電子封裝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

龍 樂(lè)

（龍泉天生路205號(hào)1棟208室，成都 610100）

電子封裝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

龍 樂(lè)

（龍泉天生路205號(hào)1棟208室，成都 610100）

現(xiàn)今集成電路晶圓的特征線寬進(jìn)入微納電子時(shí)代，而電子產(chǎn)品和電子系統(tǒng)的微小型化依賴先進(jìn)電子封裝技術(shù)的進(jìn)步，封裝技術(shù)已成為半導(dǎo)體行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)之一。主要介紹了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)的有市場(chǎng)價(jià)值的封裝技術(shù)，詳細(xì)描述了一些典型封裝的基本結(jié)構(gòu)和組裝工藝，并指出了其發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)。各種封裝方法近年來(lái)層出不窮，實(shí)現(xiàn)了更高層次的封裝集成，因而封裝具有更高的密度、更強(qiáng)的功能、更優(yōu)的性能、更小的體積、更低的功耗、更快的速度、更小的延遲、成本不斷降低等優(yōu)勢(shì)，其技術(shù)研究和生產(chǎn)工藝不可忽視，在今后的一段時(shí)間內(nèi)將擁有巨大的市場(chǎng)潛力與發(fā)展空間，推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入后摩爾時(shí)代。

高密度封裝；3D封裝；封裝技術(shù)；封裝結(jié)構(gòu)；發(fā)展趨勢(shì)

1 引言

創(chuàng)新與變革是IC（集成電路）發(fā)展的主旋律，“新摩爾定律”、“超摩爾定律”、“后摩爾定律”等新概念引領(lǐng)IC行業(yè)從追求工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)的時(shí)代，發(fā)展到轉(zhuǎn)向投資市場(chǎng)應(yīng)用及其解決方案，轉(zhuǎn)向封裝、混合信號(hào)、微系統(tǒng)、微結(jié)構(gòu)、微組裝等綜合技術(shù)創(chuàng)新，轉(zhuǎn)向與客戶建立緊密戰(zhàn)略聯(lián)盟的大生態(tài)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向更多地依賴于芯片封裝技術(shù)發(fā)展的全新時(shí)代。封裝已承擔(dān)起越來(lái)越多的集成化、多元化、規(guī)模化功能，芯片的設(shè)計(jì)、制造和封裝這三大環(huán)節(jié)直接互動(dòng)更為頻繁，其聯(lián)系也更加密切，從DFM“可制造性設(shè)計(jì)”的基礎(chǔ)上，提出DFP、MFP等全新標(biāo)志性理念。由此可見(jiàn)，加快發(fā)展芯片封裝技術(shù)的重要性、緊迫性是不言而喻的，并將為這一產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的市場(chǎng)和機(jī)遇的對(duì)接，對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)產(chǎn)業(yè)化具有強(qiáng)大的推動(dòng)力。

2 封裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)封裝產(chǎn)業(yè)隨半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模快速增長(zhǎng)，與此同時(shí)，IC設(shè)計(jì)、芯片制造和封裝測(cè)試三業(yè)的格局也正不斷優(yōu)化，形成了三業(yè)并舉、協(xié)調(diào)發(fā)展的格局。作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要部分，封裝產(chǎn)業(yè)及技術(shù)在近年來(lái)穩(wěn)定而高速地發(fā)展，特別是隨著國(guó)內(nèi)本土封裝企業(yè)的快速成長(zhǎng)和國(guó)外半導(dǎo)體公司向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移封裝測(cè)試業(yè)務(wù)，其重要性有增無(wú)減，仍是IC產(chǎn)業(yè)強(qiáng)項(xiàng)。

