。在技术上和应用上都是相互补充的关系，作者认为，SOC应主要用于应用周期较长的高性能产品，而SIP主要用于应用周期较短的消费类产品。

 

SIP是使用成熟的组装和互连技术，把各种集成电路如CMOS电路、GaAs电路、SiGe电路或者光电子器件、MEMS器件以及各类无源元件如电容、电感等集成到一个封装体内，实现整机系统的功能。主要的优点包括①采用现有商用元器件，制造成本较低②产品进人市场的周期短③无论设计和工艺，有较大的灵活性④把不同类型的电路和元件集成在一起，相对容易实现。美国佐治亚理工学院PRC研究开发的单级集成模块简称SLIM，就是SIP的典型代表，该项目完成后，在封装效率、性能和可靠性方面提高10倍，尺寸和成本较大下降。到2010年预期达到的目标包括热密度达到100W/cm2;元件密度达到5000/cm2;I/O密度达到3000/cm2.

 

尽管SIP还是一种新技术，目前尚不成熟，但仍然是一个有发展前景的技术，尤其在中国，可能是一个发展整机系统的捷径。

 

三、思考

 

面对世界蓬勃发展的微电子封装形势，分析我国目前的现状，我们必须深思一些问题。

 

(一)微电子封装与电子产品密不可分，已经成为制约电子产品乃至系统发展的核心技术，是电子行业先进制造技术之一，谁掌握了它，谁就将掌握电子产品和系统的未来。

 

(二)微电子封装必须与时俱进才能发展。国际微电子封装的历史证明了这一点。我国微电子封装如何与时俱进当务之急是研究我国微电子封装的发展战略，制订发展规划。二是优化我国微电子封装的科研生产体系。三是积极倡导和大力发展属于我国自主知识产权的原创技术。

 

(三)高度重视微电子三级封装的垂直集成。我们应该以电子系统为龙头，牵动一级、二级和三级封装，方能占领市场，提高经济效益，不断发展。我们曾倡议把手机和雷达作为技术平台发展我国的微电子封装，就是出于这种考虑。

 

篇2

一、微电子封装的发展历程

IC封装的引线和安装类型有很多种，按封装安装到电路板上的方式可分为通孔插入式（TH）和表面安装式（SM），或按引线在封装上的具体排列分为成列、四边引出或面阵排列。微电子封装的发展历程可分为三个阶段：第一阶段：上世纪70 年代以插装型封装为主，70 年代末期发展起来的双列直插封装技术（DIP）。第二阶段：上世纪80 年代早期引入了表面安装（SM）封装。比较成熟的类型有模塑封装的小外形（SO）和PLCC 型封装、模压陶瓷中的Cerquad、层压陶瓷中的无引线式载体（LLCC）和有引线片式载体（LDCC）。PLCC，Cerquad，LLCC和LDCC都是四周排列类封装， 其引线排列在封装的所有四边。第三阶段：上世纪90 年代， 随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用，LSI，vLSI，uLSI相继出现， 对集成电路封装要求更加严格，i/o引脚数急剧增加， 功耗也随之增大， 因此， 集成电路封装从四边引线型向平面阵列型发展，出现了球栅阵列封装（BGA），并很快成为主流产品。

二、新型微电子封装技术

（一）焊球阵列封装（BGA）

阵列封装（BGA）是世界上九十年代初发展起来的一种新型封装。BGA封装的i/o端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，BGA技术的优点是：i/o引脚数虽然增加了，但引脚间距并没有减小反而增加了，从而提高了组装成品率；虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能；厚度和重量都较以前的封装技术有所减少；寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高；组装可用共面焊接，可靠性高。

这种BGA的突出的优点：1.电性能更好：BGA用焊球代替引线，引出路径短，减少了引脚延迟、电阻、电容和电感；2.封装密度更高；由于焊球是整个平面排列，因此对于同样面积，引脚数更高。例如边长为31mm的BGA，当焊球节距为1mm时有900只引脚，相比之下，边长为32mm，引脚节距为0.5mm的qfp只有208只引脚；3.BGA的节距为1.5mm、1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm和0.5mm，与现有的表面安装工艺和设备完全相容，安装更可靠；4.由于焊料熔化时的表面张力具有 “自对准”效应，避免了传统封装引线变形的损失，大大提高了组装成品率；5.BGA引脚牢固，转运方便；6.焊球引出形式同样适用于多芯片组件和系统封装。因此，BGA得到爆炸性的发展。BGA因基板材料不同而有塑料焊球阵列封装（pBGA），陶瓷焊球阵列封装（cBGA），载带焊球阵列封装（tBGA），带散热器焊球阵列封装（eBGA），金属焊球阵列封装（mBGA），还有倒装芯片焊球阵列封装（fcBGA）。PQFP可应用于表面安装，这是它的主要优点。

