邁向新世紀的微電子封裝技術

付家翰

摘 要：隨著經濟的發展和計算機技術的普及，微電子封裝技術越來越普及，基于此，本文論述了微電子封裝技術的當下發展狀況以及未來的發展趨向。在跨世紀的時代背景下，微電子封裝在IC的帶動下，正在蓬勃發展之中，裸芯片以及FC正成為IC封裝產業的發展方向，目前各大產能也正在大力發展FC的工藝技術以及相關材料，并且，微電子封裝從二維向三維立體封裝發展，相信，在不久的將來，微電子封裝技術在各個產業中的應用會變得越來越廣泛。

關鍵詞：新世紀；微電子；封裝技術

中圖分類號： TN6；TG454 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）05-171-2

0 引言

隨著計算機技術的普及，到1975年世界上第一只晶體管的誕生，特別是近年來封裝技術的發展，微電子封裝技術在國民經濟中的作用越來越突出，甚至，微電子封裝技術越來越成為衡量國民經濟發展的一項重要指標，在這樣的時代背景之下，對于微電子封裝技術的研究變得尤為重要。

1 微電子封裝技術的世紀回顧

微電子封裝技術有著悠久的歷史淵源，其起源、發展、革新都是伴隨著IC產業的發展而不斷變化的。可以說，有一種IC的出現，就會伴隨著一代微電子封裝技術的發展。最早的微電子封裝技術出現在60年代、70年代，這一時期是比較小規模的微電子封裝技術。隨后，在80時年代，出現了SMT，這一技術的發展極大的推動了計算機封裝技術的發展。基于微電子封裝技術的不斷革新，經過微電子技術行業專業人員歷時多年的研究，開發出了QFP、PQFP等，不但解決了較高I/O LSI的技術封裝問題，而且與其他的技術合作，使得QFP、PQFP成為微電子封裝的主導型技術。近年來，微電子封裝技術又有了新的發展，新的微電子封裝技術，不僅僅具有傳統裸芯片的全部優良性能，而且這種新型的微電子封裝技術，突破了傳統的微電子封裝技術的阻礙，使得IC 達到了“最終封裝”的境界，是微電子封裝領域的一大發展。

隨著科學技術的不斷發展，微電子封裝行業也在進行著前所未有的變革，為了增加微電子產品的功能，達到提高電子產品的性能和可靠性以及降低成本的需求，現正在各類先進封裝技術的基礎上，進一步向3D封裝技術發展，特別是近年來，微電子封裝領域的專家學者們，正在研究由原來的三層封裝模式向一層封裝的簡潔模式過渡。在不久的將來，隨著科學技術的進一步發展，微電子封裝技術還將繼續在新的領域并借助高科技的助力向更加多元與開闊的方向發展。

2 IC的進展及對微電子封裝技術提出的新要求

隨著時代的進步和科學技術的發展，各行各業對于電子產品的技術要求更高，在目前的領域之中，無論是信息技術產業，還是汽車行業及交通運輸行業，以及關系到國家安全的軍事、航空航天行業，都對微電子封裝技術提出了更高水平的要求。特別是當下PC機以及通訊信息產業的高速發展，對于微電子封裝技術的要求越來越高。為了滿足這些關系國計民生的行業的要求，微電子封裝技術領域的革新變得刻不容緩。因此，基于以上的時代背景，美國半導體工業協會于1997年制定并且發表了幫奧體技術未來發展的宏偉藍圖，為我們探索半導體行業指明了方向，鋪墊了新的里程。

微電子封裝技術的發展是伴隨著IC技術的發展而不斷革新的，這就要求在微電子封裝領域的技術革新時要考慮芯片的問題，因為一塊芯片的質量、體積、直接關乎微電子封裝技術的成敗。因此，對于芯片的特征尺寸問題要格外留心，努力增加芯片的晶體管數以及集成度，保證芯片的性能達到最優化。在設計開發微電子封裝技術的時候，要將芯片的開發與微電子封裝技術的研究作為一個整體的有機系統去考量，只有這樣，我們才能在開發芯片的過程中充分考慮到微電子封裝技術，又能夠在研究微電子封裝技術的同時，對于芯片的要求提出更加準確細致的描述，從而能夠提升工作效率。同時，也要注重對于新的技術的應用，比如現在較為流行的3D技術，就可以應用于芯片的制作和微電子封裝技術的開發之中，從而能夠更加靈活的安排各個零件的功能單元，優化連線布局，使得芯片的性能更加優良，使得微電子封裝技術的發展邁上一個新的臺階。