境外半導(dǎo)體制造商以及封裝代工業(yè)紛紛將其封裝產(chǎn)能轉(zhuǎn)移至中國(guó)，近年來(lái)，飛思卡爾、英特爾、意法半導(dǎo)體、英飛凌、瑞薩、東芝、三星、日月光、快捷、國(guó)家半導(dǎo)體等眾多國(guó)際大型半導(dǎo)體企業(yè)在上海、無(wú)錫、蘇州、深圳、成都、西安等地建立封測(cè)基地，全球前20大半導(dǎo)體廠商中已有14家在中國(guó)建立了封測(cè)企業(yè)，長(zhǎng)三角、珠三角地區(qū)仍然是封測(cè)業(yè)者最看好的地區(qū)，拉動(dòng)了封裝產(chǎn)業(yè)規(guī)模的迅速擴(kuò)大。另一方面，國(guó)內(nèi)芯片制造規(guī)模的不斷擴(kuò)大，也極大地推動(dòng)封裝產(chǎn)業(yè)的高速成長(zhǎng)。為了降低成本，近年來(lái)許多封測(cè)企業(yè)選擇中西部地區(qū)新建工廠。英特爾成都封測(cè)廠擁有國(guó)際最先進(jìn)的晶圓預(yù)處理流程技術(shù)，制造周期可縮短30%～50%，英特爾全球50%以上的處理器都出自成都工廠。一部分集成器件制造商及封測(cè)代工企業(yè)將產(chǎn)能轉(zhuǎn)移至中西部地區(qū)，這種趨勢(shì)將會(huì)持續(xù)數(shù)年。

盡管如此，IC產(chǎn)業(yè)仍喜憂參半。在2010年，國(guó)內(nèi)IC市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大到7 350億元，其產(chǎn)業(yè)規(guī)模與市場(chǎng)規(guī)模之比始終未超過(guò)20%，如扣除接受境外委托代工的銷售額，則實(shí)際國(guó)內(nèi)自給率還不足10%，IC已連續(xù)多年超過(guò)石油和鋼鐵進(jìn)口額的總和，成為國(guó)內(nèi)最大宗的進(jìn)口商品。美歐日韓等憑借技術(shù)領(lǐng)先戰(zhàn)略，主導(dǎo)著產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展方向，CPU、存儲(chǔ)器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器等量大面廣的通用IC產(chǎn)品基本依賴進(jìn)口。國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)在核心技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā)和商品化方面，其競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力有待進(jìn)一步加強(qiáng)。在超大規(guī)模IC方面，需要對(duì)封裝、引線精密制造、芯片引線鍵合、材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和冷卻手段等進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。封裝環(huán)節(jié)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)是以市場(chǎng)規(guī)模化為主的，目前，國(guó)內(nèi)整個(gè)IC產(chǎn)業(yè)還屬于幼嫩時(shí)期，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，競(jìng)爭(zhēng)力弱，抵御市場(chǎng)波動(dòng)能力差，政產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的原創(chuàng)新體系尚未建立，多渠道的投融資環(huán)境尚未形成，封測(cè)產(chǎn)業(yè)也毫不例外，與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有近10年差距。在整體產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平上，國(guó)內(nèi)封測(cè)業(yè)仍以DIP（雙列直插封裝）、SOP（小外形封裝）、QFP（四邊引腳扁平封裝）等傳統(tǒng)的中低端封裝形式為主，近年來(lái)企業(yè)銷售量大幅增長(zhǎng)，有多家企業(yè)封裝能力達(dá)數(shù)十億塊，但銷售額卻停滯不前，效益大幅下滑，技術(shù)水平參差不齊，趨于同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)，主要體現(xiàn)在市場(chǎng)、技術(shù)、成本、資金、人才等方面。產(chǎn)業(yè)鏈不夠完善，難以滿足國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)和芯片制造發(fā)展的要求，需要持續(xù)穩(wěn)步擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，加速人才培育，加大對(duì)外合作交流。

3 封裝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

ITRS（國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖組織）針對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)，提出“新摩爾定律”概念的基本內(nèi)涵是功能翻番，為IC芯片和封裝帶來(lái)了層出不窮的創(chuàng)新空間。隨著封裝技術(shù)的不斷發(fā)展， MCP、SiP、SoP、PoP、SCSP、SDP、WLP等封裝結(jié)構(gòu)成為主流，并為趨于Z方向封裝發(fā)展的3D（三維）集成封裝、TVS（硅通孔）集成等技術(shù)研發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，可解決芯片技術(shù)發(fā)展的一些瓶頸問(wèn)題，有可能引發(fā)半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展方式的根本性改變。

