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集成电路封装行业的技术水平及特点分析
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　　集成电路封装技术的演进主要为了符合终端系统产品的需求,为配合系统产品多任务、小体积的发展趋势,集成电路封装技术的演进方向即为高密度、高脚位、薄型化、小型化。行业对芯片封装技术水平的划分存在不同的标准,目前国内比较通行的标准是采取封装芯片与基板的连接方式来划分,总体来讲,集成电路封装封装技术的发展可分为四个阶段:
　　第一阶段:20 世纪 80 年代以前(插孔原件时代),封装的主要技术是针脚插装(PTH),其特点是插孔安装到 PCB 上,主要形式有 SIP、DIP、PGA,它们的不足之处是密度、频率难以提高,难以满足高效自动化生产的要求。
　　第二阶段:20 世纪 80 年代中期(表面贴装时代),表面贴装封装的主要特点是引线代替针脚,引线为翼形或丁形,两边或四边引出,节距为 1.27 到 0.4 mm,适合于 3-300 条引线,表面贴装技术改变了传统的 PTH 插装形式,通过细微的引线将集成电路贴装到 PCB 板上。主要形式为 SOP(小外型封装)、PLCC(塑料有引线片式载体)、PQFP(塑料四边引线扁平封装)、J 型引线 QFJ 和 SOJ、LCCC(无引线陶瓷芯片载体)等。它们的主要优点是引线细、短,间距小,封装密度提高;电气性能提高;体积小,重量轻;易于自动化生产。它们所存在的不足之处是在封装密度、I/O 数以及电路频率方面还是难以满足 ASIC、微处理器发展的需要。
　　第三阶段:20 世纪 90 年代出现了第二次飞跃,进入了面积阵列封装时代。
　　该阶段主要的封装形式有焊球阵列封装(BGA)、芯片尺寸封装(CSP)、无引线四边扁平封装(PQFN)、多芯片组件(MCM)。BGA 技术使得在封装中占有较大体积和重量的&管脚&被&焊球&所替代,芯片与系统之间的连接距离大大缩短,BGA 技术的成功开发,使得一直滞后于芯片发展的封装终于跟上芯片发展的步伐。CSP 技术解决了长期存在的芯片小而封装大的根本矛盾,引发了一场集成电路封装技术的革命。
　　第四阶段:进入 21 世纪,迎来了微封装技术堆叠式封装时代,它在封装观念上发生了革命性的变化,从原来的封装元件概念演变成封装系统。
　　目前,以全球半导体封装的主流正处在第三阶段的成熟期, PQFN 和 BGA等主要封装技术进行大规模生产,部分产品已开始在向第四阶段发展。发行人所掌握的 WLCSP 封装技术可以进行堆叠式封装,发行人封装的微机电系统(MEMS)芯片就是采用堆叠式的三维封装。
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万物互联时代，整个产业市场规模将以年复合增长率21.1%的速度高速成长，到2018 年物联网市场规模可达1041亿美元，而物联网使得市场对的需求持续增长，是集成电路产业长周期发展的根本保障。
中国集成电路封装行业在中国产业升级大时代背景下， 符合国家战略发展方向，有完善的政策资金支持，是为天时。中国消费电子产业的崛起，使得中国在集成电路全球分工中拥有本地化优势，是为地利。中国由于过去数十年人口素质不断提高，大学毕业生保持高位，拥有全球其他国家无法比拟的工程师红利，是为人和。 天时地利人和俱全， 中国集成电路的崛起是历史必然趋势，未来只有发展节奏问题，不需要考虑是否会在竞争中落败的可能。
随着物联网时代到来，下游电子产品对芯片的体积要求更加苛刻，同时要求芯片的功耗越来越低， 这些都对集成电路封装技术提出了更高的要求，先进的封装技术能够节约 PCB 板上空间并降低集成电路功耗，将在下游电子产品需求驱动下快速发展。 中国优秀的封装企业在 BGA、 WLCSP、 Bumping、FC、 TSV、 SiP 等先进封装领域布局完善，紧跟市场对封装行业的需求，有能力承接全球集成电路产业的订单转移。