（二）芯片尺寸封装（CSP）

CSP（chip scale package）封装，是芯片级封装的意思。CSP封装最新一代的内存芯片封装技术，其技术性能又有了新的提升。CSP封CSP封装装可以让芯片面积与封装面积之比超过1：1.14，已经相当接近1：1的理想情况，绝对尺寸也仅有32平方毫米，约为普通的BGA的1/3，仅仅相当于tSOp内存芯片面积的1/6。与BGA封装相比，同等空间下CSP封装可以将存储容量提高三倍。

芯片尺寸封装（CSP）和BGA是同一时代的产物，是整机小型化、便携化的结果。LSI芯片封装面积小于或等于LSI芯片面积120%的封装称为CSP。由于许多CSP采用BGA的形式，所以最近两年封装界权威人士认为，焊球节距大于等于lmm的为BGA，小于lmm的为CSP。由于CSP具有更突出的优点：1.近似芯片尺寸的超小型封装；2.保护裸芯片；3.电、热性优良；4.封装密度高；5.便于测试和老化；6.便于焊接、安装和修整更换。

一般地CSP，都是将圆片切割成单个IC芯片后再实施后道封装的，而wlCSP则不同，它的全部或大部分工艺步骤是在已完成前工序的硅圆片上完成的，最a后将圆片直接切割成分离的独立器件。CSP封装内存芯片的中心引脚形式有效地缩短了信号的传导距离，其衰减随之减少，芯片的抗干扰、抗噪性能也能得到大幅提升。CSP技术是在电子产品的更新换代时提出来的，它的目的是在使用大芯片（芯片功能更多，性能更好，芯片更复杂）替代以前的小芯片时，其封装体占用印刷板的面积保持不变或更小。

wlCSP所涉及的关键技术除了前工序所必须的金属淀积技术、光刻技术、蚀刻技术等以外，还包括重新布线（RDL）技术和凸点制作技术。通常芯片上的引出端焊盘是排到在管芯周边的方形铝层，为了使WLP适应了SMt二级封装较宽的焊盘节距，需将这些焊盘重新分布，使这些焊盘由芯片周边排列改为芯片有源面上阵列排布，这就需要重新布线（RDL）技术。

三、微电子封装技术的发展趋势

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传统文人画讲究意境，所谓诗情画意、画外之音，莫不与意境息息相关。意境美，为一种说不出道不明的朦胧美。意境的创造，是对画家聪明才华及情怀的考验。宋以来文人论画，强调多读书，多游历名山大川，其目的就是要通过这两条途径磨练塑造人的气质、胸襟、情感、趣味，使画家成为高雅的作者，方能创作出具有不凡的、美的意境的作品。早在元代时期，赵孟頫标榜“古意”，谓“若无古意，虽工无益”，从文人的审美情趣出发，提倡继承唐与北宋绘画，重视神韵，追求清新朴素的画风，反对宋代院画过分追求纤巧与形似；“石如飞白木如箱，写竹还应八分通；若有人会此，方知书画本来同”，可见，他还强调书法与绘画的关系，将书法用笔进一步引用到绘画中，加强艺术感染力。而将时间定位到民国时期，丰子恺作为中国现代装帧设计的先行者，他的观点与赵孟頫不谋而合，继承了文人画的衣钵。

