微电子封装的发展趋势及前景分析

微电子焊接技术作为微电子封装技术的核心组成部分，随着电子技术的发展，微电子焊接技术也不断进步，自动化程度越来越高。考虑到微电子封装的微细特征，加工过程也越来越精细。

1.微电子封装发展历程

回顾集成电路封装的历史，其发展主要划分为以下几个阶段：

1）第一阶段，在20世纪70年代之前，以插装型封装为主。包括金属圆形（TO型）封装、陶瓷双列直插封装（Ceramic Dual-in-Line Package，CDIP）、陶瓷-玻璃双列直插封装（CerDIP）和塑料双列直插封装（Plastic Dual In-Line Pack-age，PDIP）。其中由于PDIP封装性能优良、成本低廉又能批量生产而成为当时的主流产品，但因为其在组装工艺中需要较高的对准精度，导致生产效率较低，从而器件的封装密度也较低，所以难以满足高效自动化生产的需求。

2）第二阶段，在20世纪80年代以后，以表面贴装类型的四边引线封装为主的表面组装技术迅速发展。它改变了传统的插装形式，使器件通过再流焊技术进行焊接。由于再流焊接过程中钎料熔化时产生的表面张力有自对准效应，降低了对贴片精度的要求。同时再流焊技术的发展提高了组装良品率。此阶段的封装类型有带引线的塑料片式载体封装（Plastic Leaded Chip Carrier，PLCC）、塑料四边引线扁平封装（Plastic Quad Flat Pack，PQFP）、塑料小外形封装（Plastic Small Outline Pack-age，PSOP）以及无引线四边扁平封装（Plastic Quad Flat No-lead Package，PQFNP）等。由于采用了四面引脚，引线短而细、间距小，因此，在很大程度上提高了封装密度。封装体的电性能也大大提高，并且体积减小，质量减轻，满足了自动化生产的需求。表面组装技术是电子封装技术的一大突破。

3）第三阶段，在20世纪90年代中前期，集成电路发展到了超大规模阶段，要求封装技术向更高速度和更高密度发展，因此集成电路封装从四边引线型向平面阵列型发展。应运而生的球栅阵列封装（Ball Grid Array，BGA），堪称封装技术领域的第二次重大突破，很快成为主流产品。到了20世纪90年代后期，电子封装技术进入超发展时期，新的封装形式不断涌现并获得应用，相继又开发出了封装体积更小的芯片尺寸封装（Chip Scale Package，CSP）。几乎是在同一时期，多芯片组件（Multi-Chip Module，MCM）也蓬勃发展起来。MCM将多个集成电路芯片和其他片式元器件组装在一块高密度多层互连基板上，然后封装在外壳内，它是电路组件功能实现系统化的基础。可见，微电子封装技术的发展越来越趋向于小型化、多功能化、高密度化，目前典型的封装技术主要是BGA技术和CSP技术。(www.xing528.com)

2.球栅阵列封装

20世纪90年代，随着集成技术的发展、设备的改进和深亚微米技术的应用，硅单芯片集成度不断提高，对封装技术的要求也更加严苛，I/O引脚数急剧增加，功耗随之增大。在这一背景下，球栅阵列封装逐渐成为流行的封装形式。它采用小焊球作为元件和基板之间的引线连接。这种BGA突出的优点有：①电性能更好：BGA用焊球代替引线，引出路径短，减少了引脚寄生效应；②封装密度更高：由于焊球是整个平面排列，因此相同面积下引脚数更多；③BGA的节距与现有的表面组装工艺和设备完全相容，使得安装更可靠；④钎料熔化时的表面张力具有“自对准”效应，其避免了传统封装引线变形的损失，大大提高了组装成品率；⑤BGA引脚牢固；⑥焊球引出形式同样适用于多芯片组件和系统封装。

3.芯片尺寸封装

1994年9月，日本三菱电气公司研究出一种芯片面积与封装面积比=1∶1.1的封装结构，其封装外形尺寸只比裸芯片大一点。也就是说，单个IC芯片有多大，封装尺寸就有多大，从而诞生了一种新的封装形式，将其命名为芯片尺寸封装，简称CSP。CSP是整机小型化、便携化的结果。它规定封装后尺寸不超过原芯片的1.2倍或封装后面积不超过裸片面积的1.5倍。倒装焊和引线键合技术都可以用来对CSP封装器件进行引线键合。它具有如下突出的优点：①近似芯片尺寸的超小型封装；②保护裸芯片；③便于焊接、安装、测试和修整更换；④电、热性能优良。