产业转移，中国集成电路前景看好
集成电路是现代电子计算机技术的基石，自从 1946 年全球第一台电子管计算机诞生以来，电子计算技术革命性的改变了人类信息处理的方式。分立器件组成的电子运算系统体积庞大，适用范围有限，集成电路是一种微型电子器件，将一个电路中的晶体管、电阻、电容等器件制作在一个晶片上，使得体积小型化，其发展深刻的影响了人类社会的发展进程。
半导体一般包括集成电路、 分立元器件、传感器、光电子等范畴，其中集成电路是半导体行业的核心， 占据了半导体销量的超过 80%。 全球集成电路行业呈现周期性和成长性双重特点， 一方面，集成电路行业受到宏观经济的影响，另一方面受到下游电子产品创新周期的影响，因此总体上呈现螺旋式上升的趋势。根据全球半导体贸易统计组织数据， 2015 年全球集成电路市场容量达到2850 亿美元，对应从 2004 年到 2015 年的复合增长率为 4.36%。
全球集成电路市场容量（ 百万美元）
近年来，由于亚太特别是中国地区消费电子市场的崛起，以及人工成本方面的优势，使得近 5 年来集成电路产业重心持续向中国转移。 根据美国半导体产业协会数据显示，亚太地区（不含日本）半导体销售额从 2009 年 1 月的全球占比 47.52%提升到 2015 年 5 月的 60.85%。可以看到近年来亚太区域半导体持续呈现供销两旺的局面，全球半导体产业呈现明显的向亚太地区转移的趋势。
半导体销售额亚太区占比
根据中国半导体行业协会数据显示， 2014 年我国集成电路行业市场规模达到 3015.4 亿元人民币。受益于中国下游消费电子等产业的高速发展， 中国市场过去 10 年集成电路规模实现了 18.65%的复合年化增长率。 其中封装行业市场规模达到 1255.9 亿元人民币，占集成电路市场规模的 41.65%。 2015 年集成电路产业销售收入达到 3500 亿元，年增长率达到 18%，继续保持高速成长。
中国集成电路市场规模（亿元）
全球视角来看，半导体行业景气程度取决于下游需求。过去 10 余年间，台式电脑、便携式电脑、智能手机驱动了半导体行业的长周期成长。站在当前时间节点看，全球智能手机增速放缓，根据 IDC 统计， 2014 年全球手机市场规模大约在 18.9 亿，智能手机销售 12.8 亿，渗透率 70%。
2015 年全球智能终端销量预计仍有同比 20%的增长，但考虑到终端总规模，预计智能终端替代已接近尾声，未来终端市场更多的可能出现周期性。展望未来，物联网是支撑半导体行业发展的新引擎。
2005 年 11 月国际电信联盟（ ITU）发布了报告正式提出了物联网（ IoT）概念，引起了世界各国的广泛关注。物联网是指世界上所有的物体都可以通过网络主动进行信息交换，实现任何时间、任何地点、任何物体之间的互联。在万物互联时代，信息链接不再局限于人与人（ H2H）之间的链接，人与物（ H2T）的互联，物与物（ T2T）的互联将成为未来的发展方向，物联网被认为是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。
随着 IC 集成电路成本降低，嵌入式系统在飞机、汽车、家电、工业装置、医疗器械、监控装置和日用物品等广泛的物理设备中可以得到应用，这些物理联网设备系统（ cyber physical system）是物联网的基础设施和表现形式。基于人人、人物、物物连接能力构建万物互联，需要无源、有源、互联网三类物联网节点。无源结点是具有电子标签的物品，这是物联网中数量最多的结点 。
无源结点一般不带电源 ，可以具有移动性 ，具有被感知能力和少量的数据存储能力 ，不具备计算和联网能力，提供被动的连接能力。有源结点是具备感知、联网和控制能力的嵌入式系统，这是物联网的核心结点。 这类设备是当前快速发展的领域，例如带有联网功能和数据收集功能的智能手环、具有远程操控功能的家用空调等。
