集成電路封裝技術(shù)的現(xiàn)狀和未來

曹昕 西安微電子技術(shù)研究所

前言：電子產(chǎn)品的發(fā)展質(zhì)量實際上是國家科學技術(shù)發(fā)展的一個重要標志，對人們的生活質(zhì)量以及國家的綜合國力都有一定的影響。人們關(guān)注電子產(chǎn)片的發(fā)展，不僅關(guān)注電子產(chǎn)品新的功能或者是體驗感，具體的質(zhì)量或者是安全感也是人們關(guān)注的重點，因為各種關(guān)于電子產(chǎn)品的負面新聞的爆出，提高了人們的自我防護意識。集成電路的封裝技術(shù)實際上就是為了保護細小脆弱的芯片，讓芯片的功能可以充分發(fā)揮，但是在實際的操作上也因為芯片自身的特點或者是技術(shù)的自身要求，而面臨著部分亟待解決的問題。

1 集成電路技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1．1 集成電路封裝的概念

集成電路的芯片封裝，實際上就是利用膜技術(shù)以及微細加工技術(shù)，將芯片以及其他因素布置固定以及粘接連線在特定的框架和基板上，通過引出接線端來達到可塑性等，構(gòu)成整體的立體結(jié)構(gòu)的工藝。晶體管的問世和集成電路芯片的出現(xiàn)，讓電子工程有了更加堅實的發(fā)展基礎(chǔ)，這些半導體的原件性能都較高，并且在規(guī)格以及功能方面都能滿足多樣化的需要。但是因為這些元器件細小易碎，所以需要對其密封擴大來保證它們功能的充分發(fā)揮，這就是封裝技術(shù)的由來[1]。為了完成保護芯片不受或者少受外界環(huán)境的影響，并且為之提供一個良好的工作條件，讓集成電路更加穩(wěn)定和正常的發(fā)揮功能的目的，需要不斷發(fā)現(xiàn)和解決應(yīng)用中的問題，優(yōu)化具體的技術(shù)。封裝技術(shù)實際上就是芯片的一種保護方式，人們平時看到的各種電子設(shè)備注入計算機以及通信設(shè)備等等，其實都是有經(jīng)過封裝技術(shù)處理之后的芯片作為支持的重要元件的，因為沒有封裝的集成電路的芯片一般是不能直接使用的，不僅效率低而且危險性較大。

1.2 集成電路技術(shù)的現(xiàn)狀

隨著全球集成電路行業(yè)的不斷發(fā)展，集成電路的集成度越來越高，芯片的尺寸也在不斷減小，向著小型化等方向發(fā)展。集成電路的封裝技術(shù)在不斷向前發(fā)展，封裝產(chǎn)業(yè)也在不斷更新?lián)Q代。我國的集成電路行業(yè)相較之下，起步較晚[2]。國家大力促進科學技術(shù)和人才培養(yǎng)的同時，重點扶持科學技術(shù)改革和創(chuàng)新，為集成電路行業(yè)的迅猛發(fā)展提供了有力的助力。集成電路的芯片封裝技術(shù)實際上是集成電路制造的重要環(huán)節(jié)，集成電路芯片封裝技術(shù)便也隨著市場的需求等迅猛發(fā)展。再加上我國的勞動力人口較多，依靠廣大的市場潛力和人才發(fā)展，在集成電路封裝的國際市場中，有著得天獨厚的發(fā)展條件，已經(jīng)成為我國集成電路行業(yè)重要的組成部分，所以我國當下優(yōu)先發(fā)展的也是集成電路封裝，將優(yōu)勢的價值發(fā)揮的更加充足。電子產(chǎn)品的高功能化、高性能化以及小型化和薄型化等，都是推動集成電路封裝技術(shù)進一步發(fā)展的重要因素[3]。從早期開始，集成電路邊經(jīng)歷了小規(guī)模到中規(guī)模，再從中規(guī)模到大規(guī)模，以及現(xiàn)在的超大規(guī)模和巨大規(guī)模的不斷發(fā)展。隨著電路集成技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了更多新的需求，所以集成電路又向著小型、散熱性能和傳輸信號好等方面的要求進行適應(yīng)。目前的電子集成技術(shù)對整機的系統(tǒng)影響已經(jīng)和集成電路的芯片本身同等重要，封裝技術(shù)在集成電路成本的比重也越來越高。電子繼承封裝技術(shù)已經(jīng)是一個較為系統(tǒng)的技術(shù)，其產(chǎn)業(yè)也將成為一個巨大的產(chǎn)業(yè)組成。集成電路的封裝技術(shù)除了小型化等一系列要求，還要求適應(yīng)表面安裝技術(shù)，來提高組裝密度和系統(tǒng)的性能，以達到生產(chǎn)自動化和降低成本的要求。

