序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇電子封裝的技術，期待它們能激發您的靈感。

篇1

【關鍵詞】：微電子封裝； 關鍵技術 ； 應用前景

【引言】：近年來，各種各樣的電子產品已經在工業、農業、國防和日常生活中得到了廣泛的用。伴隨著電子科學技術的蓬勃發展，使得微電子工業發展迅猛，這很大程度上是得益于微電子封裝技術的高速發展。這樣必然要求微電子封裝要更好、更輕、更薄、封裝密度更高，更好的電性能和熱性能，更高的可靠性，更高的性能價格比，因此采用什么樣的封裝關鍵技術就顯得尤為重要。

1. 微電子封裝的概述

1.1微電子封裝的概念

微電子封裝是指利用膜技術及微細加工技術，將芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘貼固定及連接，引出連線端子并通過可塑性絕緣介質灌封固定，構成整體立體結構的工藝。在更廣的意義上講，是指將封裝體與基板連接固定，裝配成完整的系統或電子設備，并確定整個系統綜合性能的工程【1】。

1.2微電子封裝的目的

微電子封裝的目的在于保護芯片不受或少受外界環境的影響，并為之提供一個良好的工作條件，以使電路具有穩定、正常的功能。

1.3微電子封裝的技術領域

微電子封裝技術涵蓋的技術面積廣，屬于復雜的系統工程。它涉及物理、化學、化工、材料、機械、電氣與自動化等各門學科，也使用金屬、陶瓷、玻璃、高分子等各種各樣的材料，因此微電子封裝是一門跨學科知識整合的科學，整合了產品的電氣特性、熱傳導特性、可靠性、材料與工藝技術的應用以及成本價格等因素。

2 微電子封裝領域中的關鍵技術

目前，在微電子封裝領域中，所能夠采用的工藝技術有多種。主要包括了柵陣列封裝（BGA）、倒裝芯片技術（FC）、芯片規模封裝（CSP）、系統級封裝（SIP）、三維（3D）封裝等（以下用簡稱代替）【2】。下面對這些微電子封裝關鍵技術進行一一介紹，具體如下：

2.1 柵陣列封裝

BGA是目前 微電子封裝的主流技術，應用范圍大多以主板芯片組和CPU等大規模集成電路封裝為主。BGA的特點在于引線長度比較短，但是引線與引線之間的間距比較大，可有效避免精細間距器件中經常會遇到的翹曲和共面度問題。相比其他封裝方式，BGA的優勢在于引線見巨大，可容納更多I/0；可靠性高，焊點牢固，不會損傷引腳；有較好的點特性，頻率特性好；能與貼裝工藝和設備良好兼容等。

2.2 倒裝芯片關鍵技術

倒裝芯片技術，即：FCW。其工藝實現流程就是將電路基板芯片上的有源區采用相對的方式，將襯底和芯片通過芯片上的焊料凸點進行連接，需要說明的是，這些凸點是呈陣列的方式排列。采用這種封裝的方式，其最大的特點就在于具有比較高的I/O密度。而其相對于其他微電子封裝技術的優勢在于：第一，具備良好散熱性能；第二，外形尺寸減小；第三，壽命提升，可靠性良好；第四，具備較高密度的I/O；第五，裸芯片的具備可測試性。

2.3 芯片規模封裝

CSP是與BGA處于同一個時代的封裝技術。CSP在實際運用中，采用了許多BGA的形式。一般行業中在對二者進行區分時，主要是以焊球節距作為參考標準。一般焊球節距作小于1mm便是CSP，而高于1mm便是BGA。相對于BGA，CSP具有很多突出的優勢，如：具備優良的電、熱性；具備高封裝密度；超小型封裝；易于焊接、更換和修正；容易測定和老化；操作簡便等。主要有適用于儲存器的少引腳CSP和適用于ASCI的多引腳CSP。

2.4三維（3D）封裝

三維封裝，即是向空間發展的微電子組裝的高密度化。它不但使用組裝密度更高，也使其功能更多、傳輸速度更高、功耗更低、性能及可靠性更好等。

2.5多芯片模式

多芯片模式（MCM），是指多個半導體裸芯片表面安裝在同一塊布線基板上。按基板材料不同，分為MCM-L、MCM-C、MCM-D三大類。

①MCM-L是指用通常玻璃、環氧樹脂制作多層印刷電路基板的模式。布線密度高而價格較低。

②MCM-C通過厚膜技術形成多層布線陶瓷，濱海高以此作為基板。布線密度比MCM-L高。

③MCM-D通過薄膜技術形成多層布線陶瓷或者直接采用Si、Al作為基板，布線密度最高，價格也高。

2.6系統級封裝

SIP是將多種功能芯片，包括處理器、存儲器等功能芯片集成在一個封裝內，從而實現一個基本完整的功能。與SOC（System On a Chip系統級芯片）相對應。不同的是系統級封裝是采用不同芯片進行并排或疊加的封裝方式，而SOC則是高度集成的芯片產品。

3.微電子封裝領域的應用前景

21世紀的微電子封裝概念已從傳統的面向器件轉為面向系統，即在封裝的信號傳遞、支持載體、熱傳導、芯片保護等傳統功能的基礎上進一步擴展，利用薄膜、厚膜工藝以及嵌入工藝將系統的信號傳輸電路及大部分有源、無源元件進行集成，并與芯片的高密度封裝和元器件外貼工藝相結合，從而實現對系統的封裝集成，達到最高密度的封裝。

在近期內，BGA技術將以其性能和價格的優勢以最快增長速度作為封裝的主流技術繼續向前發展；CSP技術有著很好的前景，隨著其成本的逐步降低將廣泛用于快速存儲器、邏輯電路和ASIC等器件在各類產品中的封裝；在今后不斷的封裝中，FCT技術將作為一種基本的主流封裝技術滲透于各種不同的封裝形式中；隨著便攜式電子設備市場的迅速擴大，適用于高速、高性能的MCM發展速度相當驚人；三維封裝是發展前景最佳的封裝技術，隨著其工藝的進一步成熟，它將成為應用最廣泛的封裝技術【3】。

結束語

關鍵性封裝技術在推動更高性能、更低功耗、更低成本和更小形狀因子的產品上發揮著至關重要的作用。在芯片-封裝協同設計以及為滿足各種可靠性要求而使用具成本效益的材料和工藝方面，還存在很多挑戰。為滿足當前需求并使設備具備高產量大產能的能力，業界還需要在技術和制造方面進行眾多的創新研究。

【參考文獻】：

[1]羅艷碧.第四代微電子封裝技術-TVS技術及其發展[J].科技創新與應用，2014（7）：3-4.