互联网结点具备联网和控制能力的计算系统 ，可以认为是物联网的计算中心。作为一个中心节点，互联网节点需要有不间断的电源，高运行可靠性，起到网络调度、控制、信息存储、大型计算等作用。
物联网节点类型
而物联网带来了封装产业的改变，并给中国带来了新的机遇。
封装产业首先突围
前面提到，随着产业转移和技术转移，中国封装企业有了新的机遇，而其实目前我国封装企业已经具备一定的国际竞争力，在国际前 20 的封装企业中，我国拥有 3 席。封装行业集中度比较高，前 5 名占有 50%以上的市场份额，随着长电科技收购星科金朋，前 5 名的集中度将进一步提高。
2015 年全球封测市场主要厂商营收及份额
以 2015 年营收计并购后三巨头市场份额
在集成电路产业中，封装产业相比晶元制造的资本开支要求低很多，根据万得数据， 2015 年全球半导体设备开支达到 410 亿美元，其中晶元制造业开支337 亿，占比 82%，封装测试业开支 72 亿，占比 18%。封装测试由于对于资本开支需求相对较小，更易于率先发展。
实际上，我们可以看到过去 10 年中国封测领域占据集成电路超过 40%的市场，而从全世界的视角看，集成电路产业价值链中，芯片设计、晶圆制造、封装测试的占比大约为 3∶4∶3，这种先发优势决定了集成电路产业领域的国产替代必然从封装领域开始， 从大陆产业链优势来看，封装离下游模组更近， 同样有利于优先替代。 从而未来将以芯片设计和封装的产业集群优势带动重资产的芯片制造追赶国际先进水平。
另一方面，对于设计公司，转换晶元制造的 foundry 需要重制掩膜板、试产及调整良率等诸多工程， 不同晶圆厂的设计库也不尽相同， 一般需要客户和晶元厂深度合作，也需要比较长的转产周期。而封装厂转产相对简单，不需要客户进行大量工作，更容易发挥大陆产业链的成本优势。《国家集成电路产业发展推进纲要》中明确了 2020 年封装测试技术达到国际领先水平， 2030 年成电路产业链主要环节达到国际先进水平。封装引领率先突围的路线图非常清晰。
集成电路资本设备开支（ 百万美元）
因此我们认为，封装行业未来成长有三大逻辑支撑， 第一是万物互联时代对集成电路巨大的需求； 第二是中国电子下游产品产业集群建立所引发的封装行业国产化替代趋势；第三是中国政府在产业升级过程中， 给予集成电路产业的巨大支持。 这三点决定了未来中国封装行业可以相对较少的受到周期性影响，保持长周期景气。
受国家集成电路产业扶持政策拉动，至 2020 年，国内 IC 产业将保持 CAGR 20% 增长率。同时，本土 IC 封测企业全球并购活动加强，不仅带来大量先进封测技术与知识产 权，也使得国际客户逐渐转向大陆。外加近年国际 IC 封装巨头安靠等在大陆的大量投资， 我国 IC 先进封装产业预计将以 CAGR 不低于 18%增速保持增长，预计由 2016 年产量 41.5 亿片增至 2018 年 57 亿片。2020 年，国内先进封装行业规模将达到 46 亿美元 。
因此发展国内封装产业势在必行。
先进封装技术支撑企业全球竞争力
随着消费电子的发展， 手机、 PAD、 笔记本越来越强调小型化， 正在兴起的可穿戴设备对体积要求更加苛刻。另一方面， 物联网时代对芯片功耗要求更低， 这些都对集成电路封装技术提出了更高的要求， 先进的封装技术能够节约PCB 板上空间并降低集成电路功耗， 将在消费电子和物联网的两方面驱动下，快速发展。 中国企业在先进封装领域的布局能够有效支撑企业承接全球集成电路重心转移趋势， 帮助企业长期成长。 下文我们梳理了核心的先进封装技术。
首先我们要了解一下封装技术的流程。
集成电路的制造流程包括芯片设计、晶元制造、封装测试三个环节。在产业链上，封装位于晶元制造的下游环节，处于模组制造的上游环节。封装可以认为是集成电路生产过程的最后一道工序，是指将芯片（ Die）在不同类型的框架或者基板上布局、粘合固定连接，引出接线端子并通过塑封料（ EMC）固定形成不同外形的封装体的一种工艺。
封装在集成电路制造产业链中的位置
封装主要有四方面的作用：