丰子恺擅长在作品中表现意境，这种意境在他的众多作品中可感悟到。《人散后，一钩新月天如水》是1924年丰子恺为朱自清和俞平伯主编的期刊《我们的七月》中所配的插图，画中以疏朗的笔墨表现了上卷的竹帘、廊边的小桌、零星分布的茶壶、茶杯和一弯新月，整幅画作散发出仙境一般的闲情逸致，使观者感到无限的美感。1933年，丰子恺为《西湖漫拾》封面所做的设计极为简约，通过草草数笔的勾勒，残垣的小桥、层叠的峰峦、粼粼的波光、飘荡的小船、高悬的皓月便跃然纸上，装饰性的构图衬托出书名的雅致。丰子恺是一个拥有浓厚传统文人气质的学者，除漫画外，他在书法、散文方面也有很高的造诣，品读他设计的书籍装帧作品，可体悟到中国传统文化的意境追求。丰子恺采用了古代文人画中诗、书、画的表达形式，他的作品，运用流畅的一笔式抒情漫画，使用传统的毛笔勾勒，人物造型简单概括，同时又不失神韵，虽然很多作品并无对人物五官面貌进行细致刻画，但仅寥寥数笔，便形神兼备、活灵活现，体现出东方式的朴素典雅。如《醉里》（1928年商务印书馆初版，罗黑芷著）的封面采用左右式构图，画中描绘了一个仰坐的醉汉形象，画中人物侧仰着身子，慵懒地斜靠后方，整个人的身体呈现出135度的钝角，画中并未对人物的神情进行深入刻画，从其仰起的面庞、倾斜的身体、后置的碎发可以看出这个人已经酩酊大醉了。丰子恺寥寥数笔的体态描绘极为传神。为考虑版式的整体统一，丰子恺的设计很少直接运用花哨的印刷字体，常选择自己独特的丰式书法作为封面字体，使设计更加庄重、典雅、质朴。《云霓》这本书，丰子恺完全用字体进行设计，构图上模仿古籍的装帧式样，将书籍信息分为三组进行安排，最上方为方块状的“子恺漫画”，中间将书名云霓放大处理后呈长条状，而落款处采用名字的缩写“TK”呈印章状，最终勾勒出长方形框，将信息全部收纳其中，古朴典雅、简洁清晰。

丰子恺的书籍装帧艺术中流露着诗画般的意境，不断散发出云卷云舒的淡定从容，这是他文人心境的一种体现。中国古代文人讲究内在美的锤炼，渊博的学识、高贵的品格、丰富的生活阅历方能铸造真知灼见。丰子恺总是采用言简意赅却具有传统韵味的线条表现他对书籍装帧艺术的理解。《踪迹》是朱自清的诗与散文集，由丰子恺设计的封面中，一张窄幅的竖幅海景图，斜着的几朵白云跳出画面，两只海鸥沿着海平面低飞，层层浪花错落有致，处处彰显着纯净、柔软与平和，整个页面布局紧密，将视觉中心放在页面的右侧，区区尺幅却情韵深厚，这种风格一直延续在他的艺术生涯中，以至于观者一接触到他的作品，便被其中的淡定从容所感染，有时忽略了他作品中提出的尖锐的社会问题。

文人画自元代以来成为中国画坛的主流形态，然而随着民族意识的高涨，不少文化先驱，如鲁迅在其言论与著作中对写意的文人画多有批评，原因很复杂，主要因为这一时期的社会形态需要带有启蒙作用、与社会生活密切相联系的美术。相对来说，传统文人画在直接反映现实生活方面显得有些“无能为力”。二三十年代的进步文坛普遍要求作品反映时代性与战斗性，一向温和的丰子恺也将题材扩大到了现实生活的层面，表现出强烈的爱与憎。品味他的封面、插画、扉页与题画作品，常会在不经意间读到生活中的众生百态、饥饱寒苦，也许这正是处于风雨飘摇的年代文人们寄情于画抒发愤懑的一种方式。1926年，《中国青年》5月刊邀丰子恺为“五卅纪念专号”设计封面，丰子恺在画面中央画出一座被云雾环绕的宝塔，塔顶射入了一支箭，这幅画源自唐朝射塔矢志的故事，寓意革命青年铭记悲痛，号召有为青年为了民族的解放立志发奋图强，具有浓厚的爱国主义情怀。同样，在之后的6月刊上，丰子恺描绘了一个小小少儿郎骑着战马奔赴战场的形象，处处体现作为新时期知识分子对国家命运的牵挂。对于那些生活在战乱时代的青年人来说，这类题材无疑起到了及时宣传和鼓动的重要作用。

丰子恺用装饰性构图和漫画的笔法装饰书籍，继承了文人画的写意性与抒情性，其作品中充满了文人士大夫的精神境界与审美情趣。更难能可贵的是，丰子恺将社会生活的题材也纳入了书籍装帧艺术中，使他的作品更具有时代风貌与生活趣味，增加了传统文化的魅力。

参考文献：

[1]中央美术学院教研室.中国美术简史[M].北京：高等教育出版社，1990.