3 微電子封裝技術幾個值得注意的發展方向

回顧微電子封裝技術的發展，我們可以看到微電子封裝技術在歷史的潮流之中隨著時代的發展不斷革新，并對當下國民經濟的發展產生了越來越重要的影響。在裸芯片以及FC正成為IC封裝產業的發展方向的當下情景之中，大力發展FC的工藝技術以及相關的材料，促進微電子封裝技術從二維向三維方向發展，是當下微電子封裝技術應該值得注意的發展方向。

3.1 裸芯片及FC正成為IC封裝產業的發展方向

裸芯片以及FC在未來的十年內將成為一個工業標準，微電子封裝技術在這種科技的助力之下，將從有封裝、少封裝向無封裝的方向發展。并且，在當下的科技環境之中，利用SMT技術，可以將裸芯片以及FC直接復制到多層基板上，這樣不但芯片的基板面積小，而且制作成本也很小，對于微電子封裝技術來說，在科技領域無疑是一大進步。但是，在目前的科技領域之中，裸芯片以及FC仍然有很多的缺陷，比如FC裸芯片在很大的程度上還沒有解決測試以及老化篩選等問題，在目前的科技方面，還難以解決一些技術上的疑難問題，還難以達到真正KGD芯片的標準。但是，隨著科學技術的發展，一些新的技術應運而生，比如CSP芯片，不僅僅具有封裝芯片的一切優點，而且又具有FC裸芯片的所有長處，所以，CSP芯片可以較為全面的進行優化與篩選，能夠成為真正意義上的KGD芯片。

3.2 大力發展FC的工藝技術及相關材料

微電子封裝技術要想能夠在未來的科技發展領域之中占有一席之地，大力發展FC芯片的工藝技術變得刻不容緩。在當下的科技領域之中，FC的工藝技術主要包括了芯片凸點的形成技術以及FCB互聯焊接技術和芯片下的填充技術等等。芯片凸點技術主要是在原有芯片的基礎上形成的，形成這一芯片的技術需要重新在焊接區域內進行布局，形成一個又一個的凸點。其中，形成凸點的方法主要有物理和化學兩種。物理方法包括電鍍法、模板焊接法以及熱力注射焊接法，而化學的凸點形成法相對來說就比較單一，在當下的微電子封裝領域的應用還不是那么廣泛。FC互聯焊接法也是在當下的微電子封裝領域應用比較廣泛的一種方法，具體的操作方法較為復雜，一般來說，是將Au通過打球而形成的釘頭凸點涂抹到基層金屬焊接區域之中，這種金屬焊接區域之中，往往會涂油導電膠狀物，我們再通過加熱的辦法對這些膠狀物進行凝固處理，從未能夠使得這些凸點和基板金屬焊接區域能夠粘貼緊密，形成牢固的連接。這種方法制作成本比較低廉，在熟悉了制作流程之中，制作的過程也比較簡單，因此，這一工藝在微電子封裝領域的應用較為廣泛。此外，芯片下填充技術作為微電子封裝產業的一大組成部分，在技術的研發層面也面臨著巨大的挑戰。

3.3 微電子封裝從二維向三維立體封裝發展

3D技術的發展與普及，帶給了微電子封裝技術以極大的革新，在3D技術的助力之中，微電子封裝技術從二維空間向三維空間邁進，使得微電子封裝技術產品的密度更高、性能更加優良，信號的傳輸更加方便快捷，可靠性更高，但是，微電子封裝技術從二維走向三維，卻使得微電子封裝技術的成本節省了不少。在當下的微電子封裝技術領域之中，實現3D微電子封裝的途徑大體上來說，主要有以下幾種類型：埋置型3D結構、源基板型3D結構，疊裝型3D結構。這三種3D微電子封裝技術在當下的科技微電子封裝領域之中已經開始廣泛應用并且作用于經濟領域之中，相信，在不久的將來，3D微電子封裝技術將成為封裝領域的一大趨勢。

4 結語

IC的發展促進了微電子封裝技術的不斷革新，同時，微電子封裝技術領域的創新性研究也作用于IC產業，促進了它的變革與發展。相信，在不久的將來，微電子封裝技術在新的技術的推動下，還會取得一系列的更加顯著的成績，但是如何將新型技術與微電子封裝技術實現完美融合，以及微電子封裝技術在應用的過程當中出現的問題如何解決，這一些都需要微電子封裝領域的專家和學者做出不懈的努力和艱苦卓絕的探索。

參 考 文 獻

[1] 張澤霖.RoHS2.0指令對微電子封裝材料的要求及對策[J].新材料產業，2016（11）.

[2] 孫道恒，高俊川，杜江，江毅文，陶巍，王凌云.微電子封裝點膠技術的研究進展[J].中國機械工程，2011（20）.