第一， 是起到保护芯片的作用，通过晶圆制造厂制造的裸晶非常脆弱，需要在无尘室的环境下生产，对温度湿度灰尘密度以及静电都有严格的要求，才能保证芯片不会失效。但是芯片的使用环境远为复杂，因此需要封装来保护芯片。
第二， 封装能够对芯片起到支撑作用，使得器件整体强度提高不易损坏。
第三， 封装工艺负责将芯片电路和外部引脚连通。
第四， 封装为芯片工作提高可靠性环境，保障芯片使用寿命。
封装的内部结构
封装可以按照使用的封装材料进行分类，分为金属封装、陶瓷封装、塑料封装，其中商用 95%以上的产品都是用塑料封装。从和 PCB 板焊接关系上讲，封装又可以分为 PTH（通孔式）封装和 SMT（表面贴装式）封装，目前绝大多数产品使用表面贴装封装。从封装的类型上又可以分为 DIP、 SOT 、 QFN 、LCC、 TSSOP、 QFP、 BGA 等封装技术，不同封装类型的根本差别在于引脚数。量的多少以及封装效率的高低。
一个芯片的封装，一般要经过多道工序，首先需要将晶圆厂出厂的晶元（ wafer）正面电路区域贴胶带保护，进行背面研磨，一般需要减薄到 200-350uM；然后将晶元切割成一片片独立的芯片（ Die），并进行粉尘清洗工作；
第三步装片（ die bonding）是将芯片利用银浆等粘结，装配到框架上；然后进行键合（ wire bonding）工作，利用金丝将芯片的点击与框架的引脚连接起来；再用专用模具，在一定压力和温度的条件下用塑封树脂把键合后的半成品封装保护起来，并在成品上打印上标记；
最后经过成品测试剔除不良品得到出厂成品。随着封装技术的进步，封装的工艺流程也出现了一些变化，采用不同工艺的产品在具体的封装流程上也会有所不同。
封装的流程
封装技术的演进方向
随着集成电路的复杂化，单位体积信息的提高和单位时间处理速度的越来越高，随之而来的是封装产品引脚数的提高。另一方面电子产品小型化的发展趋势十分明确，这种市场需求对电路封装技术提出了相应的要求，不再满足于封装原有的保护、支撑、连通等功能，而是越发强调封装产品在单位体积或者面积内可以承载的芯片大小以及数量。
一般而言，衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近 1 越好。我们可以看到， iPhone6 中采用了刀把板式的电路设计，最大程度的压缩 PCB 板大小，板上空间十分紧张，同时苹果采用了 3D 封装中的 POP 封装将 DRAM 和A8 处理器封装在一起，由图可见，如果 DRAM 单独封装，将很大程度上影响PCB 板设计。
因此，电子产品小型化属于下游强需求，必将驱动先进封装技术的快速发展，拥有先进封装技术的公司也将占有市场优势。
iPhone6 电路板
半导体技术发展经历了分立器件、通孔插装、表面贴装、 BGA 封装几个发展阶段，未来将向更高封装效率的 3D 封装等技术演进。《国家集成电路产业发展推进纲要》中明确提出了封装领域发展方向包括了芯片级封装（ CSP）、圆片级封装（ WLP）、硅通孔（ TSV）、三维封装等先进封装和测试技术的开发及产业化。先进封装必将代表产业发展方向。
封装技术概览
下面我们来了解一下几种先进封装技术：
下游掌握 WLCSP-TSV 封测技术的厂商
（1） WLCSP 封装
CSP（ Scale Packaging Technology）封装是一种比 BGA 封装效率更高的封装形式，日本电子工业协会对 CSP 规定是芯片面积与封装尺寸面积之比大于80%。
因此 CSP 的封装效率可达 1:1.14。比起 BGA 封装，其管脚中心距更小，BGA 一般在 1.0 mm 到 1.27 mm，而 CSP 一般小于 0.8 mm。引脚数相同的封装，CSP 可以做到 BGA 封装的三分之一大小。
CSP 封装不但体积小，同时也更薄，其金属基板到散热体的最有效散热路径仅有 0.2mm，大大提高了芯片在长时间运行后的可靠性，线路阻抗显著减小，芯片速度也随之得到大幅度的提高。
