封裝工藝流程介紹

電子封裝技術是系統封裝技術的重要內容，是系統封裝技術的重要技術基礎。它要求在最小影響電子芯片電氣性能的同時對這些芯片提供保護、供電、冷卻、并提供外部世界的電氣與機械聯系等。本文將從發展現狀和未來發展趨勢兩個方面對當前電子封裝技術加以闡述，使大家對封裝技術的重要性及其意義有大致的了解。

集成電路芯片一旦設計出來就包含了設計者所設計的一切功能，而不合適的封裝會使其性能下降，除此之外，經過良好封裝的集成電路芯片有許多好處，比如可對集成電路芯片加以保護、容易進行性能測試、容易傳輸、容易檢修等。

因此對各類集成電路芯片來說封裝是必不可少的?，F今集成電路晶圓的特征線寬進入微納電子時代，芯片特征尺寸不斷縮小，必然會促使集成電路的功能向著更高更強的方向發展，這就使得電子封裝的設計和制造技術不斷向前發展。近年來，封裝技術已成為半導體行業關注的焦點之一，各種封裝方法層出不窮，實現了更高層次的封裝集成。本文正是要從封裝角度來介紹當前電子技術發展現狀及趨勢。

近年來，我國的封裝產業在不斷地發展。一方面，境外半導體制造商以及封裝代工業紛紛將其封裝產能轉移至中國，拉動了封裝產業規模的迅速擴大；另一方面，國內芯片制造規模的不斷擴大，也極大地推動封裝產業的高速成長。但雖然如此，IC的產業規模與市場規模之比始終未超過20%，依舊是主要依靠進口來滿足國內需求。因此，只有掌握先進的技術，不斷擴大產業規模，將國內IC產業國際化、品牌化，才能使我國的IC產業逐漸走到世界前列。

新型封裝材料與技術推動封裝發展，其重點直接放在削減生產供應鏈的成本方面，創新性封裝設計和制作技術的研發倍受關注，WLP設計與TSV技術以及多芯片和芯片堆疊領域的新技術、關鍵技術產業化開發呈井噴式增長態勢，推動高密度封測產業以前所未有的速度向著更長遠的目標發展。

大體上說，電子封裝表現出以下幾種發展趨勢：

（1）電子封裝將由有封裝向少封裝和無封裝方向發展；

（2）芯片直接貼裝（DAC）技術，特別是其中的倒裝焊（FCB）技術將成為電子封裝的主流形式；

（3）三維（3D）封裝技術將成為實現電子整機系統功能的有效途徑；

（4）無源元件將逐步走向集成化；

（5）系統級封裝（SOP或SIP）將成為新世紀重點發展的微電子封裝技術。一種典型的SOP——單級集成模塊（SLIM）正被大力研發；

（6）圓片級封裝（WLP）技術將高速發展；

（7）微電子機械系統（MEMS）和微光機電系統（MOEMS）正方興未艾，它們都是微電子技術的拓展與延伸，是集成電子技術與精密機械力加工技術、光學元器件技術為一體的新興技術，真正達到了機、電、光的一體化。

從半導體技術的發展趨勢來看，高密度薄型化系統集成的（芯片疊層封裝）POP、（系統級封裝）SIP、（晶圓級封裝）WLP、（硅通孔）TSV、3D封裝等代表著IC封測技術發展的主流方向，先進封裝技術與SIP是產業發展熱門話題，其封裝基板向更小尺寸發展，引腳數量進一步增多，引腳線寬/引腳間距更微細化，布線密度增大，芯片堆疊層數增加，原材料、設備、工藝技術難度更高都是其發展趨勢。

半導體技術路線圖不斷從質量、成本和小型化等方面對產品制定新的更高的要求，后摩爾定律的內涵是以“功能翻番”作為新的利潤增長點，追求異構器件/模塊集成、3D集成將成為主流，努力實現“功能翻番”和“尺寸縮小”以及“微結構”的復合發展，SIP是“后摩爾時代”的發展方向之一，開發集成微系統技術涉及微電子、光電子、MEMS、架形、極小的熱效應區、很高的芯片強度值，同時還能保證很高的生產效率，將使其在劃片工藝中得到廣泛應用。

