電子封裝技術的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

雷穎

摘 要：近年來，我國電子封裝技術發(fā)展迅速，且為電子產品與電子系統(tǒng)的微小型化發(fā)展提供了重要的外部技術保證。為了進一步加強對電子封裝技術的認識與了解，文章則主要對當前國內外電子封裝技術的發(fā)展現(xiàn)狀進行總結和說明，在此基礎上，對電子封裝技術在未來的發(fā)展趨勢展開了深入研究。

關鍵詞：電子封裝技術；MIS倒裝封裝；3D封裝

前言

自發(fā)明集成電路產業(yè)的迅速發(fā)展對電子封裝技術提出了更高的要求，而電子封裝技術也承擔起越來越多的多元化以及集成化和規(guī)?；男酒庋b功能。在此背景下，加強對國內外電子封裝技術發(fā)展現(xiàn)狀的研究和分析，并準確把握電子封裝技術未來的發(fā)展趨勢，已成為電子封裝領域適應IC產業(yè)發(fā)展需要著重開展的關鍵工作。

1 電子封裝技術現(xiàn)狀

1.1 國內電子封裝技術現(xiàn)狀

經(jīng)過了國內相關企業(yè)的長期不懈的努力，結合國實際情況借鑒國外先進電子封裝技術，通過多年的技術沉淀和開發(fā)，我國封裝產業(yè)在近年來出現(xiàn)了較多的半導體創(chuàng)新技術以及相應產品，而以技術創(chuàng)新為代表的本土封裝企業(yè)的快速發(fā)展也成為了提高我國電子封裝技術和產業(yè)國際競爭力的關鍵。2012年，由國內25家電子封裝產業(yè)鏈相關單位組建形成的“集成電路封測產業(yè)鏈技術創(chuàng)新聯(lián)盟”標志著我國擁有了自己的電子封裝技術研究團隊，通過建立高密度的IC封裝技術工程實驗室，以封測產業(yè)量廣面大、對進口技術具有較強依賴或是被國外發(fā)達國家壟斷的封裝技術創(chuàng)新等作為主要項目，加快推動項目的組織實施和研究、管理工作，使得封測應用工程對整個電子封裝產業(yè)鏈的輻射作用得以有效發(fā)揮[1]。

根據(jù)品牌化戰(zhàn)略與國際化戰(zhàn)略的發(fā)展方針，CSP以及MCP和BGA等新型封裝技術已在部分電子封裝的生產線應用，而SPFN以及FBP和MIS等自主知識產權的獲得也為提高我國電子封裝技術的國際競爭力水平奠定了良好基礎。例如，TSV硅片通道、SiP射頻以及圓片級三維的再布線封裝與50um及以下超薄芯片的三維堆疊封裝技術等被廣泛應用到電子封裝的實際工作中，有效帶動了電子封裝產業(yè)及相關產業(yè)的發(fā)展。以所創(chuàng)新研發(fā)的電子封裝技術中較為典型的MIS倒裝封裝技術為例，其能夠較好地替代具有較高成本的BGA封裝，且腳寬與腳間距等內腳密度也同時達到25um，能夠對現(xiàn)階段IC封裝的QFN和DFN系列產品的主流封裝技術予以良好支持，通過引入扇入扇出內外引腳的互聯(lián)技術，能夠在確保封裝效率的基礎上，節(jié)約30%的成本，具有良好的實用價值。

1.2 國際電子封裝技術現(xiàn)狀

相較于中國，國際方面電子封裝技術的發(fā)展更為迅速，目前為止，國際領域的電子封裝技術主要包括了3D封裝技術、SiP（多媒體通信協(xié)議）技術以及TSV集成技術等多項先進的電子封裝技術。

首先，對3D封裝技術進行分析。對3D封裝進行分析可知，其實質上是一種基于系統(tǒng)級集成結構的電子封裝技術，具有封裝密度高、產品性能好、功耗噪聲低等諸多特點。就現(xiàn)階段而言，國際方面電子供應鏈的3D封裝分類標準主要包括四種：（1）3D-SiP，以傳統(tǒng)的引線縫合展開芯片堆疊工作，通過實現(xiàn)第二、三層Jisso封裝層級的3D互聯(lián)，達到封裝目的，3D互聯(lián)高度為1mm及以下；（2）3D-SIC，這種堆疊IC的3D封裝技術主要是在全局或中間層級實現(xiàn)3D互聯(lián)，互聯(lián)高度大都在1-10um之間；（3）3D-WLP，3D的晶片級封裝大都在IC鈍化層的工藝完成之后，其3D互聯(lián)的高度大都在100um以內；（4）3D-IC，此種3D封裝技術是在芯片連接層級所實現(xiàn)的3D互聯(lián)，互聯(lián)高度為1um及以下[2]。