3.1 國(guó)內(nèi)封裝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)企業(yè)積極進(jìn)取和艱苦努力，引進(jìn)、消化吸收國(guó)外先進(jìn)封裝技術(shù)以及多年的技術(shù)沉淀與持續(xù)研發(fā)，封裝產(chǎn)業(yè)近年來(lái)涌現(xiàn)出很多半導(dǎo)體創(chuàng)新產(chǎn)品和技術(shù)，通過(guò)行業(yè)頂級(jí)評(píng)選、參與國(guó)家科技重大專項(xiàng)實(shí)施、封裝測(cè)試技術(shù)與市場(chǎng)專題研討會(huì)、中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)年會(huì)等活動(dòng)，可以從中管窺封裝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。

以技術(shù)創(chuàng)新性為代表的國(guó)內(nèi)本土封測(cè)企業(yè)快速成長(zhǎng)，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)規(guī)模較大，在技術(shù)水平上開(kāi)始向國(guó)際先進(jìn)水平靠攏。25家產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)單位組建了產(chǎn)學(xué)研合作“中國(guó)集成電路封測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟”，建立高密度IC封裝技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，切入封測(cè)產(chǎn)業(yè)量廣面大、完全依賴進(jìn)口或者是國(guó)外壟斷的技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目課題立項(xiàng)，積極推進(jìn)項(xiàng)目的組織實(shí)施和基礎(chǔ)管理工作，“大兵團(tuán)作戰(zhàn)”發(fā)揮封測(cè)應(yīng)用工程對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈及關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的輻射作用。

依據(jù)國(guó)際化戰(zhàn)略、品牌戰(zhàn)略的實(shí)施，BGA、CSP、MCP等新型封裝技術(shù)已在部分生產(chǎn)線應(yīng)用。MIS、sQFN和FBP自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)取得成功，基本掌握部分國(guó)際封測(cè)主流核心技術(shù)，如TSV、射頻SiP、圓片級(jí)三維再布線封裝、銅凸點(diǎn)互連、高密度FC-BGA封測(cè)、50μm以下超薄芯片三維堆疊封裝等先進(jìn)技術(shù)，QFN系列產(chǎn)品方面品種齊全，并具有良好的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。MIS倒裝封裝技術(shù)可用于替代高成本BGA封裝，內(nèi)腳密度達(dá)到25μm腳寬及25μm的腳間距，能夠?qū)⒛壳癐C封裝主流技術(shù)QFN/DFN系列產(chǎn)品工藝提升至新水平，拓展至新領(lǐng)域，使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)小外形高密度，扇入扇出內(nèi)外引腳互聯(lián)技術(shù)，可節(jié)約成本30%以上，并配合以基板為基礎(chǔ)的SiP封測(cè)服務(wù)，工藝制程方面取得突破性進(jìn)展，同時(shí)與自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)銅凸柱封裝結(jié)合堪稱完美，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

重大專項(xiàng)給力引領(lǐng)，自主創(chuàng)新?lián)屨贾聘唿c(diǎn)，產(chǎn)業(yè)環(huán)境日臻完善，高密度BUMP實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，先進(jìn)封裝WLP成功起步，QFN/LQFP量產(chǎn)化進(jìn)展迅速，MISPP技術(shù)獨(dú)創(chuàng)封裝巔峰之作，經(jīng)過(guò)積極進(jìn)取和艱苦努力，涌現(xiàn)出很多封裝創(chuàng)新技術(shù)與產(chǎn)品，并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，項(xiàng)目實(shí)施產(chǎn)業(yè)化取得一定進(jìn)展，打造一流封測(cè)企業(yè)，推動(dòng)了行業(yè)的技術(shù)更新，有力提升了企業(yè)的自主創(chuàng)新能力和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

3.2 國(guó)際封裝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

新型封裝材料與技術(shù)推動(dòng)封裝發(fā)展，其重點(diǎn)直接放在削減生產(chǎn)供應(yīng)鏈的成本方面，創(chuàng)新性封裝設(shè)計(jì)和制作技術(shù)的研發(fā)倍受關(guān)注，WLP設(shè)計(jì)與TSV技術(shù)以及多芯片和芯片堆疊領(lǐng)域的新技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)呈井噴式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，推動(dòng)高密度封測(cè)產(chǎn)業(yè)以前所未有的速度向著更長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)發(fā)展。

3.2.1 3D封裝的主要類別及技術(shù)