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一、微電子三級封裝

 

談到微電子封裝，首先我們要敘述一下三級封裝的概念。一般說來，微電子封裝分為三級。所謂一級封裝就是在半導體圓片裂片以后，將一個或多個集成電路芯片用適宜的封裝形式封裝起來，并使芯片的焊區與封裝的外引腳用引線鍵合(WB)、載帶自動鍵合(TAB)和倒裝芯片鍵合(FCB)連接起來，使之成為有實用功能的電子元器件或組件。一級封裝包括單芯片組件(SCM)和多芯片組件(MCM)兩大類，也稱芯片級封裝。二級封裝就是將一級微電子封裝產品連同無源元件一同安裝到印制板或其它基板上，成為部件或整機，也稱板級封裝。三級封裝就是將二級封裝的產品通過選層、互連插座或柔性電路板與母板連結起來，形成三維立體封裝，構成完整的整機系統，也稱系統級封裝。所謂微電子封裝是個整體的概念，包括了從一極封裝到三極封裝的全部技術內容。在國際上，微電子封裝是一個很廣泛的概念，包含組裝和封裝的多項內容。微電子封裝所包含的范圍應包括單芯片封裝(SCM)設計和制造、多芯片封裝(MCM)設計和制造、芯片后封裝工藝、各種封裝基板設計和制造、芯片互連與組裝、封裝總體電性能、機械性能、熱性能和可靠性設計、封裝材料、封裝工模夾具以及綠色封裝等多項內容。

 

二、微電子封裝技術的發展

 

(一)焊球陣列封裝(BGA)

 

BGA主要有四種基本類型：PBGA、CBGA、CCGA和TBGA，一般都是在封裝體的底部連接著作為I/O引出端的焊球陣列。這些封裝的焊球陣列典型的間距為1.0mm、1.27mm、1.5mm，焊球的鉛錫組份常見的主要有63Sn/37Pb和90Pb/10Sn兩種，焊球的直徑由于目前沒有這方面相應的標準而各個公司不盡相同。從BGA的組裝技術方面來看，BGA有著比QFP器件更優越的特點，其主要體現在BGA器件對于貼裝精度的要求不太嚴格，理論上講，在焊接回流過程中，即使焊球相對于焊盤的偏移量達50%之多，也會由于焊料的表面張力作用而使器件位置得以自動校正，這種情況經實驗證明是相當明顯的。其次，BGA不再存在類似QFP之類器件的引腳變形問題，而且BGA還具有相對QFP等器件較良好的共面性，其引出端間距與QFP相比要大得多，可以明顯減少因焊膏印刷缺陷導致焊點“橋接”的問題;另外，BGA還有良好的電性能和熱特性，以及較高的互聯密度。BGA的主要缺點在于焊點的檢測和返修都比較困難，對焊點的可靠性要求比較嚴格，使得BGA器件在很多領域的應用中受到限制。

 

(二)芯片尺寸封裝(CSP)

 

CSP的定義是LSI芯片封裝面積小于或等于LSI芯面積的20%的封裝稱為CSP。

 

由于許多CSP采用BGA的形式，所以最近兩年封裝界權威人士認為焊球節距大于等于1mm的為BGA，小于1mm的為CSP。由于CSP具有更突出的優點①近似芯片尺寸的超小型封裝②保護裸芯片③電、熱性優良④封裝密度高⑤便于測試和老化⑥便于焊接、安裝和修整更換。由于CSP正在處于蓬勃發展階段，因此，它的種類有限多如剛性基板CSP柔性基板CSP、引線框架型CSP、微小模塑型CSP、焊區陣列CSP、微型BGA、凸點芯片載體(BCC)、QFN型CSP、芯片迭層型CSP和圓片級CSP(WLCSP)等.CSP的引腳節距一般在1.0mm以下，有1.0mm、0.8mm、 0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm和0.25mm等。

 

(三)系統封裝(SIP)

 

實現電子整機系統的功能，通常有兩個途徑。一種是系統級芯片(SystemonChip)，簡稱SOC。即在單一的芯片上實現電子整機系統的功能;另一種是系統級封裝(Systeminpackage)，簡稱SIP。即通過封裝來實現整機系統的功能。從學術上講，這是兩條技術路線，就象單片集成電路和混合集成電路一樣，各有各的優勢，各有各的應用市場。在技術上和應用上都是相互補充的關系，作者認為，SOC應主要用于應用周期較長的高性能產品，而SIP主要用于應用周期較短的消費類產品。

 

SIP是使用成熟的組裝和互連技術，把各種集成電路如CMOS電路、GaAs電路、SiGe電路或者光電子器件、MEMS器件以及各類無源元件如電容、電感等集成到一個封裝體內，實現整機系統的功能。主要的優點包括①采用現有商用元器件，制造成本較低②產品進人市場的周期短③無論設計和工藝，有較大的靈活性④把不同類型的電路和元件集成在一起，相對容易實現。美國佐治亞理工學院PRC研究開發的單級集成模塊簡稱SLIM，就是SIP的典型代表，該項目完成后，在封裝效率、性能和可靠性方面提高10倍，尺寸和成本較大下降。到2010年預期達到的目標包括熱密度達到100W/cm2;元件密度達到5000/cm2;I/O密度達到3000/cm2.

