新型微电子封装技术的特点

2016-03-13四川九洲空管科技有限责任公司

电子世界 2016年1期

四川九洲空管科技有限责任公司　李　磊

新型微电子封装技术的特点

四川九洲空管科技有限责任公司李磊

【摘要】微电子技术作为信息技术的基本物理支撑，是工业现代化的重要标志。而微电子封装技术伴随着微电子的发展经历从单一到多元、从平面到立体、从独立芯片封装到系统集成的跨越式发展，本文将通过典型的新型微电子技术入手分析其技术特点，为促进我国微电子行业发展做出积极努力。

【关键词】新型；微电子；封装技术；特点

1　微电子封装技术概述

通常所讲的微电子封装技术主要是运用一些特种材料对半导体继承电路芯片进行固定、封装、保护，同时应预留芯片引脚接点。由此可见，微电子封装技术主要提供的功能大致包括如下几个方面，首先，应对芯片电路等提供机械保护，有效的避免由于机械碰撞带来的元器件损害，同时应保障其电磁环境的稳定性，使得所封装的芯片电路在一定程度上不受外界环境的影响；其次，应保障信号和电流的通路，电流是芯片运转的必须，而芯片作用的发挥应保障其引脚信号的输入输出通畅；再次，随着高频芯片的发展，散热问题成为微电子封装技术必须考虑的功能之一，尤其是一些数据处理的CPU芯片和图形处理芯片，散热成为其发挥稳定功能的必要环境支撑。

微电子封装根据封装的器件层级大致划分为零级封装（主要指电路元件和基本器件等）、一级封装（集成电路芯片和芯片附件进行组合封装，形成具有一定功能的组件）、二级封装（在印刷电路板或其他基板上进行多芯片和多元件的组装）。

近年来，微电子封装技术伴随着新型材料技术以及电子工业的发展，在封装成本的收缩性、封装的可靠性、新材料的运用、电源和信号的分配等方面都有了很大的提升，使得微电子领域迈入了一个崭新的高度，下文将通过简单介绍一些典型的新型微电子封装技术（BGA、CSP、3D封装等），来探讨微电子封装技术的特点。

2　几种典型的新型微电子封装技术介绍

2.1BGA封装技术

BGA（Ball Grid Array），中文全称是焊球阵列封装，BGA技术诞生于上世纪90年代，技术成熟度较高。BGA封装主要是将I/O端与基板通过球柱形焊点阵列进行封装，通常作为表面固定来使用。BGA封装技术有诸多优点，如，阵列密度高、电性能较高，封装的可靠性好、组装成品率高等。根据BGA基板材料的不同选用，又可细分为塑料焊球阵列、陶瓷焊球阵列、金属焊球阵列等。需要提及的是，装芯片焊球阵列封装作为较为复杂的BGA封装技术是未来BGA发展的方向。

2.2CSP封装技术

CSP（Chip Scale Package）中文全称芯片尺寸封装，同样诞生于上世纪90年代，CSP封装技术标准主要依据内核与封装面积比例的大小（小于或者等于1:1.2）。CSP为计算机小型化、微型化以及可携带性的提供了技术基础。芯片级封装的技术优点主要体现在，微型化；良好的电性能；封装密度；为测试和维修更换带来了较大便利等。目前全球各类芯片级的封装产品达到上百种，另外WLCSP（圆片级封装）是目前各类IC公司在封装技术发展和研究的热点。

2.33D封装技术

3D封装技术也称为三维封装。主要是应对微电子高密度立体式的组装，伴随着移动互联网的发展，手持设备需求量的几何式增长，多个芯片组立体式的封装需求推动着三维封装的极速发展。三维封装的技术优点主要是：更高密度的封装、电性能热性能更为突出、所支撑的功能性极大的丰富、封装高可靠性等。

限于篇幅的原因，文章选取了几个具有代表性微电子封装技术，进行了简要的介绍，微电子封装技术远不止上文所述，分类特点也是极其丰富的。

3　新型微电子封装技术特点分析

3.1高密度的封装

伴随着薄膜、嵌入等工艺的发展，结合元器件外贴技术的不断成熟，高密度封装是新型微电子技术发展的特点之一。高密度封装使得电路芯片在功能性发挥、小微型化的发展、元器件可靠性的提升方面都有着发挥着重要的作用。高密度的封装特性无论是对BGA封装技术的提升，还是进一步提升CSP标准的芯片级别的封装还是随着立体式的综合性3D微电子封装技术都有着重要的意义。缺乏了高密度特性的保障，大规模集成超大规模集成电路，电路芯片封装技术将变得毫无意义。

3.2功能特性封装技术的发展

功能特性强也是各类新型微电子封装技术发展一大特点。正如上文所述的BGA封装技术，作为主流封装技术，以其价格优势、性能优势以及通用性的优势，在传统的微电子封装领域扮演者举足轻重的作用；而作为芯片级封装技术标准的CSP，则在快速存储器领域、逻辑电路封装领域的运用方面发挥着更加重要的作用，同时MCM封装技术的高性能、高可靠性功能特性，也对于如今炙手可热的移动设备发展有着重要的推动作用；3D封装是将随着其工艺水平的逐渐成熟，有望成为最具潜力的封装技术。除此之外，各类封装技术除了各自功能特性分离以外，相互交叉融合的趋势也表现的越来越明显。

3.3多元化封装材料发展

微电子技术依托材料工程的进步，从陶瓷、金属、塑料发展到复合材料的综合运用，封装成本以及封装的可控性也越来越有效，为大规模生产提供了材料技术支持，例如，BGA封装技术根据基板材料不同，发展而来的技术就有塑料焊球阵列，陶瓷焊球阵列、金属焊球阵列以及相对复杂的倒装芯片焊球阵列等，促进了封装技术在可靠性以及经济效益的平衡。因此，随着材料技术、薄膜工艺、嵌入水平等各项封装技术的发展，多元化封装材料也是微电子封装的一大特点。

3.4立体式封装技术的发展

3D封装技术的发展使得新型微电子封装技术在立体封装和系统集成封装这两方面的特点表现的更为突出。近几年来移动便携设备在丰富功能与减薄封装厚度的需求驱动下，立体式和系统集成性有了长足的进步，发展前景可观，立体式和系统集成性的封装技术将封装空间、设备性能综合工艺、设备可靠性以及封装性价比等进行有效整合，达到规模化生产的标准。促进新型微电子封装技术的快速发展。