3D封裝實(shí)際上是一種系統(tǒng)級(jí)集成結(jié)構(gòu)，其中的TSV技術(shù)是芯片制造與封裝技術(shù)相融合的集成技術(shù)，可提高封裝密度，增強(qiáng)產(chǎn)品性能，提升速度，降低功耗和噪聲，實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化和多功能化，設(shè)計(jì)自由度提高，研發(fā)時(shí)間縮短，可靠性更高。IMEC正與ITRS以及Jisso封裝標(biāo)準(zhǔn)集團(tuán)共同制定基于電子供應(yīng)鏈的4種3D分類標(biāo)準(zhǔn)：

（1）3D-SiP，采用傳統(tǒng)的引線鍵合進(jìn)行芯片堆疊，即在第二層和第三層Jisso封裝層級(jí)實(shí)現(xiàn)3D互連，3D互連高度在1mm以內(nèi)；

（2）3D-WLP，在IC鈍化層工藝完成之后，實(shí)現(xiàn)3D互連高度100μm以下；

（3）3D-SIC（堆疊-IC），在全局層級(jí)或中間層級(jí)的3D互連，其互連高度在1μm～10μm之間；

（4）3D-IC，在芯片連接層級(jí)實(shí)現(xiàn)3D互連，其高度1μm以下。

3D封裝改善了芯片的許多性能，如尺寸、重量、速度、產(chǎn)量及能耗，技術(shù)上有諸多優(yōu)勢(shì)：

（1）在尺寸和重量方面，與單芯片封裝相比，采用3D技術(shù)可縮小封裝尺寸、減輕重量達(dá)40～50倍；

（2）在速度方面，3D互連長(zhǎng)度更短，工作速度更快，寄生性電容和電感得以降低，系統(tǒng)的總功耗降低了30%左右；

（3）與2D封裝相比，3D技術(shù)的組裝效率約為2D的 200%；

（4）在芯片中，噪聲幅度和頻率主要受封裝和互連的限制，3D技術(shù)在降低噪聲中起著縮短互連長(zhǎng)度的作用，同時(shí)也降低了互連伴隨的寄生性；

（5）隨著芯片尺寸的不斷縮小，3D技術(shù)可持續(xù)提高電路密度、性能，降低成本。

高密度3D封裝是為適應(yīng)宇航、衛(wèi)星、軍事、計(jì)算機(jī)、通信以及消費(fèi)類系統(tǒng)的需求，近年來(lái)獲得迅速發(fā)展的新型封裝與組裝技術(shù)，最大限度地靈活應(yīng)用各種芯片資源和封裝互連優(yōu)勢(shì)，成為實(shí)現(xiàn)整機(jī)系統(tǒng)集成的必然趨勢(shì)。

3.2.2 SiP技術(shù)

SiP技術(shù)日趨產(chǎn)業(yè)化，以芯片為中心、無(wú)薄膜集成、有分離元件集成、需母板，繼承了傳統(tǒng)3D封裝形式，并使其多樣化；此外，整合了現(xiàn)有芯核資源和生產(chǎn)工藝優(yōu)勢(shì)，降低了成本，縮短上市時(shí)間；同時(shí)克服了工藝兼容、信號(hào)混合、電磁干擾等困難，產(chǎn)品主要集中在高性能、低成本、便于攜帶的通信系統(tǒng)。

3.2.3 TSV集成技術(shù)

TSV集成技術(shù)是利用垂直硅通孔完成芯片間互連的方法，其連接距離更短、強(qiáng)度更高，可實(shí)現(xiàn)更小更薄而性能更好、密度更高、尺寸和重量明顯減小的封裝，同時(shí)還能用于異種芯片之間的互連。TVS通孔集成按制作時(shí)間段分為先通孔、中通孔、后通孔、鍵合后通孔等四類，在存儲(chǔ)器堆疊、MEMS結(jié)構(gòu)封裝、圖像傳感器中的應(yīng)用發(fā)展迅速，銅-銅鍵合、金屬易熔鍵合、硅熔融鍵合、焊料鍵合等已成為3D集成和WLP的關(guān)鍵工藝之一。