 

盡管SIP還是一種新技術，目前尚不成熟，但仍然是一個有發展前景的技術，尤其在中國，可能是一個發展整機系統的捷徑。

 

三、思考

 

面對世界蓬勃發展的微電子封裝形勢，分析我國目前的現狀，我們必須深思一些問題。

 

(一)微電子封裝與電子產品密不可分，已經成為制約電子產品乃至系統發展的核心技術，是電子行業先進制造技術之一，誰掌握了它，誰就將掌握電子產品和系統的未來。

 

(二)微電子封裝必須與時俱進才能發展。國際微電子封裝的歷史證明了這一點。我國微電子封裝如何與時俱進當務之急是研究我國微電子封裝的發展戰略，制訂發展規劃。二是優化我國微電子封裝的科研生產體系。三是積極倡導和大力發展屬于我國自主知識產權的原創技術。

 

(三)高度重視微電子三級封裝的垂直集成。我們應該以電子系統為龍頭，牽動一級、二級和三級封裝，方能占領市場，提高經濟效益，不斷發展。我們曾倡議把手機和雷達作為技術平臺發展我國的微電子封裝，就是出于這種考慮。

 

(四)高度重視不同領域和技術的交叉及融合。不同材料的交叉和融合產生新的材料不同技術交叉和融合產生新的技術不同領域的交叉和融合產生新的領域。技術領域已涉及電子電路、電子封裝、表面貼裝、電子裝聯、電子材料、電子專用設備、電子焊接和電子電鍍等。我們應該充分發揮電子學會各分會的作用，積極組織這種技術交流。

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關鍵詞：微電子；封裝技術；封裝發展趨勢；

作者簡介：張力元(1990-)，男，昆明人，碩士生，研究方向：可再生能源材料與制備。

0引言

21世紀微電子技術的高速發展，隨之帶動的是一系列產業的發展。信息、能源、通訊各類新興產業的發展離不開微電子技術。而微電子封裝技術是微電子技術中最關鍵和核心的技術。微電子封裝體(Package)和芯片(Chip或die)通過封裝工藝(Packaging)組合成一個微電子器件(Device)，通常封裝為芯片(或管芯)提供電通路、散熱通路、機械支撐、環境防護等，所以微電子封裝是微電器件的2個基本組成部分之一，器件的許多可靠性性能都是由封裝的性能決定的[3]。致力于發展微電子封裝技術的人們把目光投在以下4個方面：(1)極低的成本。(2)薄、輕、便捷。(3)極高的性能。(4)各種不同的功能包括各類不同的半導體芯片[1]。

1微電子封裝技術的發展歷程

微電子封裝技術的發展經歷了3個階段：

第一階段是20世紀70年代中期，由雙直列封裝技術(DIP)為代表的針腳插入型轉變為四邊引線扁平封裝型(QPF)，與DIP相比，QFP的封裝尺寸大大減小，具有操作方便、可靠性高、適用于SMT表面安裝技術在PCB上安裝布線，由于封裝外形尺寸小，寄生參數減小，特別適合高頻應用[2]。

第二階段是20世紀90年代中期，以球柵陣列端子BGA型封裝為標志，隨后又出現了各種封裝體積更小的芯片尺寸封裝(CSP)。與QPF相比，BGA引線短，散熱好、電噪小且其封裝面積更小、引腳數量更多、適合大規模生產。

第三階段是本世紀初，由于多芯片系統封裝SIP出現，將封裝引入了一個全新的時代。

2微電子封裝的主流技術

目前的主流技術集中在BGA、CSP以及小節距的QPF等封裝技術上，并向埋置型三維封裝、有源基板型三維封裝、疊層型三維封裝即三維封裝和系統封裝的方向發展。

2.1BGA\CSP封裝

球柵陣列封裝BGA在GPU、主板芯片組等大規模集成電路封裝有廣泛應用。它的I/O引線以圓形或柱狀焊點按陣列形式分布在封裝下面，引線間距大，引線長度短，這樣BGA消除了精細間距器件中由于引線而引起的共面度和翹曲的問題[4]。BGA技術包括很多種類如陶瓷封裝BGA(CBGA)、塑料封裝BGA(PBGA)以及MicroBGA(μBGA)。BGA具有下述優點：

(1)I/O引線間距大(如1.0mm，1.27mm)，可容納的I/O數目大，如1.27mm間距的BGA在25mm邊長的面積上可容納350個I/O，而0.5mm間距的QFP在40mm邊長的面積上只容納304個I/O。

(2)封裝可靠性高，不會損壞引腳，焊點缺陷率低，焊點牢固[5]。

(3)管腳水平面同一性較QFP容易保證，因為焊錫球在溶化以后可以自動補償芯片與PCB之間的平面誤差，而且其引腳牢固運轉方便。

(4)回流焊時，焊點之間的張力產生良好的自對準效果，允許有50%的貼片精度誤差，避免了傳統封裝引線變形的損失，大大提高了組裝成品率。

(5)有較好的電特性，由于引線短，減小了引腳延遲，并且導線的自感和導線間的互感很低，頻率特性好。

(6)能與原有的SMT貼裝工藝和設備兼容，原有的絲印機、貼片機和回流焊設備都可使用，兼容性好，便于統一標準。

(7)焊球引出形式同樣適用于多芯片組件和系統封裝。

為了追求對電路組件更小型化、更多功能、更高可靠性的要求，CSP作為BGA同時代的產品應運而生。CSP與BGA結構基本一樣，只是錫球直徑和球中心距縮小了，更薄了，這樣在相同封裝尺寸時可有更多的I/O數，使組裝密度進一步提高，可以說CSP是縮小了的BGA。美國JEDEC給出的CSP定義為：LSI芯片封裝面積小于或等于LSI芯片面積120%。但是近幾年來封裝界的權威人士均把CSP定義為焊球節距小于1mm的封裝，而大于1mm的就看做是BGA。

CSP除了具有BGA的優點以外，其更精細的封裝還有很多獨特的優點，其特殊的代表是WLCSP。通常，CSP都是將圓片切割成單個芯片后再實施后道封裝的，而WLCSP則不同，它的全部或大部分工藝步驟是在已完成前工序的硅圓片上完成的，最后將圓片直接切割成分離的獨立器件。所以這種封裝也稱作圓片級封裝(WLP)。這樣，它還具有獨特的優點：

