2. 封装技术工艺发展历程

半导体封装技术的发展历史可划分为三个阶段。

在此背景下,焊球阵列封装(BGA)获得迅猛发展,并成为主流产品。BGA 按封装基板不同可分为塑料焊球阵列封装(PBGA),陶瓷焊球阵列封装(CBGA),载带焊球阵列封装(TBGA),带散热器焊球阵列封装(EBGA), 以及倒装芯片焊球阵列封装(FC-BGA)等。
为适应手机、笔记本电脑等便携式电子产品小、轻、薄、低成本等需求, 在 BGA 的基础上又发展了芯片级封装(CSP); CSP 又包括引线框架型 CSP、柔性插入板 CSP、刚性插入板 CSP、园片级 CSP 等各种形式,目前处于快速发展阶段。
同时,多芯片组件(MCM)和系统封装(Si P)也在蓬勃发展,这可能孕育着电子封装的下一场革命性变革。MCM 按照基板材料的不同分为多层陶瓷基板 MCM(MCM-C)、多层薄膜基板 MCM(MCM-D)、多层印制板 MCM(MCM- L)和厚薄膜混合基板 MCM(MCM-C/D)等多种形式。SIP 是为整机系统小型化的需要,提高半导体功能和密度而发展起来的。SIP 使用成熟的组装和互连技术,把各种集成电路如 CMOS 电路、Ga As 电路、Si Ge 电路或者光电子器件、MEMS 器件以及各类无源元件如电阻、电容、电感等集成到一个封装体内,实现整机系统的功能。
目前,半导体封装处于第三阶段的成熟期与快速增长期,以 BGA/CSP 等主要封装形式开始进入规模化生产阶段。同时,以 SiP 和 MCM 为主要发展方向的第四次技术变革处于孕育阶段。
3. 半导体封装材料
半导体元件的封接或封装方式分为气密性封装和树脂封装两大类,气密性封装又可分为金属封装、陶瓷封装和玻璃封装。封接和封装的目的是与外部温度、湿度、气氛等环境隔绝,除了起保护和电气绝缘作用外,同时还起向外散热及应力缓和作用。一般来说,气密性封装可靠性高,但价格也高。目前由于封装技术及材料的改进,树脂封装已占绝对优势,但在有些特殊领域(军工、航空、航天、航海等),气密性封装是必不可少的。
按封装材料可划分为:金属封装、陶瓷封装(C)、塑料封装(P)。采用前两种封装的半导体产品主要用于航天、航空及军事领域,而塑料封装的半导体产品在民用领域得到了广泛的应用。

4. 芯片电学(零级封装)互连
在一级封装中,有个很重要的步骤就是将芯片和封装体(进行电学互连的 过程,通常称为芯片互连技术或者芯片组装。为了凸显其重要性,有些教 科书也将其列为零级封装。也就是将芯片上的焊盘或凸点与封装体通常是 引线框架用金属连接起来。在微电子封装中,半导体器件的失效约有一是由于芯片互连引起的,其中包括芯片互连处的引线的短路和开路等,所以芯片互连对器件的可靠性非常重要。