3.2.4 MEMS器件WLP技術(shù)

MEMS（微電機(jī)系統(tǒng)）器件普遍具有懸浮、可動(dòng)結(jié)構(gòu)，也使得它有容易損壞、粘附潮氣和灰塵等不足，最終造成失效，工程化的應(yīng)用要求提高M(jìn)EMS器件的可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，并同時(shí)要求減少封裝體積，降低封裝成本。圓片級(jí)封裝WLP是在制作MEMS器件的圓片上完成的封裝技術(shù)，利用圓片工藝進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)低成本、批量化生產(chǎn)，所采取的方法就是在功能圓片加工完成后，再在上面對(duì)準(zhǔn)后扣上一個(gè)圓片，相當(dāng)于通過(guò)一次工藝就給功能圓片上的每個(gè)芯片戴上了一頂帽子，而作為帽子的圓片要具備一定的腔體，不能破壞MEMS可動(dòng)結(jié)構(gòu)。兩個(gè)圓片主要通過(guò)靜電鍵合、直接鍵合、共晶焊接或粘接等手段實(shí)現(xiàn)，根據(jù)不同的需求可實(shí)現(xiàn)氣密和真空封裝。

另一方面，MEMS器件與IC的集成化日益重要，但不是所有MEMS工藝都可以與CMOS工藝兼容，基于多層晶片鍵合的WLP以及3D垂直集成封裝的基礎(chǔ)，結(jié)合TSV技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與IC的集成封裝，成為一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。一些MEMS與其他芯片的3D集成封裝技術(shù)已經(jīng)實(shí)用化，可以獲得集CPU、DSP、處理電路、制動(dòng)器等為一體的微系統(tǒng)，解決因工藝兼容性問(wèn)題不能單片集成的缺點(diǎn)。

4 封裝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

從半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，高密度薄型化系統(tǒng)集成的MCP、SiP、WLP、TSV、3D封裝等代表著IC封測(cè)技術(shù)發(fā)展的主流方向，先進(jìn)封裝技術(shù)與SiP是產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱門話題，其封裝基板向更小尺寸發(fā)展，引腳數(shù)量進(jìn)一步增多，引腳線寬/引腳間距更微細(xì)化，布線密度增大，芯片堆疊層數(shù)增加，原材料、設(shè)備、工藝技術(shù)難度更高都是其發(fā)展趨勢(shì)。

4.1 國(guó)內(nèi)封裝技術(shù)趨勢(shì)

未來(lái)5～10年是國(guó)內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展極為關(guān)鍵的時(shí)期，封測(cè)業(yè)未來(lái)發(fā)展的潛力依然巨大，IC封測(cè)技術(shù)將適應(yīng)設(shè)計(jì)業(yè)發(fā)展的需求，日益向短、小、輕、薄、高密度、高效率、高性能、低高度、多形式、系統(tǒng)化、系列化、集成化發(fā)展，融合芯片制造技術(shù)，并提升MCP和SiP成為實(shí)用技術(shù)，封裝與組裝進(jìn)一步融合，各種QFN、MCM（多芯片組件）、MCP、BGA、CSP等中高端技術(shù)及產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)需求明顯增強(qiáng)，還將呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。

圍繞3D封裝、綠色封裝、封裝可靠性與測(cè)試、表面組裝與高密度互連、封裝基板制造、先進(jìn)封裝設(shè)備、封裝材料、LED（發(fā)光二極管）封裝、新興封裝（MEMS/MOEMS）等技術(shù)是多個(gè)產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的專題，尤其對(duì)MEMS封裝技術(shù)的研發(fā)持續(xù)高漲。封測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟將繼續(xù)按照“以重大專項(xiàng)為先導(dǎo)，以市場(chǎng)帶動(dòng)研發(fā)，以成果推動(dòng)產(chǎn)業(yè)”的指導(dǎo)思想，提出“十二五”發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)品、項(xiàng)目，由封測(cè)龍頭企業(yè)根據(jù)封測(cè)業(yè)發(fā)展需要，結(jié)合裝備、材料業(yè)的實(shí)際，提出“十二五”先進(jìn)封裝設(shè)備、材料的項(xiàng)目需求，積極推進(jìn)共同開(kāi)發(fā)，加快技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)重大產(chǎn)品、重大工藝和新興領(lǐng)域的突破，使整體技術(shù)水平與全球先進(jìn)封裝技術(shù)保持同步，并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)5年IC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步得到優(yōu)化，芯片的設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)形成較為均衡的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，其比重將依次分別為28%、35%、37%。封測(cè)業(yè)進(jìn)入國(guó)際主流領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)SiP、倒裝芯片F(xiàn)C、BGA、CSP、MCP等新型封裝形式的規(guī)模生產(chǎn)能力。重點(diǎn)發(fā)展BGA、PGA、CSP、MCP、SiP先進(jìn)封測(cè)技術(shù)，推動(dòng)多疊層多芯片SiP、300mm/新型WLP、高性能CPU封裝、MIS、高密度TSV、汽車電子/MEMS封裝、BGA/CSP、高功率高導(dǎo)熱低成本封測(cè)工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)。加強(qiáng)封測(cè)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，重點(diǎn)支持SiP關(guān)鍵技術(shù)，推進(jìn)超薄芯片封裝、超細(xì)節(jié)距封裝等封測(cè)工藝和設(shè)計(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)，扶持TSV、銅互連、3D-SiP、傳感器封裝、IGBT封裝及產(chǎn)業(yè)化。

