01引言

提起芯片,，大家應(yīng)該都不陌生,。芯片，也就是IC（Integrated Circuit集成電路）作為一項(xiàng)高科技產(chǎn)業(yè),，是當(dāng)今世界上各個國家都大力發(fā)展研究的產(chǎn)業(yè),。IC產(chǎn)業(yè)主要包含IC設(shè)計(jì)業(yè)、IC制造業(yè)以及IC封裝測試業(yè)三個部分,，通過本文我們將帶大家認(rèn)識一下IC封測中的芯片封裝技術(shù),。

02何謂芯片封裝

圖 1 芯片封裝的定位（圖片來源老師課件）

生活中說起封裝,，可能就是把東西放進(jìn)箱子，然后用膠帶封口,，箱子起到的最大作用也就是儲存,，將箱子里面與箱子外面分隔開來。但在芯片封裝中,，“箱子”可有著更大的作用,。安裝集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放,、固定,、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用,，而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁——芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上,，這些引腳又通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。

從由硅晶圓制作出來的各級芯片開始,，芯片的封裝可以分為三個層次,，即用封裝外殼將芯片封裝成單芯片組件（Single Chip Module，簡稱SCM）和多芯片組件（MCM）的一級封裝,，也稱為片級封裝,；將一級封裝和其他元器件一同組裝到印刷電路板（PWB）（或其它基板）上的二級封裝，也稱為板級封裝,；以及再將二級封裝插裝到母板上的三級封裝,，也稱為系統(tǒng)級封裝。

圖 2 芯片封裝分級（圖片來源老師課件）

其實(shí),，在一,、二、三級封裝與IC芯片之間還有一個步驟,，被稱為零級封裝,，其主要作用就是通過互連技術(shù)將IC芯片焊區(qū)與各級封裝的焊區(qū)連接起來，也就是讓芯片能夠通過外殼與外界產(chǎn)生交流,，零級封裝也被稱為芯片互連級,。

03芯片封裝的功能

表 1 芯片封裝的五大功能

04芯片封裝的幾種技術(shù)

4.1 芯片互連技術(shù)

芯片互連技術(shù)來自與我們上文提到的零級封裝，這是芯片與封裝外殼以及外界環(huán)境建立聯(lián)系的關(guān)鍵技術(shù),。芯片互連技術(shù)主要有三種：引線鍵合,、載帶自動焊以及倒裝焊。

（a） 引線鍵合

（b） 載帶自動焊

（c） 倒裝焊

表 2 三種芯片互連技術(shù)對比

4.2 BGA封裝技術(shù)

BGA（Ball Grid Array）：球柵陣列,。它是在基板的下邊按面陣方式引出球形引腳,，在基板上面貼裝大規(guī)模集成電路芯片，是大規(guī)模集成電路芯片常用的一種表面貼裝型封裝形式。

優(yōu)點(diǎn)：BGA封裝的封裝尺可以做的更小,，同時也更節(jié)省PCB板的布線面積,。

缺點(diǎn)：電路板的彎曲應(yīng)力導(dǎo)致潛在的可靠性問題，BGA封裝更容易受到壓力

4.3 CSP封裝技術(shù)

CSP（Chip Size Package）,，即芯片尺寸封裝,。是指封裝尺寸不超過裸芯片1.2倍的一種先進(jìn)的封裝形式（美國JEDEC標(biāo)準(zhǔn)）。CSP技術(shù)是在對現(xiàn)有的芯片封裝技術(shù),，其是對成熟的BGA封裝技術(shù)做進(jìn)一步技術(shù)提升的過程中，不斷將各種封裝尺寸進(jìn)一步小型化而產(chǎn)生的一種封裝技術(shù),。

優(yōu)點(diǎn)：體積?。豢扇菁{引腳數(shù)多,；電性能良好,；散熱性能好

圖 5 CSP結(jié)構(gòu)示意圖（圖片來源網(wǎng)絡(luò)）

05未來封裝技術(shù)的展望

現(xiàn)在，IC產(chǎn)業(yè)中芯片的封裝與測試已經(jīng)與IC設(shè)計(jì)和IC制造一起成為了密不可分又相對獨(dú)立的三大產(chǎn)業(yè),，往往設(shè)計(jì)制造出的同一塊芯片卻要采用各種不同的封裝形式與結(jié)構(gòu),，在未來芯片封裝又將如何發(fā)展呢？在這一部分將為大家介紹未來封裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢以及幾種先進(jìn)的可能占據(jù)未來市場的封裝技術(shù),。

5.1 未來封裝技術(shù)的幾大趨勢

（1） 由有封裝向少封裝和無封裝發(fā)展

（2） 無源器件走向集成化

（3） 3D封裝技術(shù)

5.2 圓片級封裝（WLP）技術(shù)

圖 6 WLP技術(shù)流程（圖片來源老師課件）

WLP是Wafer Level Packaging的縮寫,。圓片級封裝, 就是在硅片上依照類似半導(dǎo)體前段的工藝, 通過薄膜、光刻,、電鍍,、干濕法蝕刻等工藝來完成封裝和測試, 最后進(jìn)行切割, 制造出單個封裝成品。

優(yōu)勢：封裝工藝簡化以及封裝尺寸小,。

5.3 SOC & SIP

SoC是System on Chip的縮寫,，稱為系統(tǒng)級芯片，也有稱片上系統(tǒng),，主要就是將一個系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)其功能需要的各個模塊集成到一個芯片上去,。這意味著在單個芯片上，就能完成一個電子系統(tǒng)的功能,。

圖 7 SOC與SIP對比示意圖（圖片來源網(wǎng)絡(luò)）

SIP是System in a Packaging的縮寫,，只得是將幾個實(shí)現(xiàn)不同模塊功能的芯片放到一個封裝中去。

5.4 SOP

圖 8 SOP的地位（圖片自制）

SoP是System-on-package的縮寫,，是被提出來作為整合系統(tǒng)的概念,，希望將數(shù)字、模擬,、射頻,、微機(jī)電、光學(xué)電路次系統(tǒng)都整合在封裝上，除了提高系統(tǒng)整合程度外,，同時亦保有可接受的成本效益,。SOP的另一個優(yōu)點(diǎn)是與SOC及SIP兼容，SOC與SIP均可視為SOP的次系統(tǒng),，一起被整合在封裝上,。