电子产品世界

　　3D封装主要有三种类型，即埋置型3D封装，当前主要有三种途径：一种是在各类基板内或多层布线介质层中埋置R、C或IC等元器件，最上层再贴装SMC和SMD来实现立体封装，这种结构称为埋置型3D封装;第二种是在硅圆片规模集成(WSl)后的有源基板上再实行多层布线，最上层再贴装SMC和SMD，从而构成立体封装，这种结构称为有源基板型3D封装;第三种是在2D封装的基础上，把多个裸芯片、封装芯片、多芯片组件甚至圆片进行叠层互连，构成立体封装，这种结构称作叠层型3D封装。在这些3D封装类型中，发展最快的是叠层裸芯片封装。原因有两个。一是巨大的手机和其它消费类产品市场的驱动，要求在增加功能的同时减薄封装厚度。二是它所用的工艺基本上与传统的工艺相容，经过改进很快能批量生产并投入市场。据Prismarks预测，世界的手机销售量将从2001年的393M增加到2006年的785M～1140M。年增长率达到15～24%。因此在这个基础上估计，叠层裸芯片封装从目前到2006年将以50～60%的速度增长。图6示出了叠层裸芯片封装的外形。它的目前水平和发展趋势示于表3。

　　叠层裸芯片封装有两种叠层方式，一种是金字塔式，从底层向上裸芯片尺寸越来越小;另一种是悬梁式，叠层的芯片尺寸一样大。应用于手机的初期，叠层裸芯片封装主要是把FlashMemory和SRAM叠在一起，目前已能把FlashMemory、DRAM、逻辑IC和模拟IC等叠在一起。叠层裸芯片封装所涉及的关键技术有如下几个。①圆片减薄技术，由于手机等产品要求封装厚度越来越薄，目前封装厚度要求在1.2mm以下甚至1.0mm。而叠层芯片数又不断增加，因此要求芯片必须减薄。圆片减薄的方法有机械研磨、化学刻蚀或ADP(Atmosphere DownstreamPlasma)。机械研磨减薄一般在150μm左右。而用等离子刻蚀方法可达到100μm，对于75-50μm的减薄正在研发中;②低弧度键合，因为芯片厚度小于150μm，所以键合弧度高必须小于150μm。目前采用25μm金丝的正常键合弧高为125μm，而用反向引线键合优化工艺后可以达到75μm以下的弧高。与此同时，反向引线键合技术要增加一个打弯工艺以保证不同键合层的间隙;③悬梁上的引线键合技术，悬梁越长，键合时芯片变形越大，必须优化设计和工艺;④圆片凸点制作技术;⑤键合引线无摆动(NOSWEEP)模塑技术。由于键合引线密度更高，长度更长，形状更复杂，增加了短路的可能性。使用低粘度的模塑料和降低模塑料的转移速度有助于减小键合引线的摆动。目前已发明了键合引线无摆动(NOSWEEP)模塑技术。

　　3.4系统封装(SIP)

　　实现电子整机系统的功能，通常有两个途径。一种是系统级芯片(Systemon Chip)，简称SOC。即在单一的芯片上实现电子整机系统的功能;另一种是系统级封装(SysteminPackage)，简称SIP。即通过封装来实现整机系统的功能。从学术上讲，这是两条技术路线，就象单片集成电路和混合集成电路一样，各有各的优势，各有各的应用市场。在技术上和应用上都是相互补充的关系，作者认为，SOC应主要用于应用周期较长的高性能产品，而SIP主要用于应用周期较短的消费类产品。

　　SIP是使用成熟的组装和互连技术，把各种集成电路如CMOS电路、GaAs电路、SiGe电路或者光电子器件、MEMS器件以及各类无源元件如电容、电感等集成到一个封装体内，实现整机系统的功能。主要的优点包括：①采用现有商用元器件，制造成本较低;②产品进入市场的周期短;③无论设计和工艺，有较大的灵活性;④把不同类型的电路和元件集成在一起，相对容易实现。美国佐治亚理工学院PRC研究开发的单级集成模块(SingleIntegrated Module)简称SLIM，就是SIP的典型代表，该项目完成后，在封装效率、性能和可靠性方面提高10倍，尺寸和成本较大下降。到2010年预期达到的目标包括布线密度达到6000cm/cm2;热密度达到100W/cm2;元件密度达到5000/cm2;I/O密度达到3000/cm2。

　　尽管SIP还是一种新技术，目前尚不成熟，但仍然是一个有发展前景的技术，尤其在中国，可能是一个发展整机系统的捷径。

　　4 思考和建议

　　面对世界蓬勃发展的微电子封装形势，分析我国目前的现状，我们必须深思一些问题。

　　(1)微电子封装与电子产品密不可分，已经成为制约电子产品乃至系统发展的核心技术，是电子行业先进制造技术之一，谁掌握了它，谁就将掌握电子产品和系统的未来。

　　(2)微电子封装必须与时俱进才能发展。国际微电子封装的历史证明了这一点。我国微电子封装如何与时俱进?当务之急是研究我国微电子封装的发展战略，制订发展规划。二是优化我国微电子封装的科研生产体系。三是积极倡导和大力发展属于我国自主知识产权的原创技术。否则，我们将越跟踪越落后。在这一点上，我们可以很好地借鉴韩国和台湾的经验。

　　(3)高度重视微电子三级封装的垂直集成。我们应该以电子系统为龙头，牵动一级、二级和三级封装，方能占领市场，提高经济效益，不断发展。我们曾倡议把手机和雷达作为技术平台发展我国的微电子封装，就是出于这种考虑。

　　(4)高度重视不同领域和技术的交叉及融合。不同材料的交叉和融合产生新的材料;不同技术交叉和融合产生新的技术;不同领域的交叉和融合产生新的领域。我们国家已经有了一定的基础，在电子学会，已经有不少分会和机构。技术领域已涉及电子电路、电子封装、表面贴装、电子装联、电子材料、电子专用设备、电子焊接和电子电镀等。过去，同行业交流很多，但不同行业交流不够。我们应该充分发挥电子学会各分会的作用，积极组织这种技术交流。

　　(5)我们的观念、技术和管理必须与国际接轨，走国际合作之路，把我们民族的精华与精彩的世界溶为一体，共同发展。

关键词： 微电子封装 技术探讨