為了在封裝內集成更多的功能，許多公司都在尋求密度更高的3D芯片封裝，3D互連打破了當前芯片封裝主要在x和y方向的格局，增加了z方向封裝，該結構使用更短的信號通路，由于信號損耗降低，對傳輸功率的要求變得更低，性能也就有了很大的提高。因此3D互聯技術成為未來封裝技術發展的主要趨勢，然而如何開發3D封裝技術，還需要一步一步創新研發，未來的設備將集成程度將更高，而且功能也會愈來愈多。

3D集成被認為是下一代的封裝方案，現已提出多種方法，關注規模生產中的生產率和成本，無凸點WOW（晶圓堆疊晶圓）是繼芯片——芯片、芯片——晶圓技術后的第三代技術，在背面-正面堆疊任何數量的減薄300mm晶圓，自對準多TSV互連而不用凸點,能實現芯片對芯片的獨立連接，提高了晶圓級堆疊的總良率，可制定通向以生產成本支撐的高密度集成路線圖，其產出是以往的100倍。下一代3D制造中規模生產將采用芯片——晶圓技術，然后是WOW。

3D DRAM（動態隨機存取存儲器）封裝采用TSV/DRAM陣列堆疊技術，將4片或更多的DRAM核心芯片通過TVS堆疊，并與另外的外圍電路接口芯片一起鍵合到襯底上，從概念轉為生產，有望帶來優異的功率性能，封裝更小，并支持更高數據速率，成為未來工藝發展的趨勢。

CPU與存儲器的3D封裝是后摩爾時代的發展方向之一，3D封裝技術在解決MEMS（微機電）傳感器芯片的應用方面也扮演了關鍵性角色，在異質整合特性中，也可進一步整合模擬射頻、數字邏輯、存儲器、傳感器、混合信號、MEMS等各種組件，具備低成本、小尺寸、多功能、微功耗等多重優勢， MEMS的3D封裝發展備受關注，逐步走向商品化。

TSV發展迅速，被許多半導體廠商和研究機構認為是最有前途的封裝方法，國際上超過50%的廠商均參與3D TSV互連方面的研究，用于增加封裝密度，以TSV為主要互連方式的3D封裝結構，將在消費類電子、通信、網絡設備、機器人、生物醫學領域發揮重要作用。

先進封裝技術在推動更高性能、更低功耗、更低成本和更小形狀因子的產品上發揮著至關重要的作用。晶圓級芯片尺寸封裝（WCSP）應用范圍在不斷擴展，無源器件、分立器件、RF和存儲器的比例不斷提高。隨著芯片尺寸和引腳數目的增加，板級可靠性成為一大挑戰。系統封裝（SIP）已經開始集成MEMS器件、邏輯電路和特定應用電路。

MEMS應用覆蓋了慣性、物理、RF、光學和生物醫學等領域，這些應用要求使用不同種類的封裝，比如開腔封裝、過模封裝、晶圓級封裝和一些特殊類型的密封封裝。使用TSV的三維封裝技術可以為MEMS器件與其他芯片的疊層提供解決方案。TSV與晶圓級封裝的結合可以獲得更小的填充因子，潛在領域包括光學、微流體和電學開關器件等。

圍繞3D封裝、綠色封裝、封裝可靠性與測試、表面組裝與高密度互連、封裝基板制造、先進封裝設備、封裝材料、LED（發光二極管）封裝、新興封裝（MEMS/MOEMS）等技術是多個產業界和學術界關注的專題，尤其對MEMS封裝技術的研發持續高漲。

電子封裝技術已涉及到各類材料、電子、熱學、力學、化學、可靠性等多種學科，是越來越受到重視、并與集成電路芯片同步發展的高新技術產業。設計、芯片制造和封裝測試三業并舉，封裝在整個IC產業鏈中的重要性是毋庸置疑的，其比例逐步趨向合理協調發展，其重要性有增無減。

目前電子封裝正進入從平面封裝到三維封裝的發展階段，在芯片——封裝協同設計以及為滿足各種可靠性要求而使用具成本效益的材料和工藝方面，還存在很多挑戰。為滿足當前需求并使設備具有高產量大產能的能力，業界還需要在技術和制造方面進行眾多的創新研究。

當然，挑戰與機遇并存，先進封裝產品的市場需求呈現強勁增長，重大專項給力引領，產業環境日臻完善，自主知識產權成為封測產業發展的主旋律，因此電子封裝技術研發任重而道遠。