4.2 國(guó)外封裝技術(shù)趨勢(shì)

半導(dǎo)體技術(shù)路線圖不斷從質(zhì)量、成本和小型化等方面對(duì)產(chǎn)品制定新的更高的要求，后摩爾定律的內(nèi)涵是以“功能翻番”作為新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，追求異構(gòu)器件/模塊集成、3D集成將成為主流，努力實(shí)現(xiàn)“功能翻番”和“尺寸縮小”以及“微結(jié)構(gòu)”的復(fù)合發(fā)展，SiP是“后摩爾時(shí)代”的發(fā)展方向之一，開(kāi)發(fā)集成微系統(tǒng)技術(shù)涉及微電子、光電子、MEMS、架構(gòu)、算法等多學(xué)科交叉領(lǐng)域，極具技術(shù)發(fā)展前景和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。

3D集成被認(rèn)為是下一代的封裝方案，現(xiàn)已提出多種方法，關(guān)注規(guī)模生產(chǎn)中的生產(chǎn)率和成本，無(wú)凸點(diǎn)WOW（晶圓堆疊晶圓）是繼芯片-芯片、芯片-晶圓技術(shù)后的第三代技術(shù)，在背面-正面堆疊任何數(shù)量的減薄300mm晶圓，自對(duì)準(zhǔn)多TSV互連而不用凸點(diǎn),能實(shí)現(xiàn)芯片對(duì)芯片的獨(dú)立連接，提高了晶圓級(jí)堆疊的總良率，可制定通向以生產(chǎn)成本支撐的高密度集成路線圖，其產(chǎn)出是以往的100倍。下一代3D制造中規(guī)模生產(chǎn)將采用芯片-晶圓技術(shù)，然后是WOW。

3D DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）封裝采用TSV/DRAM陣列堆疊技術(shù)，將4片或更多的DRAM核心芯片通過(guò)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(zhuǎn)為生產(chǎn)，有望帶來(lái)優(yōu)異的功率性能，封裝更小，并支持更高數(shù)據(jù)速率，成為未來(lái)工藝發(fā)展的趨勢(shì)。

CPU與存儲(chǔ)器的3D封裝是后摩爾時(shí)代的發(fā)展方向之一，3D封裝技術(shù)在解決MEMS（微機(jī)電）傳感器芯片的應(yīng)用方面也扮演了關(guān)鍵性角色，在異質(zhì)整合特性中，也可進(jìn)一步整合模擬射頻、數(shù)字邏輯、存儲(chǔ)器、傳感器、混合信號(hào)、MEMS等各種組件，具備低成本、小尺寸、多功能、微功耗等多重優(yōu)勢(shì)，MEMS的3D封裝發(fā)展備受關(guān)注，逐步走向商品化。

TSV發(fā)展迅速，被許多半導(dǎo)體廠商和研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為是最有前途的封裝方法，國(guó)際上超過(guò)50%的廠商均參與3D TVS互連方面的研究，用于增加封裝密度，以TVS為主要互連方式的3D封裝結(jié)構(gòu)，將在消費(fèi)類電子、通信、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、機(jī)器人、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

WLP將向更高I/O數(shù)和引腳節(jié)距更小的方向發(fā)展，進(jìn)一步發(fā)揮在尺寸、重量和電氣性能方面的優(yōu)勢(shì)，為系統(tǒng)進(jìn)一步集成提供了一個(gè)可能的途徑，代表著封裝技術(shù)的主流發(fā)展方向。