2 集成電路技術(shù)的發(fā)展問題

集成電路技術(shù)經(jīng)過不同的發(fā)展階段，每個階段的發(fā)展過程中都會有相應(yīng)的技術(shù)支持，但是都有一定的優(yōu)缺點。最早的集成電路器件封裝結(jié)構(gòu)之一是雙列直插式的封裝技術(shù)，這種技術(shù)是由陶瓷或者塑料制成的，在兩側(cè)固定的過程中用片狀的金屬當做引腳，而有限的引腳就是阻礙其義工的一個重要的因素[4]。該技術(shù)面臨的問題還有系統(tǒng)制造廠商們提出的諸如減小器材的尺寸以及降低集成電路封裝成本等的要求，這就需要通過電路的原件來降低具體的能量消耗，讓集成電路的集成度獲得提高，但是這樣就會縮短電信號和芯片以及元器件之間的傳遞時間，會降低性能的價格比。而技術(shù)在優(yōu)化之后，即便是先進的集成電路封裝技術(shù)也遇到了亟待解決的問題。SMT的封裝技術(shù)在裝到印制板上后，想要對其中的各個部分進行功能測試是有一定難度的，再加上長寬高都沒有具體的校準，在某些情況下，會有較大的應(yīng)用難度。并且為了使得引腳的缺點盡可能的減少，就會對印制板的布局進行復雜化處理，會造成很多新的不適配的情況[5]。而該技術(shù)進一步發(fā)展的最大障礙應(yīng)該就是涉及到裝配速遞以及可靠組建的自動化設(shè)備的成本等問題，這些都是需要進行解決優(yōu)化的，是保持市場競爭力的重要因素。

3 集成電路技術(shù)的發(fā)展趨勢

國內(nèi)的封測事業(yè)已經(jīng)有了一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，技術(shù)不斷優(yōu)化的過程中也已經(jīng)接近國際的先進水平。在2013年對集承電路的封裝企業(yè)排名中，前十中就有三個國內(nèi)企業(yè)。近年來，為了促進國家出臺的相關(guān)通知的進一步落實，國務(wù)院等都印發(fā)了有關(guān)政策文件，進一步加大了對集承電路產(chǎn)業(yè)的支持。國內(nèi)的新興產(chǎn)業(yè)的拉動，也促進了集成電路產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展。全球經(jīng)濟恢復速度放緩的當下，人口紅利以及人力成本等諸多原因，國際上的半導體相關(guān)產(chǎn)業(yè)大部分都在調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。許多產(chǎn)業(yè)發(fā)展不符合當下的趨勢，便頻頻出現(xiàn)關(guān)停轉(zhuǎn)讓的方式。外國企業(yè)的不斷調(diào)整，實際上給國內(nèi)的封裝技術(shù)一個有利的發(fā)展機遇。電子封裝技術(shù)伴隨著高密度、高性能出現(xiàn)的許多新的發(fā)展形勢，也是為了最終接近于集成電路本征的傳輸速度[6]。到那時這種要求還必須結(jié)合裸芯片的技術(shù)，也就是所謂的芯片直接貼裝技術(shù)。這種技術(shù)簡單來說就是用粘接劑或者自動絲焊等方式，將裸露的集成電路芯片直接貼裝在電路板上，但是實際操作中仍舊有許多值得注意的地方和需要改進的不足。這種技術(shù)可以比常規(guī)的技術(shù)提供更高的封閉密度和更好的空間占有率，是近些年來電子產(chǎn)品低成本、小體積的要求的直接體現(xiàn)者。電子封裝的概念已經(jīng)從傳統(tǒng)的面向器件轉(zhuǎn)為面向系統(tǒng)，封裝面向系統(tǒng)在國際上已經(jīng)成為該領(lǐng)域的制高點，是各大公司都在巨資投入的發(fā)展目標。多芯片組件技術(shù)成為當前微組裝技術(shù)的代表產(chǎn)品，成功應(yīng)用在各種大型通用計算機和超級巨型機中，今后也將成為個人計算機、醫(yī)用電子設(shè)備和汽車電子設(shè)備等眾多領(lǐng)域。并因為在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出的優(yōu)勢，逐漸進入全面推廣應(yīng)用階段。

4 結(jié)束語

綜上所述，集成電路的封裝技術(shù)在中國的起步較晚，但是當下集成電路發(fā)展中也取得較大的發(fā)展。在未來的發(fā)展趨勢中，電子封裝的理念將會與前言的科技技術(shù)緊密結(jié)合，加大在各種電子設(shè)備的應(yīng)用中。文章中就當下的現(xiàn)狀以及集成電路封裝技術(shù)的發(fā)展趨勢進行分析，提出的問題和發(fā)展的趨勢希望可以促進該技術(shù)的進一步優(yōu)化發(fā)展。

[1]王效平,劉捷臣.集成電路封裝技術(shù)的現(xiàn)狀和未來[J].微處理機,2016(4)：1-8.

[2]金鋼.集成電路封裝技術(shù)的現(xiàn)狀與未來[J].微型機信息,2016(2)：29-33.

[3]萬佑紅,王鎖萍.關(guān)于集成電路封裝市場的現(xiàn)狀與發(fā)展的研究[J].集成電路應(yīng)用,2013(9)：35-38.

[4]周崢.未來集成電路封測技術(shù)趨勢和中國封測業(yè)發(fā)展[J].電子與封裝 ,2015,15(1)：1-5.

[5]劉國現(xiàn).晶圓級封裝技術(shù)的現(xiàn)狀與未來市場研究[J].集成電路應(yīng)用 ,2013(6)：50-52.

[6]蘇世民.半導體器件和集成電路封裝的發(fā)展趨勢[J].微納電子技術(shù) ,2014(1)：53-62.