[2]吴浩然.丰子恺装帧艺术选[M].济南：齐鲁书社，2010.

[3]邵大箴.艺术格调[M].济南：山东美术出版社，2002.

[4]葛路.中国绘画美学范畴体系[M].北京：北京大学出版社，2009.

[5]吕澎.20世纪中国艺术史[M].北京：北京大学出版社，2009.

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2国际微电子封装情况

 

国际上，近几年微电子封装得到了爆炸性的发展其中一个突出特点是从周边封装向面阵列封装发展据JapanAssemblyandPackagingRoadmap报道，一般地说，8(%的封装是常规的封装，如DIP和QFP但预测表明，最近五年内，15%的封装是PGA，BGA和LGA;2物的封装是芯片尺寸封装(CSP)也就是说五年内，常规封装将减少到60%，而面阵列封装将増加到40%,这是一个突出的变化表1示出了各种封装的増长情况[1]。下面分别叙述近几年发展最快的几种新型的封装2.1焊球阵列封装焊球阵列封装(BGABallGridArray)是90年代初发展起来的一种新型封装由于这种BGA的电性能更好，管脚数更高，节距更小，组装面积更小，且组装定位方便和运输可靠，而得到爆炸性的发展基本种类有陶瓷BGA(CBGA)、塑料BGA(PBGA)、金属BGA(MBGA)和载带式BGA(TBGA)随着焊球节距的逐渐减小，又发展出新的微型BGA屮BGA)和倒装焊BGA(FCBGA)例如IBM的一种高性能载体(HFCC)就是一种PBGA[1]，尺寸42.5mm2,有1657个焊球，焊球节距为1.0mm，日本NEC开发出1000只焊球的TBGA美国富士通微电子公司己开发出有2000I/O的FCBGA产品，46mm2,节距1mm，采用玻璃陶瓷衬底。美国Intel奔腾机己用PBGA取代CPGA，韩国三星电子公司把TBGA用于8MbSRAM而且，值得注意的是，其它一些主要的封装如倒装焊(FC)芯片尺寸封装(CSP)和多芯片组件(MCM)等大都采取BGA的引出形式，因此使BGA的应用十分广泛。从表1也可以看出，近五年，CBGA年均増长24.5%，PBGA年均増长2&1%。图1示出了2.2芯片尺寸封装芯片尺寸封装(CSPChipScalePackage)和BGA是同一时代的产物，是整机小型化便携化的结果由于它具有更突出的优点：①近似芯片尺寸的超小型封装;②保护裸芯片;③便于焊接、安装和修整更换;④便于测试和老化;⑤电热性优良。因此，90年代中期得到大跨度的发展从表1可以看出，1997~2002年，CSP的年増长率达102.%，是发展最快的封装会议的热点开始，它的定义为芯片面积与封装面积之比大于80%的封装由于许多CSP采用BGA的形式，所以最近有权威人士认为[2]，焊球节距大于等于1mm的为BGA，小于1mm的为CSP例如日本新光和美国Tessera共冋开发的iuBGA~CSP，Motorola公司的SLICC(SlightlyLargerThanICCarrier)，Amkor/Anam的FlexBGA，Toshiba的P-FBGA等都是CSP不同类型。美国富士通微电子公司己把CSP用于各种DRAM封装[3]，外型尺寸为6.4mm<10.1mnK1mm，焊球节距为0.65mm，分别有60，74和85只焊球，从而使存储器进一步小型化日本松下公司把169只焊球的CSP用于电子笔记本，并形成规模生产。目前一些著名公司如Tessrea正大力从事芯片级的CSP研究和生产，以进一步降低CSP的成本而且，为进一步提高密度，CSP也在向迭层CSP发展■德国夏普公司最近研制成功第一个三片迭层的CSP，采用特别薄的Si晶片和引线键合工艺，1998年8月开始批量生产，预计2000年有望达到100万件月。图2示出了几种CSP封装2.3微电子机械系统封装