一些新型封裝材料和技術(shù)為創(chuàng)新型封裝設(shè)計(jì)鋪路領(lǐng)航，不斷改進(jìn)產(chǎn)品性能。例如，引線框架/功率IC封裝使用的晶圓背部涂層技術(shù)、液態(tài)和粉末狀壓膜材料與壓膜技術(shù)、熱壓倒裝芯片（極細(xì)節(jié)距倒裝芯片、Su凸柱和Au凸點(diǎn)倒裝芯片的互聯(lián)），可改進(jìn)焊接互連可靠性的環(huán)氧助焊技術(shù)、金屬化、芯片減薄及清洗、散熱及電路性能、嵌入式工藝、凸點(diǎn)技術(shù)等。在封裝劃片工藝及優(yōu)化方面，用于低K薄晶圓劃片的多束全切割激光技術(shù)可獲得很窄的劃片切形、極小的熱效應(yīng)區(qū)、很高的芯片強(qiáng)度值（典型值800MPa～1 000MPa），同時(shí)還能保證很高的生產(chǎn)效率，將使其在劃片工藝中得到廣泛應(yīng)用。

5 結(jié)束語(yǔ)

IC封裝測(cè)試領(lǐng)域不斷表現(xiàn)出新的特征和趨勢(shì)，從國(guó)內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)規(guī)模來(lái)看，設(shè)計(jì)、芯片制造和封裝測(cè)試三業(yè)并舉，封裝在整個(gè)IC產(chǎn)業(yè)鏈中的重要性是毋庸置疑的，其比例逐步趨向合理協(xié)調(diào)發(fā)展，部分企業(yè)跨入國(guó)際先進(jìn)水平，在SOP、PGA、BGA和CSP以及MCM等先進(jìn)封裝形式的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用方面嶄露頭角，其重要性有增無(wú)減，先進(jìn)封裝產(chǎn)品的市場(chǎng)需求呈現(xiàn)強(qiáng)勁增長(zhǎng)，重大專項(xiàng)給力引領(lǐng)，產(chǎn)業(yè)環(huán)境日臻完善，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)成為封測(cè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主旋律，電子封裝技術(shù)研發(fā)任重而道遠(yuǎn)。

［1］梁紅兵. 中國(guó)半導(dǎo)體創(chuàng)新產(chǎn)品和技術(shù)特刊[N]. 中國(guó)電子報(bào).2010.

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［7］李映.全國(guó)集成電路行業(yè)工作會(huì)議特刊[N]. 中國(guó)電子報(bào).2011.

［8］于燮康.聯(lián)合攻關(guān)完善本土IC封測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈[N]. 中國(guó)電子報(bào).2011.

［9］于燮康.技術(shù)創(chuàng)新成為集成電路封測(cè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展主旋律[J].電子工業(yè)專用設(shè)備，2011，3：1-4.

［10］李映.電子發(fā)展基金“十一五”成果特刊[N]. 中國(guó)電子報(bào).2011.

Current Status and Development Trend of Electronic Packaging Technology

LONG Le
（Tiansheng Road205,1-208,Longquan,Chengdu610100,China）

The current IC wafer ling width characteristics is micronanoelectronic scale. The microminiaturization process of electronic products and electronic systems will depend on the advanced packaging technology .It has increasingly become a focus of the semiconductor industry. Novel packaging technology with larger market value around home and abroad in recent years are introduced. Basic structures and fabrication processes of some typical packaging are bescribed in detail. Furthermore, it is pointed out current status a nd development trend of packaging technology.In the recent years, endless varieties of packagings are proposed. It implements a new and higher level of packaging integration with higher assemble density,more strong features, better performance, smalles size, lower power consumption,faster speed, smaller delay, cost reduction,etc. Researches and process of packaging cannot be ignored. It has a great market potential and development in the days to come. Advanced packaging technology are forcing semiconductor industry access the More-than-Moore era.

high density packaging; 3D packaging; packaging technology; packaging structure;development trend

TN305.94

A

1681-1070（2012）01-0039-05

2011-08-15

龍 樂(lè)，原名韓樂(lè)芳，男，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事電子封裝技術(shù)研究工作，有大量學(xué)術(shù)論文發(fā)表。