电子封装技术的发展现状及趋势

雷颖

摘 要：近年来，我国电子封装技术发展迅速，且为电子产品与电子系统的微小型化发展提供了重要的外部技术保证。为了进一步加强对电子封装技术的认识与了解，文章则主要对当前国内外电子封装技术的发展现状进行总结和说明，在此基础上，对电子封装技术在未来的发展趋势展开了深入研究。

关键词：电子封装技术；MIS倒装封装；3D封装

前言

自发明集成电路产业的迅速发展对电子封装技术提出了更高的要求，而电子封装技术也承担起越来越多的多元化以及集成化和规模化的芯片封装功能。在此背景下，加强对国内外电子封装技术发展现状的研究和分析，并准确把握电子封装技术未来的发展趋势，已成为电子封装领域适应IC产业发展需要着重开展的关键工作。

1 电子封装技术现状

1.1 国内电子封装技术现状

经过了国内相关企业的长期不懈的努力，结合国实际情况借鉴国外先进电子封装技术，通过多年的技术沉淀和开发，我国封装产业在近年来出现了较多的半导体创新技术以及相应产品，而以技术创新为代表的本土封装企业的快速发展也成为了提高我国电子封装技术和产业国际竞争力的关键。2012年，由国内25家电子封装产业链相关单位组建形成的“集成电路封测产业链技术创新联盟”标志着我国拥有了自己的电子封装技术研究团队，通过建立高密度的IC封装技术工程实验室，以封测产业量广面大、对进口技术具有较强依赖或是被国外发达国家垄断的封装技术创新等作为主要项目，加快推动项目的组织实施和研究、管理工作，使得封测应用工程对整个电子封装产业链的辐射作用得以有效发挥[1]。

根据品牌化战略与国际化战略的发展方针，CSP以及MCP和BGA等新型封装技术已在部分电子封装的生产线应用，而SPFN以及FBP和MIS等自主知识产权的获得也为提高我国电子封装技术的国际竞争力水平奠定了良好基础。例如，TSV硅片通道、SiP射频以及圆片级三维的再布线封装与50um及以下超薄芯片的三维堆叠封装技术等被广泛应用到电子封装的实际工作中，有效带动了电子封装产业及相关产业的发展。以所创新研发的电子封装技术中较为典型的MIS倒装封装技术为例，其能够较好地替代具有较高成本的BGA封装，且脚宽与脚间距等内脚密度也同时达到25um，能够对现阶段IC封装的QFN和DFN系列产品的主流封装技术予以良好支持，通过引入扇入扇出内外引脚的互联技术，能够在确保封装效率的基础上，节约30%的成本，具有良好的实用价值。

1.2 国际电子封装技术现状

相較于中国，国际方面电子封装技术的发展更为迅速，目前为止，国际领域的电子封装技术主要包括了3D封装技术、SiP（多媒体通信协议）技术以及TSV集成技术等多项先进的电子封装技术。

首先，对3D封装技术进行分析。对3D封装进行分析可知，其实质上是一种基于系统级集成结构的电子封装技术，具有封装密度高、产品性能好、功耗噪声低等诸多特点。就现阶段而言，国际方面电子供应链的3D封装分类标准主要包括四种：（1）3D-SiP，以传统的引线缝合展开芯片堆叠工作，通过实现第二、三层Jisso封装层级的3D互联，达到封装目的，3D互联高度为1mm及以下；（2）3D-SIC，这种堆叠IC的3D封装技术主要是在全局或中间层级实现3D互联，互联高度大都在1-10um之间；（3）3D-WLP，3D的晶片级封装大都在IC钝化层的工艺完成之后，其3D互联的高度大都在100um以内；（4）3D-IC，此种3D封装技术是在芯片连接层级所实现的3D互联，互联高度为1um及以下[2]。