 

微电子机械系统(MEMS)类似微电子，是一门崭新的技术，它研究的主要内容是微结构微型传感器微型执行器微型机器和系统近些年来得到迅速发展，广泛用于航天、汽车电子、生物和机械工业，其发展势头不亚于当年的微电子。与之相配套的封装当然也发展较快MEMS涉及领域很广，如微压力传感器微加速度计、压敏、气敏、光敏、热敏、磁敏等传感器，以及陀螺仪、显微机械和微型马达等等因此封装也是五花八门封装的作用在于充分免不必要的外部干扰，能将器件与环境隔开，封装的体积应当越小越好。目前封装还没有现行的工业标准一种封装的开发往往需要系统设计、MEMS设计、电路设计和封装设计的密切合作方能成功。封装方法主要有两种：一种是将传感器执行器及外围元件集成在同一Si片上，类似ASIC;另一种是将执行器等外围元件做成一个ASIC，再与传感器组装在一起由于MEMS—般都是和集成电路一起应用，因此现在一般是在原来集成电路封装形式如陶瓷封装(DIEFPLCCC)金属封装、金属陶瓷封装以及多芯片组件(MCM)等的基础上适当改进，而达到一些特殊要求(气密、真空、液体转动等)，随着MEMS的飞速发展，封装会逐渐发展成独立一族示出了几种MEMS封装的例子。

 

国外公司报道这类消息的不少，如美国Microsensoi公司的MEMS陀螺仪己开发出来，它改变了惯性感测的发展方向。封装后的MEMS陀螺仪只有24mm2,与5mm2的ASIC一起应用，工作电压为4.25-5.25V，感测的旋转角速度范围为±60度/s，灵敏度为26mV/度/s，带宽7Hz，可抗150Cg的震动，并在-40~85C环境下工作美国模拟器件公司向市场提供全集成化的微机械加速度计ADXL50,采用^BiCMOS工艺，标准IC工艺，传感器量程为50g，工作电压24V，采用圆形陶瓷封装，耐高温和耐机械振动，同时耐酸碱腐蚀，可以作为汽车气胎控制器1996年10月，德国美因茨显微技术研究所宣布采用LIGA技术制成大小不及一个铅笔尖的电磁电动机，整个电机的直径约为1mm，厚为1.9mm，齿轮厚度相当于人的头发丝，电动机重量0.1g，每分钟转动10万次，采用圆筒由于MEMS的种类和功能很多，所以MEMS封装的种类和功能也很多总之，MEMS专家普遍认为，MEMS封装成本占MEMS的很大比重，而且，封装技术可能是MEMS制造技术中的瓶颈，必须抓紧研究开发。

 

2.4三维封装

 

为了进一步提高系统的组装密度，减小体积和増加功能，在二维(2D)组装密度己达理论上最大值的情况下，微电子封装必然从两维向三维(3D)发展发展3D封装实现系统集成的技术途径有二:一是半导体单片集成技术;二是3D多芯片组件技术(3DMCM)结构类型目前有三种：第一种是埋置型3DMCM:在多层基板底层埋置IC芯片，顶层组装IC芯片，其间高密度互连;第二种是有源基板型3DMCM:在Si或GaAs衬底上制造多层布线和多种集成电路，顶层组装模拟IC芯片和其它元器件;第三种是叠层型的3DMCM:即把多个二维封装实行叠装、互连，把2D封装组装成3D封装结构，示于图4[4]叠装的方法有三种，如用超薄SOP封装类型(UTSOP)表面垂直叠装型(SVP)和小外型C型引线叠装型(SOC)等另外叠层法适用各种场合，可用于裸芯片的叠层，封装好芯片的叠层，MCM的叠层和半导体圆片的叠层，见图5[5]例如美国GE公司推出的3D宇航存储器多芯片组件(HCSM-1)包含有4个2D多层基板，每个基板装有20个1MbSRAM，12个逻辑IC芯片，5个电阻和8个电容，3DMCM的尺寸为2.2inX2.2in<0.3in，内含80个SRAMIC芯片和160个元件。3DMCM都通过了初步的可靠性

 