(1)封裝加工效率高，可以多個圓片同時加工。

(2)具有倒裝芯片封裝的優點，即輕、薄、短、小。

(3)與前工序相比，只是增加了引腳重新布線和凸點制作2個工序，其余全部是傳統工藝。

(4)減少了傳統封裝中的多次測試。因此世界上各大型封裝公司紛紛投人這類WLCSP的研究、開發和生產。WLCSP的不足是目前引腳數較低，還沒有標準化和成本較高[6]。

2.23D封裝

SIP有多種定義和解釋，其中一說是多芯片堆疊的3D封裝內系統集成，在芯片的正方向堆疊2片以上互連的裸芯片的封裝。SIP是強調封裝內包含了某種系統的功能封裝，3D封裝僅強調在芯片方向上的多芯片堆疊，如今3D封裝已從芯片堆疊發展到封裝堆疊，擴大了3D封裝的內涵[7]。

3D封裝的形式有很多種，主要可分為填埋型、有源基板型和疊層型等3類。填埋型三維立體封裝出現上世紀80年代，它是將元器件填埋在基板多層布線內或填埋、制作在基板內部，它不但能靈活方便地制作成填埋型，而且還可以作為IC芯片后布線互連技術，使填埋的壓焊點與多層布線互連起來。這就可以大大減少焊接點，提高電子部件封裝的可靠性。有源基板型是用硅圓片集技術，做基板時先采用一般半導體IC，制作方法作一次元器件集成化，形成有源基板，然后再實施多層布線，頂層再安裝各種其他IC芯片或元器件，實現3D封裝。疊層型三維立體封裝是將LSI、VLSI、2D-MCM，甚至WSI或者已封裝的器件，無間隙的層層疊裝互連而成。這類疊層型是應用最為廣泛的一種，其工藝技術不但應用了許多成熟的組裝互連技術，還發展了垂直互連技術，使疊層型封裝成為發展勢頭最迅猛發展速度最快的3D封裝。但有源基板型3D封裝卻是人們一直力求實現的封裝。

伴隨著手機的大量使用，手機的功能越來越強大，既要實現輕、薄、小又要功能強大，這其中離不開的就是疊層型的3D封裝。目前有許多種基于堆疊方法的3D封裝，主要包括：硅片與硅片的堆疊(W2W)、芯片與硅片的堆疊(D2W)以及芯片與芯片的堆疊(D2D)。歸納起來其主要堆疊方式可以通過2種方法實現：封裝內的裸片堆疊和封裝堆疊，封裝堆疊又可分為封裝內的封裝堆疊和封裝間的封裝堆疊。

裸片堆疊的封裝主要有2種，一是MCP，二是SC-SP。MCP涵蓋SCSP，SCSP是MCP的延伸。SCSP的芯片尺寸比MCP有更嚴格的規定，通常MCP是多個存儲器芯片的堆疊，而SCSP是多個存儲器和邏輯器件芯片的堆疊。裸片堆疊的關鍵技術是：

(1)圓片的減薄技術，目前一般綜合采用研磨、深反應離子刻蝕法和化學機械拋光法等工藝，通常減薄到小于50μm，為確保電路的性能和芯片的可靠性，業內人士認為晶圓減薄的極限為20μm左右。

(2)低弧度鍵合技術。因為芯片厚度小于150μm，所以鍵合弧度必須小于這個值。目前采用的25μm金絲的正常鍵合弧高為125μm，而用反向引線鍵合優化工藝可以達到75μm以下的弧高。與此同時，反向引線鍵合工藝增加一個打彎工藝以保證不同鍵合層的間隙。

(3)懸梁上的引線鍵合技術。必須優化懸梁上的引線鍵合技術，因為懸梁越長，鍵合時芯片變形越大。

(4)圓片凸點制作技術。

(5)鍵合引線無擺動模塑技術。裸片堆疊封裝的主要缺點就是堆疊中一層集成電路出問題，所有堆疊裸片都將報廢，但毫無疑問裸片堆疊能夠獲得更為緊湊的芯片體積和更為低廉的成本。例如AMKOR公司采用了裸片疊層的封裝比采用單芯片封裝節約了30%的成本[8]。

封裝堆疊又稱封裝內的封裝堆疊，它有2種形式：一是PIP。PIP是一種在BAP(基礎裝配封裝)上部堆疊經過完全測試的內部堆疊模塊，以形成單CSP解決方案的3D封裝。二是POP。它是一種板安裝過程中的3D封裝，在其內部，經過完整測試的封裝如單芯片FBGA(窄節距網格焊球陣列)或堆疊芯片FBGA被堆疊到另外一片單芯片FBGA(典型的存儲器芯片)或堆疊芯片FBGA(典型的基帶或模擬芯片)的上部。封裝堆疊的優點是：

(1)能堆疊來自不同供應商的混合集成電路技術的芯片，允許在堆疊之前進行預燒和檢測。

(2)封裝堆疊包括翻轉一個已經檢測過的封裝，并堆疊到一個基底封裝上面，后續的互連可以采用線焊工藝。

2.3SIP系統封裝

系統級封裝(systeminpackage，SIP)是指將不同種類的元件，通過不同種技術，混載于同一封裝體內，由此構成系統集成封裝形式。我們經常混淆2個概念系統封裝SIP和系統級芯片SOC。迄今為止，在IC芯片領域，SOC系統級芯片是最高級的芯片；在IC封裝領域，SIP系統級封裝是最高級的封裝。SIP涵蓋SOC，SOC簡化SIPSOC，與SIP是極為相似的，兩者均希望將一個包含邏輯組件、內存組件，甚至包含被動組件的系統，整合在一個單位中。然而就發展的方向來說，兩者卻是大大的不同：SOC是站在設計的角度出發，目的在于將一個系統所需的組件整合到一塊芯片上，而SIP則是由封裝的立場出發，將不同功能的芯片整合于一個電子構造體中。

SIP系統級封裝不僅是一種封裝，它代表的是一種先進的系統化設計的思想，它是研究人員創意的平臺，它所涉及到芯片、系統、材料、封裝等諸多層面問題，涵蓋十分廣泛，是一個較寬泛的指稱，所以從不同角度研究和理解SIP的內涵是十分必要的，這里列舉了當前的一部分SIP技術的內涵概念：