其次，對SiP多媒體通信協(xié)議封裝技術進行分析。SiP技術以芯片為核心，其特點是無薄膜集成且具有分離元件的集成，需母板，在繼承了傳統(tǒng)的3D封裝技術特點的基礎上，將其進一步豐富。SiP封裝技術通過對現(xiàn)有的芯核資源以及生產工藝進行整合，從而有效降低了封裝成本，在縮短其投入實際應用時間的同時，也克服了傳統(tǒng)3D封裝工藝的信號混合和電磁干擾等封裝難題，相應的封裝產品也大都集中在低成本、高性能且便于攜帶的通信元件和通信系統(tǒng)等方面[3]。

最后，對TSV硅片通道集成技術進行分析。TSV集成封裝技術是借助垂直的硅通孔完成芯片互聯(lián)的技術，具有連接強度高、連接距離短等特點，能夠實現(xiàn)高密度且更小更薄的產品封裝，還能夠對不同芯片的互聯(lián)予以良好支持。以制作時間段為依據(jù)，TVS通孔集成可劃分為先通孔、中通孔以及后通孔和鍵合后通孔四種，對于存儲器堆疊以及圖像傳感器和MEMS結構的封裝等具有良好的適應性，通過銅-銅鍵結合以及硅熔融鍵合等，迅速發(fā)展成為3D集成的關鍵工藝。

2 電子封裝技術發(fā)展趨勢

電子封裝技術的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下兩方面：（1）BGA封裝技術的普及和發(fā)展。BGA即焊球陣列封裝，其輸入/輸出端是焊料球且呈陣列排列，當輸入/輸出口較多時，便需要BGA焊球陣列封裝[4]。對BGA封裝進行分析可知，其不僅能夠安排多個I/O口，而且還能夠用于多芯片模塊MCM封裝，通過在基片上制作無源元件，并將第二個或是多個IC共同放置基片中進行封裝。在封裝過程中若還應用了倒裝片技術，則還可省去金屬絲的連接，從而有效提高封裝速度并降低封裝的復雜性。據(jù)我國電子產業(yè)相關部門調查，2013年全球BGA的封裝產值已達到105億美元，同比增長12.2%。但因BGA封裝成本較高，故當前并未普及。因此，未來應進一步加強對BGA封裝技術的研究力度，通過對其各個封裝環(huán)節(jié)進行探討和優(yōu)化，從而降低其封裝成本，提高其應用范圍，使此種封裝技術能夠被廣泛應用到IC產業(yè)的電子封裝當中。（2）圍繞3D封裝技術開展3D封裝、綠色封裝以及封裝的可靠性測試等。以3D封裝為基礎，逐漸向外延伸，加大對LED封裝以及封裝材料和封裝設備的研究力度，以重大專項為先導，以行業(yè)市場帶動封裝技術研發(fā)，從而推動成果產業(yè)，實現(xiàn)封測產業(yè)的技術創(chuàng)新。加大對SiP關鍵技術的研究，盡快推動超薄芯片封裝以及超細節(jié)距封裝等相關封裝技術的研究步伐，并將3D動態(tài)隨機存取存儲器即3D-DRAM封裝納入到電子封裝技術的發(fā)展規(guī)劃當中，通過實現(xiàn)4片乃至更多的DRAM核芯片的TVS堆疊，提高芯片的功率性能和數(shù)據(jù)傳輸速率，通過扶持TSV以及3D-SiP技術的研發(fā)，實現(xiàn)電子封裝技術產業(yè)化發(fā)展。

3 結束語

文章以電子封裝技術作為主要研究對象，通過對國內外電子封裝技術發(fā)展現(xiàn)狀進行研究，并對電子封裝技術在未來的發(fā)展趨勢作出詳細說明。研究結果表明，當前我國電子封裝技術發(fā)展迅速，但仍然同國際電子封裝技術存在較大差距，未來還應繼續(xù)加強對電子封裝技術的研究與應用力度，通過加快推動BGA封裝技術、3D封裝技術以及TSV和3D-SiP技術的發(fā)展，逐步實現(xiàn)電子封裝的產業(yè)化和集成化發(fā)展，促使我國電子封裝技術的國際競爭水平得以有效提升。

參考文獻

[1]童志義.高密度封裝技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].電子工業(yè)專用設備，2011，2（12）：1-9.

[2]王毅.高密度高性能電子封裝技術的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].微電子技術，2011，1（12）：1-22.

[3]李秀清，周繼紅.MEMS封裝技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].半導體情報，2011，5（6）：1-4.

[4]陽范文，趙耀明.電子封裝用環(huán)氧樹脂的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].電子工藝技術，2011，6（16）：238-241.