试验，包括热冲击试验(100次，从液氮温度到125C)，温度循环试验(300次，-65~150°C)以及85C热水浸泡22h，性能均正常美国Honeywell公司米用A1N多层基板技术研制了宇宙飞船计算机用三维存储器多芯片组件和处理器组件。该三维结构的上部组件是两个双面组装的存储器组件，每面内含8个8KX勃发展的微电子封装形势催动下，在我国各级政府的大力支持和广大科技人员的艰苦努力下，国内微电子封装也取得了许多可喜的进步，集中表现在如下几个方面3.1.1学术活动积极开展由信息产业部主持在上海举行Semicon会。研讨会上，微电子封装涉及到芯片尺寸封装(CSP)焊球阵列封装(BGA)凸点制作和微波功率器件封装等1999年底由中国电子学会电子封装专业委员会、信息产业部电子科学研究院和复旦大学联合举办了海峡两岸香港特区及新加坡电子封装相关产业研讨会自从电子学会电子封装专业委员会1996年成立以来，己举行两届中国国际电子封装研讨会。这些学术活动必将促进与国外电子封装界的技术

 

3.1.2科研成果屡屡告捷

 

“九五”国家重点科技攻关项目将于2000年结束验收，大部分科研工作己提前或接近完成高密度封装产品PGA257PGA224QFP244SSOP32PQFP80-100TPQFP601C卡封装及相关的引线框架、插座均己达到设计定型水平，并开展了高密度封装生产工艺、陶瓷封装技术MCM-CMCM-DBGA和倒扣封装技术等多项技术攻关。使用这些封装的高性能集成电路相继设计定型另外使用我国自行开发的几种金属陶瓷封装的微波功率器件己经设计定型，并小批量用于我国的重点工程上至于MEMS封装，在我国刚刚开始，但进展喜人北京大学设立了MEMS国家重点试验室，清华大学也有相应的机构研究MEMS器件信息产业部电子十三所正在研究开发MEMS器件和封装，其中微机械热对流加速度计己经开发出来，其灵敏度为0.1V/g，分辨率可达1mg，量程大于75g，工作带宽50Hz，其中量程的测量是在离心机上进行的，在离心机最大输出75g时，加速度计仍能正常工作[6]。封装采用的是金属陶瓷封装十三所与清华大学合作，也己开发出梳齿电容式微机械加速度计十三所与东南大学合作己开发出微陀螺仪样品，漂移精度达到300度小时3.1.3生产形势十分喜人经过我国多年的科技攻关，经过广大科技人员的奋力拼搏，科研成果逐步转变成为产业化的规模如南通富士通微电子公司己形成年产SSOP14-30产品500万只，PQFP(>80pin)年生产能力300万只，PQFP(<80pin)年产2400万只。国营749厂SOP系列产品月产1000万只。经过科技攻关的IC卡封装己累计生产1500万块以上，封装成品率大于98%据中国计算机信息中心统计，集成电路封装30家，1999年完成41.5亿块的产量

 

3.1.4封装技改项目纷纷验收

 

国家工业性试验项目“LSI高密度封装工业性试验基地”信息产业部电子十三所和福建交流，为我国微电子封装发展铺路搭桥。闽航电子器件公司南北基地均己验收通过，宜兴电子器件总厂的多层陶瓷军标线也己通过认证，都己开始正常运行，这将对今后我国微电子封装的发展产生影响。

 

3.2发展趋势

 

3.2.1微电子封装向小型化微型化和表面贴装化发展

 

90年代是电子元器件向表面贴装化全面推进的年代，随着信息产业和移动通讯的发展，要求电子元器件向小型化微型化和表面贴装化发展而这一点主要是靠封装的小型化、微型化和表面贴装化来实现的，因此给微电子封装带来了极好的机遇■据AliedBusinessIntelligenceInc.预测，2000年的晶体振荡器封装的世界需求量在60亿只左右据我国权威人士预计，2000年我国晶振封装需求在1.24亿只，主要用途在手机和汽车电子等领域

 

3.2.2对大规模集成电路高密度封装的需求量有较大增长

 