(1)SIP通過各功能芯片的裸管芯及分立元器件在同一襯底的集成，實現整個系統功能，是一種可實現系統級芯片集成的半導體技術。

(2)SIP是指將多芯片及無源元件(或無源集成元件)形成的系統功能集中于一個單一封裝體內，構成一個類似的系統器件。

(3)當SOC的特征尺寸更小以后，將模擬、射頻和數字功能整合到一起的難度隨之增大，有一種可選擇的解決方案是將多個不同的裸芯片封裝成一體，從而產生了系統級封裝(SIP)。

(4)SIP為一個封裝內集成了各種完成系統功能的電路芯片，是縮小芯片線寬之外的另一種提高集成度的方法，而與之相比可大大降低成本和節省時間。

(5)SIP實際上是多芯片封裝(MCP)或芯片尺寸封裝(CSP)的演進，可稱其為層疊式MCP、堆疊式CSP，特別是CSP因其生產成本低，將成為最優的集成無源元件技術，但SIP強調的是該封裝內要包含某種系統的功能[9]。

SIP的技術要素是封裝載體和組裝工藝，它與傳統封裝結構不同之處是與系統集成有關的2個步驟：系統模塊的劃分與設計，實現系統組合的載體。傳統封裝中的載體(即基板)只能起互連作用，而SIP的載體包括電路單元，屬于系統的組成部分。

模塊的劃分指從電子設備中分離出一塊功能模塊，既利于后續整機集成又便于SIP封裝。以藍牙模塊為例，其核心是一塊基帶處理器，它的一端與系統CPU接口，另一端與物理層硬件接口(調制解調、發送與接收、天線等)[10]。

組合的載體包括高密度多層封裝基板和多層薄膜技術等先進技術。而在芯片組裝方面，板上芯片(COB)和片上芯片(COC)是目前的主流技術。COB是針對器件與有機基板或陶瓷基板間的互連技術。現有的技術包括引線鍵合和倒裝芯片。COC是一種在單封裝體中堆疊多芯片的結構，即疊層芯片封裝技術。

SIP技術現在廣泛應用于3個方面：一是在RF/無線電方面。例如全部功能的單芯片或多芯片SIP將RF基帶功能線路及快閃式存儲器芯片都封裝在一個模塊內。二是在傳感器方面。以硅為基礎的傳感器技術發展迅速，應用范圍廣泛。三是在網絡和計算機技術方面。

3微電子封裝技術未來發展面臨的問題與挑戰

毫無疑問，3D封裝和SIP系統封裝是當前以至于以后很長一段時間內微電子封裝技術的發展方向。

目前3D封裝技術的發展面臨的難題：一是制造過程中實時工藝過程的實時檢測問題。因為這一問題如果解決不了，那么就會出現高損耗，只有控制了每一道生產工藝，才能有效地保證產品的質量，從而達到有效地降低廢品率[11]。二是超薄硅圓片技術。面對更薄的硅圓片，在夾持和處理過程中如何避免它的變形及脆裂，以及后續評價檢測內的各種處理技術，都有待進一步研究。三是高密度互連的散熱問題。目前，基于微流體通道的液體冷卻被證明是顯著降低3DICs溫度的有效方法。但在封裝密度不斷增加的前提下，微流體通道的分布需要與電氣通路和信號傳輸通路統籌分布，如何在成功制作出更小微流體通道的同時保證系統整體性能的要求，是研究者們需要考慮的問題[12]。但是，我們仍需看到3D封裝在高密度互連趨勢下的巨大潛力。3D封裝在未來的消費電子產品領域(特別是手機、掌上電腦)、機器人領域、生物醫學領域等將扮演重要的角色。

微晶片的減薄化是SIP增長面對的重要技術挑戰。現在用于生產200mm和300mm微晶片的焊接設備可處理厚度為50μm的晶片，因此允許更密集地堆疊芯片。如果更薄，對于自動設備來說將產生問題：晶片變得過于脆弱，因此更加易碎。此外，從微晶片到微晶片的電子“穿孔”效應將損毀芯片的性能[9]。但是我們應該看到SIP巨大的市場前景，AlliedBusinessIntelligence統計，僅RF蜂窩市場的銷售額就從2003年的18億美元飆升至2007年的27.5億美元。由堆疊BGA封裝以及有源和無源組件構成的近十億SIP于2003年上市，包括功率放大器、天線轉換開關、發送器和前端模塊。而近幾年來SIP大發展更是迅速，德國銀行、瑞士信貸第一波士頓和美國著名的研究組織“商業情報聯盟”的聯合調研表明，RF、數字、藍牙、電源和汽車應用等市場已經被SIP技術占領[10]。在我國SIP技術也有很好的發展，如江蘇長電科技股份有限公司開發的整體U盤的SIP封裝技術，SIP系統級封裝的U盤是一個USB接口的無需物理驅動器的微型高容量移動存儲產品，與傳統U盤相比，有著輕薄短小、容量大且可靠性高的特點[13]。未來，我們也將看到更多SIP技術的產品出現在我們周圍。

篇4

【關鍵詞】風電設備；安裝技術；開發風能；發展現狀

一、我國風電設備安裝技術的討論與分析

當前我國對以開發風能資源為主的新能源示范工程做了諸多的專項計劃安排，國內大范圍、大規模的風力發電建設工程如雨后春筍一般迅速發展。針對我國目前的風電設備建設工作重點主要放在其設備的安裝作業上，一般地建設過程都要通過履帶式起重機充當其吊裝運作的主角，而小型的汽車起重機作為輔助。以下內容主要對我國風電設備安裝的技術進行一些討論與分析。