其次，对SiP多媒体通信协议封装技术进行分析。SiP技术以芯片为核心，其特点是无薄膜集成且具有分离元件的集成，需母板，在继承了传统的3D封装技术特点的基础上，将其进一步丰富。SiP封装技术通过对现有的芯核资源以及生产工艺进行整合，从而有效降低了封装成本，在缩短其投入实际应用时间的同时，也克服了传统3D封装工艺的信号混合和电磁干扰等封装难题，相应的封装产品也大都集中在低成本、高性能且便于携带的通信元件和通信系统等方面[3]。

最后，对TSV硅片通道集成技术进行分析。TSV集成封装技术是借助垂直的硅通孔完成芯片互联的技术，具有连接强度高、连接距离短等特点，能够实现高密度且更小更薄的产品封装，还能够对不同芯片的互联予以良好支持。以制作时间段为依据，TVS通孔集成可划分为先通孔、中通孔以及后通孔和键合后通孔四种，对于存储器堆叠以及图像传感器和MEMS结构的封装等具有良好的适应性，通过铜-铜键结合以及硅熔融键合等，迅速发展成为3D集成的关键工艺。

2 电子封装技术发展趋势

电子封装技术的发展趋势主要表现在以下两方面：（1）BGA封装技术的普及和发展。BGA即焊球阵列封装，其输入/输出端是焊料球且呈阵列排列，当输入/输出口较多时，便需要BGA焊球阵列封装[4]。对BGA封装进行分析可知，其不仅能够安排多个I/O口，而且还能够用于多芯片模块MCM封装，通过在基片上制作无源元件，并将第二个或是多个IC共同放置基片中进行封装。在封装过程中若还应用了倒装片技术，则还可省去金属丝的连接，从而有效提高封装速度并降低封装的复杂性。据我国电子产业相关部门调查，2013年全球BGA的封装产值已达到105亿美元，同比增长12.2%。但因BGA封装成本较高，故当前并未普及。因此，未来应进一步加强对BGA封装技术的研究力度，通过对其各个封装环节进行探讨和优化，从而降低其封装成本，提高其应用范围，使此种封装技术能够被广泛应用到IC产业的电子封装当中。（2）围绕3D封装技术开展3D封装、绿色封装以及封装的可靠性测试等。以3D封装为基础，逐渐向外延伸，加大对LED封装以及封装材料和封装设备的研究力度，以重大专项为先导，以行业市场带动封装技术研发，从而推动成果产业，实现封测产业的技术创新。加大对SiP关键技术的研究，尽快推动超薄芯片封装以及超细节距封装等相关封装技术的研究步伐，并将3D动态随机存取存储器即3D-DRAM封装纳入到电子封装技术的发展规划当中，通过实现4片乃至更多的DRAM核芯片的TVS堆叠，提高芯片的功率性能和数据传输速率，通过扶持TSV以及3D-SiP技术的研发，实现电子封装技术产业化发展。

3 结束语

文章以电子封装技术作为主要研究对象，通过对国内外电子封装技术发展现状进行研究，并对电子封装技术在未来的发展趋势作出详细说明。研究结果表明，当前我国电子封装技术发展迅速，但仍然同国际电子封装技术存在较大差距，未来还应继续加强对电子封装技术的研究与应用力度，通过加快推动BGA封装技术、3D封装技术以及TSV和3D-SiP技术的发展，逐步实现电子封装的产业化和集成化发展，促使我国电子封装技术的国际竞争水平得以有效提升。

参考文献

[1]童志义.高密度封装技术现状及发展趋势[J].电子工业专用设备，2011，2（12）：1-9.

[2]王毅.高密度高性能电子封装技术的现状与发展[J].微电子技术，2011，1（12）：1-22.

[3]李秀清，周继红.MEMS封装技术现状与发展趋势[J].半导体情报，2011，5（6）：1-4.

[4]阳范文，赵耀明.电子封装用环氧树脂的研究现状与发展趋势[J].电子工艺技术，2011，6（16）：238-241.