经过我国微电子行业多年的技术改造和引进消化吸收国外先进技术，经过国有大中企业的改革重组，大规模集成电路封装出现了很好的势头，对高密度封装的需求量不断増长，对PQFP80以上的需求量超过500万只，对CPGA84以上封装的需求超过3万只，对SSOP28-32的封装需求量超过1000万只。这给我国微电子封装的发展注入了生机和活力3.2.3对一些国家重点工程所需的高性能的封装产品，需求十分迫切科索沃战争给予了我们深刻的启迪，我国必须坚定地发展我国国防，加速国防现代化的步伐，要发展我们自己的“杀手锏”武器。在这种情况下，军用装备纷纷要求国产化，而这些装备系统的国产化需要高可靠高性能的军用电子元器件，因此对与之相配套的封装的需求十分迫切PGADIP等陶瓷封装对微波功率器件所用的金属陶瓷封装的需求量超过几十万到100万，而且对封装性能和可靠性要求十分苛刻，这对我国微电子封装的发展既是机遇，也是挑战

 

①国家应把握世界爆炸发展微电子封装的机遇，统一计划，统一布局，集中投资，建立和加强电子封装技术研究开发中心的建设，使其担负起全行业封装共性技术研究、高难度高水平封装开发和跟踪世界新型封装技术的任务，逐步从根本上改变我国封装的落后面貌。

 

篇5

1.引言

封装技术是一种将集成电路用塑料、陶瓷或玻璃等材料包装的技术。以CPU为例，我们实际看到的体积和外观并不是真正的内存的大小和面貌，而是内存芯片经过封装后的产品。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路进行腐蚀造成电气性能下降。此外，封装后的芯片更便于安装和运输。封装技术的好坏还直接影响到芯片性能的好坏和与之连接的PCB(印制电路板)的设计和制造，所以说它是至关重要的。

由于现在处理器芯片的内频越来越高，功能越来越强，引脚数越来越多，封装的外形也不断在改变。电子产品向便携式、小型化、网络化和多媒体化方向发展的市场需求对封装技术提出了更加严格的需求，集成电路封装技术正在不断的发展。

2.IC封装的现状

2.1 现阶段较广泛应用的集成电路封装

2.1.1 DIP双列直插式封装

DIP封装是最普及的插装型封装，适用于中小规模集成电路(IC)，其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装具有以下特点：

①适合在PCB上穿孔安装，操作方便；②比TO型封装易于对PCB布线；③芯片面积与封装面积之间的比值比较大，故体积也比较大。

Intel系列CPU中8088就采用这种封装形式，缓存(Cache)和早期的内存芯片也是这种封装形式。

2.1.2 PLCC塑料有引脚片式载体封装

PLCC封装属于表面贴装型封装。PLCC是一种塑料有引脚的片式载体封装，引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形，采用片式载体是有时在系统中需要更换集成电路，因而先将芯片封装在一种载体(carrier)内，然后将载体插入插座内，载体和插座通过硬接触而导通的。这样在需要时，只要在插座上取下载体就可方便地更换另一载体。PLCC封装主要用于高速，高频集成电路封装。

2.1.3 QFP/PFP方形扁平式/扁组件式封装

QFP封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式，其引脚数常在100个以上。此形式封装的芯片必须采用SMT（表面安装设备技术）将芯片与主板焊接起来。采用SMT安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。引脚端子从封装的两个侧面引出，呈L字形，引脚可达300脚以上。

PFP方式封装的芯片与QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是长方形。

QFP/PFP封装具有以下特点：

①适于SMT表面安装技术在PCB电路板上安装布线，操作方便，可靠性高；②芯片面积与封装面积之间的比值较小；③封装外形尺寸小，寄生参数小，适合高频应用；④引脚从直插式改为了欧翼型，引脚间距可更密，引脚宽度可更细。

Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板采用这种封装形式。

2.2 现阶段较先进的集成电路封装

2.2.1 BGA球栅阵列式封装

BGA一出现便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。BGA是表面贴装型封装的一种，在PCB的背面布置二维阵列的球形端子，而不采用针脚引脚。引脚可超过200，是多引脚大规模集成电路(LSI)常用的一种封装。BGA封装具有以下特点：

①I/O引脚数虽然增多，但引脚间距远大于QFP，故提高了组装成品率；②功耗虽增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，故可改善它的电热性能；③厚度比QFP减少约1/2，重量减轻约3/4；④信号传输延迟小，使用频率大大提高；⑤组装可用共面焊接，可靠性高；⑥占用基板面积过大。