CSP封装的电气性能和可靠性也比 BGA、 TSOP 有相当大的提高。晶元级封装（ Wafer-Level Chip Scale Packaging Technology）是 CSP 的一种实现方式，指不同于传统的晶片先切割再封测的制造流程，而是在晶元制造后直接在晶元上进行封装和测试，最后再划线分割，因此封装后体积与 IC 裸芯片尺寸几乎相同，而传统的封装方式封装后比裸晶尺寸增加 20% 。
WLCSP 封装
晶元级封装除了封装尺寸小外，其信息传输路径变短， IC 到 PCB 间的电感很小，提高了稳定性。由于晶圆级封装不需要传统密封的塑胶或陶瓷封装，因此在 IC 运算时热量能够有效散出，有助于解决小型电子产品发热量过高的问题。
封装流程比较
（2）3D 封装技术
3D 封装技术是指在不改变封装体尺寸的前提下，在同一个封装体内于垂直方向叠放两个以上芯片的封装技术，它起源于快闪存储器（NOR/NAND）及SDRAM 的叠层封装。目前常用的 3D 封装包括了 POP、 TSV 等形式。
PoP 是 Package on Package 的缩写，为封装体叠层技术。在逻辑电路和存储器集成领域，封装体叠层（ PoP）已经成为业界的首选，主要用于制造高端便携式设备和智能手机使用的先进移动通讯平台。
与此同时， PoP 技术也在移动互联网设备、便携式媒体播放器等领域找到了应用。这些应用带来了对 PoP 技术的巨大需求，而 PoP 也支持了便携式设备对复杂性和功能性的需求。像应用处理器或基带/应用存储器组合这样的核心部件，其主要的生产企业都已经或计划使用 PoP 解决方案。例如上文提到的苹果 iPhone6 就采用了 POP 封装。
未来 3D 封装的演进方向是硅通孔（ TSV）技术，是通过在晶圆和晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互连的技术。与以往的 IC 封装键合和使用凸点的倒装技术不同， TSV 能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大，外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗的性能。芯片堆叠是各种不同类型的电路互相混合的最佳手段，例如将存储器直接堆叠在逻辑器件上方。
由于 TSV 工艺的内连接长度是几种工艺中最短的，可以减小信号传输过程中的寄生损失和缩短时间延迟。同时节能也是 TSV 的特色之一，据测试 TSV 最多可将硅锗芯片的功耗降低大约 40％。
TSV 与传统工艺对比
（3）SiP封装
SiP（ system in package）封装是未来发展趋势，其指的是针对超过一种以上之不同功能的主动电子组件，可以选择性地与被动组件，或者其它组件封装在一起，进而提供多重功能。
从概念上讲， SiP 封装并不特指一种封装技术，而是一种封装形式，它和 SOC 在设计初衷上有着共同的出发点：在有限空间上整合多项集成电路功能。
SOC 即系统级芯片，在一个芯片上集成数字电路、模拟电路、 RF、存储器和接口电路等多种电路，以实现图像处理、语音处理、通讯功能和数据处理等多种功能，是从设计角度进行这项工作。
然而 SOC 面临芯片设计研发周期过长，不同制程整合不易的问题。而 SiP 系统级封装从封装角度同样能够实现在一个封装体中集成多项集成电路功能。
SiP 可采用市售的商用电子元器件，降低产品制造成本；其开发到上市的周期短，风险小；可采用混合设计技术，为客户带来灵活性，因此 SiP 被认为是继 DIP、 SMT、 BGA 后的第 4 次封装革命。因此我们认为 SiP 技术将是未来一段时间封装厂商重点投入的技术领域。 SiP 技术内涵比较丰富， MCM、 POP、PIP、 TSV 技术都被用于 SiP 封装。
SiP 封装分类
SiP 封装强调目的，并不要求一定形态，就芯片排列方式而言，其可以是平面 2D 式的多芯片模组，也可以是 3D 式的封装；键合既可以使用金属线键合，也可以使用倒装芯片方式安装。其中倒装芯片、 3D 封装都是 SiP 封装的重要技术。