風電設備的主要構成包括底座、塔筒、機艙、輪轂、葉片、箱式變壓器、及電氣等部分。由于存在設備機型的噸位及高度的差異，可以根據當地風力資源的情況進一步研究設計具體的安裝方案。我國國內風電場施工及設備對于安裝場地的要求措施主要分為兩種，包括直接將風機設備運輸吊裝一次到位辦法和在事先設立好的臨時場地中先轉運、再安裝的措施。第一種措施成本較低，因此被越來越多的風電場所采用。但是這種方法對安裝場地的條件要求很高存在局限性，對于設備進入現場之前的場地布置策劃工作要十分嚴謹，注重場地利用的合理性。風電設備的吊裝工作首先要注意的問題是對現場起重機的選用，注意要考慮到現場地理環境、場內交通狀況以及設備的參數等影響要素。在安裝場地和現場交通狀況良好的情況下，一般考慮采用履帶式起重機進行吊裝作業，而在現場條件不明朗的狀況下，必須首先考慮小型的汽車起重機作為主要的作業工具。應該強調風電設備卸車工作的重要性，其工作內容主要指設備塔筒、機艙等大件構件的卸車，應根據設備參數以及現場裝卸工具的實際情況采用單機卸車或雙擊卸車。現場風電設備吊裝也是特指設備塔筒、機艙及葉輪等大構件的吊裝工作，機艙最重則吊機受力最大，葉輪在以后的工作中受風面積最大，因此對對于安裝過程中的風速有特別的要求，一般風速要求不大于8m/s 。如果考慮到風電設備吊裝的便捷

與可操作性，設備機艙和葉輪吊裝時起重機的位置既要考慮其滿足設備機艙技術參數的要求也要滿足葉輪的合理吊裝要求。同時，我們對一般地風電設備吊裝作業還要求履帶式起重機吊臂正對設備機艙連接輪轂的法蘭，這樣既便于對設備葉輪的吊裝到位又不需要對起重機進行再次移位。

由于風電設備吊裝作業的施工過程短且存在受風力影響等特點，項目人員辦公和住宿地點一般都處于臨時搭建的簡易活動板房中，對于收集施工現場資料和周圍環境資料要提前做好工作，然后根據不同的施工特點提前制定相應的措施并充分利用現有的資源以確保現場施工有序可控。如果施工現場處于風力比較大的環境下，無論是風電設備吊裝作業還是大型的起重機運轉都必須考慮環境的最大風速情況。風力條件大于起重機的停車限制值須及時將其吊臂降低確保安全。如果在可允許的條件范圍之內，也得嚴格控制施工吊臂朝著迎風方向降低吊臂進行作業。現場應每天預先收集風力信息，及時掌握風力和風向的變化以便做好施工前的準備工作。履帶起重機轉移過程要嚴格控制行進速度，一般控制在500m/h以內，轉移前做好行進線路的鋪平工作，由履帶起重機司機作為指揮，履帶四周派有專人監護，地壓不足須鋪設路基板，夜間配備照明設施，保證轉移安全。

二、我國應用風電設備安裝技術開發風能資源的發展現狀及展望

我國國土幅員遼闊，風能資源非常富足。提倡風力能源開發主要是由于風能具有資源豐富、取之不盡、綠色無污染且價格低廉等特點。相比較而言，目前還沒有任何一種自然能源具有這么多優點。利用風能資源發電已經成為現在和將來可以大力研究開發的課題之一。風能發電產業已然成為最具商業化地新型產業，其發展前景不可限量，極有可能成為世界未來的最重要的可利用自然能源。

我國不少專業人士人為風能發電至今沒有得到廣泛性地發展主要原因在于產業化程度低、發電成本高、專業化人才稀缺、專業技術落后以及市場發育不良等，筆者根據自身經驗及多年涉身了解，我國風能發電主要存在以下幾點問題：

（1）長期缺乏對發展風能發電產業的戰略規劃落實，國家沒有針對風能發電產業制定有關具體的政策措施，沒有鼓勵產業發展的經濟支持等；

（2）國家相關部門對利用開發風能資源的戰略意識認識不足，制定有關戰略規劃目標落空，缺乏針對性的有力措施以及制度保障等；

（3）對我國風能資源分布情況探明程度較低，缺乏足夠科學可靠的基礎數據，基礎工作環節薄弱，大規模開發利用風能發電缺乏科學性地可行性論證支持等。

風能發電產業的發展必定在未來在能源效益、環境效益等問題等方面發揮重要的作用并產生一定的影響。當前，我國能源開發主張的宗旨是堅持科學發展觀，走資源節約型發展道路，這無疑給予風能發電產業一個非常不錯的發展契機。面對我國電力行業能源短缺的緊張局面，高速發展風能發電產業極有可能會迅速化解這一緊張局面。

對于未來風能發電產業發展的展望主要在于其投資成本和產生效益的問題上，風能發電相比較于火力發電、水力發電等傳統發電方式在投資成本上得到了大大降低，而且其產生的經濟效益和環境效益也是人們預想中的結果。考慮到未來能源不足的情況，對于風能發電產業的發展前期將一致被看好。

三、結束語

風電設備安裝是一項事無巨細的工作，要考慮的現場要素非常之多。只有嚴格控制把關才能夠保障有序可控的工作進程。良好的風電設備基礎造就我國風電產業的不斷發展與進步，同時營造一個優異的社會發展環境。

參考文獻

[1] 李俊峰，施鵬飛，高虎；中國風電發展報告[R]；2010

篇5

 

2國際微電子封裝情況

 