2.2.2 CSP芯片尺寸封装

随着全球电子产品个性化、小型化和便携化的需求，出现了CSP芯片尺寸封装。它减小了芯片封装外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封装尺寸就有多大。即封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍，IC面积只比晶粒大不超过1.4倍。CSP封装具有以下特点：

①近似芯片尺寸的超小型封装；②保护裸芯片；③满足了LSI芯片引出脚不断增加的需要；④电、热性能优良；⑤解决了IC裸芯片不能进行交流参数测试和老化筛选的问题；⑥便于焊接、安装和修整更换。

目前日本有多家公司生产CSP，而且正越来越多地应用于移动电话、数码录像机、笔记本电脑等产品上。从CSP近几年的发展趋势来看，CSP将取代QFP成为高I/O端子IC封装的主流。

2.2.3 MCM多芯片模块系统封装

为了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SMT技术组成多种多样的电子模块系统，从而出现MCM多芯片模块系统。MCM的特点有：

①封装延迟时间缩小，易于实现组件高速化；②缩小整机或组件封装尺寸和重量，通常体积减小约1/4，重量减轻约1/3；③可靠性大大提高。

目前MCM已经成功地用于大型通用计算机和超级巨型机中，今后将用于工作站、个人计算机、医用电子设备和汽车电子设备等领域。

3.国内外封装技术比较

我国的封装技术比较落后，目前仍然停留在PDIP、PSOP、PQFP、PLCC、PGA等较为低档产品的封装上。国外的封装早就已经规模化生产，在国内封装企业主要集中在长三角的合资或国外独资企业，没有一家企业位能独立进行批量生产，其根本原因是政府的政策不够完善，我们的观念、技术和管理与国外还存在很大差距。其具体原因有：

①封装技术研发环境欠佳，可操作性不够强；

②封装设备相对落后，材料性能的落后，而且质量不稳定；

③封装设备维护保养能力不足，缺少有经验的维修工程师，而且可靠性实验设备不齐全，测试手段不足；

④国内封装企业普遍规模较小，从事低端产品生产的居多，可持续发展能力不强，缺乏向高端产品封装技术发展的技术和资金；

⑤掌握封装技术专业人才相对短缺、缺少正规的培训人才的途径和手段；

⑥缺少团队精神，缺乏现代企业管理的机制和理念；

⑦政府的政策导向不够明确，现有机制不够灵活，产业结构没得到很好调整。

4.IC封装的发展趋势

在过去几十年里，为适应集成电路向小型化、高速化、高频化、大功率发展的需要，集成电路封装技术得到了不断的提高和改进，朝着小尺寸、多I/O、高密度、高可靠性、高散热能力、自动化组装的方向发展。

就芯片水平来看，二十一世纪的封装技术发展将呈现以下趋势：

①单芯片向多芯片发展。为了适应多功能化需要，多芯片封装成为发展潮流，采用两芯片重叠，三芯片重叠或多芯片叠装构成存储器模块等方式，以满足系统功能的需要。

②平面封装(MCM)向立体封装(3D)发展。伴随着芯片体积的增加导致封装出来的产品面积也会明显增加，在现有技术条件和有限的空间内，如何进一步提高晶体管的密度，必然在二维平面封装（MCM）的基础上向Z方向发展，即实现3D封装。3D封装可实现超大容量存储，不但使电子产品密度更高，也使其功能更多，传输速度更快，性能更好，可靠性更好，还有可能降低价格。

③为适应市场快速增长的以手机、笔记本电脑、平板显示等为代表的便携式电子产品的需求，IC封装正在向着微型化、薄型化、不对称化、低成本化方向发展。

④为了适应绿色环保的需要，IC封装正向无铅化、无溴阻燃化、无毒低毒化方向快速发展。

电子产品高性能、多功能、小型化、便携式的趋势，不但对集成电路的性能要求在不断提升，而且对电子封装密度有了更高的要求。随着时间的推移，封装会有越来越多的改进，性价比将得到进一步的提高，由于其灵活性和优异的性能，封装有着广泛的前景。我们应该加强封装技术的研究，把我国的封装技术水平进一步提高，为我国电子工业作出更大的贡献。

参考文献

[1]李枚.微电子封装技术的发展与展望[J].半导体杂志,2000,25(2):32-36．