SiP 封装显微图
（4）倒装技术
倒装芯片焊接（ Flip-chip Bonding）技术是一种新型封装技术，是整个封装过程中的一个流程， 不同于传统封装需要金属引线键合步骤，它将工作面（有源区面）上采用凸点电极工艺（ Bumping）与基板布线层直接键合。在封装的过程中，晶片 （ IC ）会被翻转过来，以面朝下方式让晶片上面的接合点 （ Pad ） 透过金属导体与基板的接合点相互连接的封装技术。
与传统的引线键合技术（ Wire Bonding）相比，倒装芯片焊接技术键合焊区的凸点电极不仅仅沿芯片四周边缘分布，而是可以通过再布线实现面阵分布。
因而倒装芯片焊接技术密度更高，使用倒装焊技术能增加单位面积内的 I/O 数量；缩小晶片封装后的尺寸，是 BGA、 CSP 等封装中经常采用的技术。
同时倒装由于没有金属引线键合，降低了晶片与基板间的信号传输距离，信号完整性、频率特性更好；另一方面，倒装凸点等制备基本以圆片、芯片为单位，较单根引线为单位的引线键合互连来讲，生产效率高，降低了批量封装的成本。
金属引线键合工艺流程
倒装芯片焊接的关键技术包括凸点制作和倒装焊接两个步骤。凸点制作工艺关键是要保证凸点的一致性。特别是随着芯片引脚数的增多以及对芯片尺寸要求的提高，凸点尺寸及其间距越来越小，制作凸点时又不能损伤脆弱的芯片。
倒装焊接现在应用较多的有热压焊和超声焊。热压焊接工艺要求在把芯片贴放到基板上时，同时加压加热。该方法的优点是工艺简单，工艺温度低，无需使用焊剂，可以实现细间距连接；缺点是热压压力较大，仅适用于刚性基底（如氧化铝或硅），基板必须保证高的平整度，热压头也要有高的平行对准精度。
为避免半导体材料受到不必要的损害，设备施加压力要有精确的梯度控制能力。超声热压焊连接是将超声波应用在热压连接中，使焊接过程更加快速。超声波的引入使连接材料迅速软化，易于实现塑性变形。热超声的优点是可以降低连接温度，缩短加工处理的时间。缺点是可能在硅片上形成小的凹坑，主要是由于超声震动过强造成的。该方法主要适用于金凸点、镀金焊盘的组合。
倒装 BUMP 工艺流程
对于正在快速发展的中国集成电路产业来说，封装企业是最后的一道屏障，如果没有封装的保证，所谓的自主可控也是镜花水月，期待中国封装产业能如愿走到全球领先位置。
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什么是集成电路封装 集成电路封装的作用
学习啦【百科知识】 编辑：谢君
　　集成电路封装在电子学金字塔中的位置既是金字塔的尖顶又是金字塔的基座。那么你对集成电路封装了解多少呢?以下是由学习啦小编整理关于什么是集成电路封装的内容，希望大家喜欢!
　　集成电路封装的概述
　　从电子元器件(如晶体管)的密度这个角度上来说，IC代表了电子学的尖端。但是IC又是一个起始点，是一种基本结构单元，是组成我们生活中大多数电子系统的基础。同样，IC不仅仅是单块芯片或者基本电子结构，IC的种类千差万别(模拟电路、数字电路、射频电路、传感器等)，因而对于封装的需求和要求也各不相同。本文对IC封装技术做了全面的回顾，以粗线条的方式介绍了制造这些不可缺少的封装结构时用到的各种材料和工艺。
　　集成电路封装还必须充分地适应电子整机的需要和发展。由于各类电子设备、仪器仪表的功能不同，其总体结构和组装要求也往往不尽相同。因此，集成电路封装必须多种多样，才足以满足各种整机的需要。
　　集成电路封装是伴随集成电路的发展而前进的。随着宇航、航空、机械、轻工、化工等各个行业的不断发展，整机也向着多功能、小型化方向变化。这样，就要求集成电路的集成度越来越高，功能越来越复杂。相应地要求集成电路封装密度越来越大，引线数越来越多，而体积越来越小，重量越来越轻，更新换代越来越快，封装结构的合理性和科学性将直接影响集成电路的质量。因此，对于集成电路的制造者和使用者，除了掌握各类集成电路的性能参数和识别引线排列外，还要对集成电路各种封装的外形尺寸、公差配合、结构特点和封装材料等知识有一个系统的认识和了解。以便使集成电路制造者不因选用封装不当而降低集成电路性能;也使集成电路使用者在采用集成电路进行征集设计和组装时，合理进行平面布局、空间占用，做到选型恰当、应用合理。