國際上，近幾年微電子封裝得到了爆炸性的發展其中一個突出特點是從周邊封裝向面陣列封裝發展據JapanAssemblyandPackagingRoadmap報道，一般地說，8(%的封裝是常規的封裝，如DIP和QFP但預測表明，最近五年內，15%的封裝是PGA，BGA和LGA;2物的封裝是芯片尺寸封裝(CSP)也就是說五年內，常規封裝將減少到60%，而面陣列封裝將増加到40%,這是一個突出的變化表1示出了各種封裝的増長情況[1]。下面分別敘述近幾年發展最快的幾種新型的封裝2.1焊球陣列封裝焊球陣列封裝(BGABallGridArray)是90年代初發展起來的一種新型封裝由于這種BGA的電性能更好，管腳數更高，節距更小，組裝面積更小，且組裝定位方便和運輸可靠，而得到爆炸性的發展基本種類有陶瓷BGA(CBGA)、塑料BGA(PBGA)、金屬BGA(MBGA)和載帶式BGA(TBGA)隨著焊球節距的逐漸減小，又發展出新的微型BGA屮BGA)和倒裝焊BGA(FCBGA)例如IBM的一種高性能載體(HFCC)就是一種PBGA[1]，尺寸42.5mm2,有1657個焊球，焊球節距為1.0mm，日本NEC開發出1000只焊球的TBGA美國富士通微電子公司己開發出有2000I/O的FCBGA產品，46mm2,節距1mm，采用玻璃陶瓷襯底。美國Intel奔騰機己用PBGA取代CPGA，韓國三星電子公司把TBGA用于8MbSRAM而且，值得注意的是，其它一些主要的封裝如倒裝焊(FC)芯片尺寸封裝(CSP)和多芯片組件(MCM)等大都采取BGA的引出形式，因此使BGA的應用十分廣泛。從表1也可以看出，近五年，CBGA年均増長24.5%，PBGA年均増長2&1%。圖1示出了2.2芯片尺寸封裝芯片尺寸封裝(CSPChipScalePackage)和BGA是同一時代的產物，是整機小型化便攜化的結果由于它具有更突出的優點：①近似芯片尺寸的超小型封裝;②保護裸芯片;③便于焊接、安裝和修整更換;④便于測試和老化;⑤電熱性優良。因此，90年代中期得到大跨度的發展從表1可以看出，1997~2002年，CSP的年増長率達102.%，是發展最快的封裝會議的熱點開始，它的定義為芯片面積與封裝面積之比大于80%的封裝由于許多CSP采用BGA的形式，所以最近有權威人士認為[2]，焊球節距大于等于1mm的為BGA，小于1mm的為CSP例如日本新光和美國Tessera共冋開發的iuBGA~CSP，Motorola公司的SLICC(SlightlyLargerThanICCarrier)，Amkor/Anam的FlexBGA，Toshiba的P-FBGA等都是CSP不同類型。美國富士通微電子公司己把CSP用于各種DRAM封裝[3]，外型尺寸為6.4mm<10.1mnK1mm，焊球節距為0.65mm，分別有60，74和85只焊球，從而使存儲器進一步小型化日本松下公司把169只焊球的CSP用于電子筆記本，并形成規模生產。目前一些著名公司如Tessrea正大力從事芯片級的CSP研究和生產，以進一步降低CSP的成本而且，為進一步提高密度，CSP也在向迭層CSP發展■德國夏普公司最近研制成功第一個三片迭層的CSP，采用特別薄的Si晶片和引線鍵合工藝，1998年8月開始批量生產，預計2000年有望達到100萬件月。圖2示出了幾種CSP封裝2.3微電子機械系統封裝

 

微電子機械系統(MEMS)類似微電子，是一門嶄新的技術，它研究的主要內容是微結構微型傳感器微型執行器微型機器和系統近些年來得到迅速發展，廣泛用于航天、汽車電子、生物和機械工業，其發展勢頭不亞于當年的微電子。與之相配套的封裝當然也發展較快MEMS涉及領域很廣，如微壓力傳感器微加速度計、壓敏、氣敏、光敏、熱敏、磁敏等傳感器，以及陀螺儀、顯微機械和微型馬達等等因此封裝也是五花八門封裝的作用在于充分免不必要的外部干擾，能將器件與環境隔開，封裝的體積應當越小越好。目前封裝還沒有現行的工業標準一種封裝的開發往往需要系統設計、MEMS設計、電路設計和封裝設計的密切合作方能成功。封裝方法主要有兩種：一種是將傳感器執行器及外圍元件集成在同一Si片上，類似ASIC;另一種是將執行器等外圍元件做成一個ASIC，再與傳感器組裝在一起由于MEMS—般都是和集成電路一起應用，因此現在一般是在原來集成電路封裝形式如陶瓷封裝(DIEFPLCCC)金屬封裝、金屬陶瓷封裝以及多芯片組件(MCM)等的基礎上適當改進，而達到一些特殊要求(氣密、真空、液體轉動等)，隨著MEMS的飛速發展，封裝會逐漸發展成獨立一族示出了幾種MEMS封裝的例子。

 

國外公司報道這類消息的不少，如美國Microsensoi公司的MEMS陀螺儀己開發出來，它改變了慣性感測的發展方向。封裝后的MEMS陀螺儀只有24mm2,與5mm2的ASIC一起應用，工作電壓為4.25-5.25V，感測的旋轉角速度范圍為±60度/s，靈敏度為26mV/度/s，帶寬7Hz，可抗150Cg的震動，并在-40~85C環境下工作美國模擬器件公司向市場提供全集成化的微機械加速度計ADXL50,采用^BiCMOS工藝，標準IC工藝，傳感器量程為50g，工作電壓24V，采用圓形陶瓷封裝，耐高溫和耐機械振動，同時耐酸堿腐蝕，可以作為汽車氣胎控制器1996年10月，德國美因茨顯微技術研究所宣布采用LIGA技術制成大小不及一個鉛筆尖的電磁電動機，整個電機的直徑約為1mm，厚為1.9mm，齒輪厚度相當于人的頭發絲，電動機重量0.1g，每分鐘轉動10萬次，采用圓筒由于MEMS的種類和功能很多，所以MEMS封裝的種類和功能也很多總之，MEMS專家普遍認為，MEMS封裝成本占MEMS的很大比重，而且，封裝技術可能是MEMS制造技術中的瓶頸，必須抓緊研究開發。

 

2.4三維封裝

 

為了進一步提高系統的組裝密度，減小體積和増加功能，在二維(2D)組裝密度己達理論上最大值的情況下，微電子封裝必然從兩維向三維(3D)發展發展3D封裝實現系統集成的技術途徑有二:一是半導體單片集成技術;二是3D多芯片組件技術(3DMCM)結構類型目前有三種：第一種是埋置型3DMCM:在多層基板底層埋置IC芯片，頂層組裝IC芯片，其間高密度互連;第二種是有源基板型3DMCM:在Si或GaAs襯底上制造多層布線和多種集成電路，頂層組裝模擬IC芯片和其它元器件;第三種是疊層型的3DMCM:即把多個二維封裝實行疊裝、互連，把2D封裝組裝成3D封裝結構，示于圖4[4]疊裝的方法有三種，如用超薄SOP封裝類型(UTSOP)表面垂直疊裝型(SVP)和小外型C型引線疊裝型(SOC)等另外疊層法適用各種場合，可用于裸芯片的疊層，封裝好芯片的疊層，MCM的疊層和半導體圓片的疊層，見圖5[5]例如美國GE公司推出的3D宇航存儲器多芯片組件(HCSM-1)包含有4個2D多層基板，每個基板裝有20個1MbSRAM，12個邏輯IC芯片，5個電阻和8個電容，3DMCM的尺寸為2.2inX2.2in<0.3in，內含80個SRAMIC芯片和160個元件。3DMCM都通過了初步的可靠性

