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微电子封装的关键技术及应用前景探析论文
【摘要】：随着电子产品小型化、高集成度的发展趋势，电子产品的封装技术正逐步迈入微电子封装时代。本文对微电子封装的关键技术进行了介绍，，作为微电子封装的关键技术主要有TCP、BGA、FCT、CSP、MCM和三维封装等关键技术。同时，本文对微电子封装技术的应用前景进行了综述。
关键词：微电子封装； 关键技术 ； 应用前景
【引言】：近年来，各种各样的电子产品已经在工业、农业、国防和日常生活中得到了广泛的應用。伴随着电子科学技术的蓬勃发展，使得微电子工业发展迅猛，这很大程度上是得益于微电子封装技术的高速发展。这样必然要求微电子封装要更好、更轻、更薄、封装密度更高，更好的电性能和热性能，更高的可靠性，更高的性能价格比，因此采用什么样的封装关键技术就显得尤为重要。
1. 微电子封装的概述
1.1微电子封装的概念
微电子封装是指利用膜技术及微细加工技术，将芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘贴固定及连接，引出连线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。在更广的意义上讲，是指将封装体与基板连接固定，装配成完整的系统或电子设备，并确定整个系统综合性能的工程【1】。
1.2微电子封装的目的
微电子封装的目的在于保护芯片不受或少受外界环境的影响，并为之提供一个良好的工作条件，以使电路具有稳定、正常的功能。
1.3微电子封装的技术领域
微电子封装技术涵盖的技术面积广，属于复杂的系统工程。它涉及物理、化学、化工、材料、机械、电气与自动化等各门学科，也使用金属、陶瓷、玻璃、高分子等各种各样的材料，因此微电子封装是一门跨学科知识整合的科学，整合了产品的电气特性、热传导特性、可靠性、材料与工艺技术的应用以及成本价格等因素。
2 微电子封装领域中的关键技术
目前，在微电子封装领域中，所能够采用的工艺技术有多种。主要包括了栅阵列封装（BGA）、倒装芯片技术（FC）、芯片规模封装（CSP）、系统级封装（SIP）、三维（3D）封装等（以下用简称代替）【2】。下面对这些微电子封装关键技术进行一一介绍，具体如下：
2.1 栅阵列封装
BGA是目前 微电子封装的主流技术，应用范围大多以主板芯片组和CPU等大规模集成电路封装为主。BGA的特点在于引线长度比较短，但是引线与引线之间的间距比较大，可有效避免精细间距器件中经常会遇到的翘曲和共面度问题。相比其他封装方式，BGA的优势在于引线见巨大，可容纳更多I/0；可靠性高，焊点牢固，不会损伤引脚；有较好的点特性，频率特性好；能与贴装工艺和设备良好兼容等。
2.2 倒装芯片关键技术
倒装芯片技术，即：FCW。其工艺实现流程就是将电路基板芯片上的有源区采用相对的方式，将衬底和芯片通过芯片上的焊料凸点进行连接，需要说明的是，这些凸点是呈阵列的方式排列。采用这种封装的方式，其最大的特点就在于具有比较高的I/O密度。而其相对于其他微电子封装技术的优势在于：第一，具备良好散热性能；第二，外形尺寸减小；第三，寿命提升，可靠性良好；第四，具备较高密度的I/O；第五，裸芯片的具备可测试性。
2.3 芯片规模封装
CSP是与BGA处于同一个时代的封装技术。CSP在实际运用中，采用了许多BGA的形式。一般行业中在对二者进行区分时，主要是以焊球节距作为参考标准。一般焊球节距作小于1mm便是CSP，而高于1mm便是BGA。相对于BGA，CSP具有很多突出的优势，如：具备优良的电、热性；具备高封装密度；超小型封装；易于焊接、更换和修正；容易测定和老化；操作简便等。主要有适用于储存器的少引脚CSP和适用于ASCI的多引脚CSP。
2.4三维（3D）封装
三维封装，即是向空间发展的微电子组装的高密度化。它不但使用组装密度更高，也使其功能更多、传输速度更高、功耗更低、性能及可靠性更好等。
2.5多芯片模式
多芯片模式（MCM），是指多个半导体裸芯片表面安装在同一块布线基板上。按基板材料不同，分为MCM-L、MCM-C、MCM-D三大类。
①MCM-L是指用通常玻璃、环氧树脂制作多层印刷电路基板的模式。布线密度高而价格较低。
②MCM-C通过厚膜技术形成多层布线陶瓷，滨海高以此作为基板。布线密度比MCM-L高。
③MCM-D通过薄膜技术形成多层布线陶瓷或者直接采用Si、Al作为基板，布线密度最高，价格也高。
2.6系统级封装
SIP是将多种功能芯片，包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内，从而实现一个基本完整的功能。与SOC（System On a Chip系统级芯片）相对应。不同的是系统级封装是采用不同芯片进行并排或叠加的封装方式，而SOC则是高度集成的芯片产品。
3.微电子封装领域的应用前景
21世纪的微电子封装概念已从传统的面向器件转为面向系统，即在封装的信号传递、支持载体、热传导、芯片保护等传统功能的基础上进一步扩展，利用薄膜、厚膜工艺以及嵌入工艺将系统的信号传输电路及大部分有源、无源元件进行集成，并与芯片的高密度封装和元器件外贴工艺相结合，从而实现对系统的封装集成，达到最高密度的封装。
在近期内，BGA技术将以其性能和价格的优势以最快增长速度作为封装的主流技术继续向前发展；CSP技术有着很好的前景，随着其成本的逐步降低将广泛用于快速存储器、逻辑电路和ASIC等器件在各类产品中的封装；在今后不断的封装中，FCT技术将作为一种基本的主流封装技术渗透于各种不同的封装形式中；随着便携式电子设备市场的迅速扩大，适用于高速、高性能的MCM发展速度相当惊人；三维封装是发展前景最佳的封装技术，随着其工艺的进一步成熟，它将成为应用最广泛的封装技术【3】。
结束语
关键性封装技术在推动更高性能、更低功耗、更低成本和更小形状因子的产品上发挥着至关重要的作用。在芯片-封装协同设计以及为满足各种可靠性要求而使用具成本效益的材料和工艺方面，还存在很多挑战。为满足当前需求并使设备具备高产量大产能的能力，业界还需要在技术和制造方面进行众多的创新研究。
【参考文献】：
[1]罗艳碧.第四代微电子封装技术-TVS技术及其发展[J].科技创新与应用，2014（7）：3-4.
[2]关晓丹，梁万雷.微电子封装技术及发展趋势综述[J].北华航天工业学院学报，2013（1）：34-37.
[3]张力元.微电子封装技术的发展趋势[J].云南科技管理，2012（4）：42-45
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