　　集成电路封装的作用
　　集成电路封装不仅起到集成电路芯片内键合点与外部进行电气连接的作用，也为集成电路芯片提供了一个稳定可靠的工作环境，对集成电路芯片起到机械或环境保护的作用，从而集成电路芯片能够发挥正常的功能，并保证其具有高稳定性和可靠性。总之，集成电路封装质量的好坏，对集成电路总体的性能优劣关系很大。因此，封装应具有较强的机械性能、良好的电气性能、散热性能和稳定性。
　　虽然IC的结构、应用领域、I/O数量差异很大，但是IC封装的作用和功能却差别不大，封装的目的也相当的一致。作为&芯片的保护者&，封装起到了好几个作用，归纳起来主要有两个根本的功能：
　　(1)保护芯片，使其免受物理损伤;
　　(2)重新分布I/O，获得更易于在装配中处理的引脚节距。封装还有其他一些次要的作用，比如提供一种更易于标准化的结构，为芯片提供散热通路，使芯片避免产生&粒子造成的软错误，以及提供一种更方便于测试和老化试验的结构。封装还能用于多个IC的互连。可以使用引线键合技术等标准的互连技术来直接进行互连。或者也可用封装提供的互连通路，如混合封装技术、多芯片组件(MCM)、系统级封装(SiP)以及更广泛的系统体积小型化和互连(VSMI)概念所包含的其他方法中使用的互连通路，来间接地进行互连。
　　随着微电子机械系统(MEMS)器件和片上实验室(lab-on-chip)器件的不断发展，封装起到了更多的作用：如限制芯片与外界的接触、满足压差的要求以及满足化学和大气环境的要求。人们还日益关注并积极投身于光电子封装的研究，以满足这一重要领域不断发展的要求。最近几年人们对IC封装的重要性和不断增加的功能的看法发生了很大的转变，IC封装已经成为了和IC本身一样重要的一个领域。这是因为在很多情况下，IC的性能受到IC封装的制约，因此，人们越来越注重发展IC封装技术以迎接新的挑战。
　　集成电路封装的发展趋势
　　在较长一段时期内，集成电路封装几乎没有多大变化，6～64根引线的扁平和双列式封装，基本上可以满足所有集成电路的需要。对于较高功率的集成电路，则普遍采用金属圆形和菱形封装。但是随着集成电路的迅速发展，多于64，甚至多达几百条引线的集成电路愈来愈多。如日本40亿次运算速度的巨型用一块ECL.复合电路，就采用了462条引线的PGA。过去的封装形式不仅引线数已逐渐不能满足需要，而且也因结构上的局限而往往影响器件的电性能。同时，整机制造也正在努力增加印制线路板的组装密度、减小整机尺寸来提高整机性能，这也迫使集成电路去研制新的封装结构，新的封装材料来适应这一新的形势。因此，集成电路封装的发展趋势大体有以下几个方面：
　　1.表面安装式封装将成为集成电路封装主流 集成电路的表面安装结构是适应整机系统的需要而发展起来的，主要是因为电子设备的小型化和轻量化，要求组装整机的电子元器件外形结构成为片式，使其能平贴在预先印有焊料膏的印制线路板焊盘上，通过再流焊工艺将其焊接牢固。这种作法不仅能够缩小电子设备的体积，减轻重量，而且这些元器件的引线很短，可以提高组装速度和产品性能，并使组装能够柔性自动化。
　　表面安装式封装一般指片式载体封装、小外形双列封装和四面引出扁平封装等形式，这类封装的出现，无疑是集成电路封装技术的一大进步。
　　2.集成电路封装将具有更多引线、更小体积和更高封装密度
　　随着超大规模和特大规模集成电路的问世，集成电路芯片变得越来越大，其面积可达7mm&7mm，封装引出端可在数百个以上，并要求高速度、超高频、低功耗、抗辐照，这就要求封装必须具有低应力、高纯度、高导热和小的引线电阻、分布电容和寄生电感，以适应更多引线、更小体积和更高封装密度的要求。
　　要想缩小封装体积，增加引线数量.唯一的就是缩小封装的引线间距。一个40线的双列式封装要比68线的H式载体封装的表面积大20%，其主要区别就是引线目距由2.54mm改变自1.27mm或1.00cmm。不难想像，如果引线间距进而改变为0.80mm，O.65mm甚至0 50mm，则封装的表面积还会太大地缩小。但是为了缩小引线间距，这势必带来了一系列新的目题，如印线精密制造就必须用光致腐蚀的蚀刻工艺来代替机械模具的冲制加工，并必须解决引线间距缩小所引起的引线间绝缘电阻的降低和分步电容的增大等各个方面研究课题。
　　集成电路芯片面积增大，通常其相应封装面积也在加大，这就对热耗散问题提出了新的挑战。这个问题是一个综台性的，它不仅与芯片功率、封装材料、封装结构的表面积和最高结温有关，还与环境温度和冷玲方式等有关，这就必须在材料的选择、结构的设计和冷却的手段等方面作出新的努力。
　　3.塑料封装仍然是集成自路的主要封装形式
　　塑料模塑封装具有成本低、工艺简单和便于自动化生产等优点，虽然在军用集成电路标准中明文规定，封装结构整体不得使用任何有机聚合物材料，但是在集成电路总量中，仍有85%以上采用塑料封装。
　　塑料封装与其他封装相比，其缺点主要是它属于非气密或半气密封装，所以抗潮湿性能差，易受离子污染;同时热稳定性也不好，对电磁波不能屏蔽等，因而对于高可靠的集成电路不宜选用这种封装形式。但是近几年来，塑料封装的模塑材料、引线框架和生产工艺已经不断完善和改进，可靠性也已大大提高，相信在这个基础上，所占封装比例还会继续增大。
　　4.直接粘结式封装将取得更大发展
　　集成电路的封装经过插入式、表面安装式的变革以后，一种新的封装结构&直接粘结式已经经过研制、试用达到了具有商品化的价值，并且取得了更大的发展，据上预测，直接粘结式封装在集成电路中所占比重将从1990年的8%上升至2000年的22%，这一迅速上升的势头，说明了直接粘结式封装的优点和潜力。
　　所谓直接粘结式封装就是将集成电路芯片直接粘结在印制线路板或覆有金属引线的塑料薄膜的条带上，通过倒装压焊等组装工艺，然后用有机树脂点滴形加以覆盖。当前比较典型的封装结构有芯片板式封装(COB)、载带自动焊接封装(TAB)和倒装芯片封转(FLIPCHIP)等树种，而其中COB封装和TAB封装已经大量使用于音乐、语音、钟表程控和照相机快门等直接电路。
　　直接粘结式封装其所以能够迅速发展，最重要的因素是它能适用于多引线、小间距、低成本的大规模自动化或半自动化生产，并且简化了封装结构和组装工艺。例如COB封装不再使用过去的封装所必需的金属外引线;TAB封装采用倒装压焊而不再使用组装工艺必须的内引线键合。这样，一方面减少了键合的工作量，另一方面因减少引线的压焊点数而提高了集成电路的可靠性。
　　在中国COB封装已经大量生产，而TAB封装尚处于开发阶段，相信在今后的集成电路中，这类封装会占据一定的地位和取得更大的发展。
　　5. 功率集成电路封装小型化已成为可能
　　功率集成电路的封装结构，受封装材料的导热性能影响，造成封装体积较大而与其他集成电路不相匹配，已成为人们关注的问题之一，而关键所在是如何采用新的封装材料。
　　功率集成电路所用的封装材料，不仅要求其导热性能好，而且也要求线膨胀系数低，并具备良好的电气性能和机械性能。随着科学的进步，一些新的材料已经开始应用到集成电路方面来，如导热性能接近氧化铍(BeO)线膨胀系数接近硅(Si)的新陶瓷材料&氮化铝(AlN)，将成为功率集成电路封装结构的主体材料，从而大大地缩小了体积和改善了电路的性能，相信将来还会有更多的新材料参与到这一领域中来，使功率集成电路能进一步缩小体积。
　　另外，采用氟利昂小型制冷系统对功率集成电路进行强制冷却，以降低其表面环境温度来解决封装的功耗，已在一些大型计算机中得到实现。这样在改变封装结构的外形设计、使用新的封装材料的同时，再改善外部冷却条件，那么集成电路的热性能就可取得更大的改善。
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