 

試驗，包括熱沖擊試驗(100次，從液氮溫度到125C)，溫度循環試驗(300次，-65~150°C)以及85C熱水浸泡22h，性能均正常美國Honeywell公司米用A1N多層基板技術研制了宇宙飛船計算機用三維存儲器多芯片組件和處理器組件。該三維結構的上部組件是兩個雙面組裝的存儲器組件，每面內含8個8KX勃發展的微電子封裝形勢催動下，在我國各級政府的大力支持和廣大科技人員的艱苦努力下，國內微電子封裝也取得了許多可喜的進步，集中表現在如下幾個方面3.1.1學術活動積極開展由信息產業部主持在上海舉行Semicon會。研討會上，微電子封裝涉及到芯片尺寸封裝(CSP)焊球陣列封裝(BGA)凸點制作和微波功率器件封裝等1999年底由中國電子學會電子封裝專業委員會、信息產業部電子科學研究院和復旦大學聯合舉辦了海峽兩岸香港特區及新加坡電子封裝相關產業研討會自從電子學會電子封裝專業委員會1996年成立以來，己舉行兩屆中國國際電子封裝研討會。這些學術活動必將促進與國外電子封裝界的技術

 

3.1.2科研成果屢屢告捷

 

“九五”國家重點科技攻關項目將于2000年結束驗收，大部分科研工作己提前或接近完成高密度封裝產品PGA257PGA224QFP244SSOP32PQFP80-100TPQFP601C卡封裝及相關的引線框架、插座均己達到設計定型水平，并開展了高密度封裝生產工藝、陶瓷封裝技術MCM-CMCM-DBGA和倒扣封裝技術等多項技術攻關。使用這些封裝的高性能集成電路相繼設計定型另外使用我國自行開發的幾種金屬陶瓷封裝的微波功率器件己經設計定型，并小批量用于我國的重點工程上至于MEMS封裝，在我國剛剛開始，但進展喜人北京大學設立了MEMS國家重點試驗室，清華大學也有相應的機構研究MEMS器件信息產業部電子十三所正在研究開發MEMS器件和封裝，其中微機械熱對流加速度計己經開發出來，其靈敏度為0.1V/g，分辨率可達1mg，量程大于75g，工作帶寬50Hz，其中量程的測量是在離心機上進行的，在離心機最大輸出75g時，加速度計仍能正常工作[6]。封裝采用的是金屬陶瓷封裝十三所與清華大學合作，也己開發出梳齒電容式微機械加速度計十三所與東南大學合作己開發出微陀螺儀樣品，漂移精度達到300度小時3.1.3生產形勢十分喜人經過我國多年的科技攻關，經過廣大科技人員的奮力拼搏，科研成果逐步轉變成為產業化的規模如南通富士通微電子公司己形成年產SSOP14-30產品500萬只，PQFP(>80pin)年生產能力300萬只，PQFP(<80pin)年產2400萬只。國營749廠SOP系列產品月產1000萬只。經過科技攻關的IC卡封裝己累計生產1500萬塊以上，封裝成品率大于98%據中國計算機信息中心統計，集成電路封裝30家，1999年完成41.5億塊的產量

 

3.1.4封裝技改項目紛紛驗收

 

國家工業性試驗項目“LSI高密度封裝工業性試驗基地”信息產業部電子十三所和福建交流，為我國微電子封裝發展鋪路搭橋。閩航電子器件公司南北基地均己驗收通過，宜興電子器件總廠的多層陶瓷軍標線也己通過認證，都己開始正常運行，這將對今后我國微電子封裝的發展產生影響。

 

3.2發展趨勢

 

3.2.1微電子封裝向小型化微型化和表面貼裝化發展

 

90年代是電子元器件向表面貼裝化全面推進的年代，隨著信息產業和移動通訊的發展，要求電子元器件向小型化微型化和表面貼裝化發展而這一點主要是靠封裝的小型化、微型化和表面貼裝化來實現的，因此給微電子封裝帶來了極好的機遇■據AliedBusinessIntelligenceInc.預測，2000年的晶體振蕩器封裝的世界需求量在60億只左右據我國權威人士預計，2000年我國晶振封裝需求在1.24億只，主要用途在手機和汽車電子等領域

 

3.2.2對大規模集成電路高密度封裝的需求量有較大增長

 

經過我國微電子行業多年的技術改造和引進消化吸收國外先進技術，經過國有大中企業的改革重組，大規模集成電路封裝出現了很好的勢頭，對高密度封裝的需求量不斷増長，對PQFP80以上的需求量超過500萬只，對CPGA84以上封裝的需求超過3萬只，對SSOP28-32的封裝需求量超過1000萬只。這給我國微電子封裝的發展注入了生機和活力3.2.3對一些國家重點工程所需的高性能的封裝產品，需求十分迫切科索沃戰爭給予了我們深刻的啟迪，我國必須堅定地發展我國國防，加速國防現代化的步伐，要發展我們自己的“殺手锏”武器。在這種情況下，軍用裝備紛紛要求國產化，而這些裝備系統的國產化需要高可靠高性能的軍用電子元器件，因此對與之相配套的封裝的需求十分迫切PGADIP等陶瓷封裝對微波功率器件所用的金屬陶瓷封裝的需求量超過幾十萬到100萬，而且對封裝性能和可靠性要求十分苛刻，這對我國微電子封裝的發展既是機遇，也是挑戰

 

①國家應把握世界爆炸發展微電子封裝的機遇，統一計劃，統一布局，集中投資，建立和加強電子封裝技術研究開發中心的建設，使其擔負起全行業封裝共性技術研究、高難度高水平封裝開發和跟蹤世界新型封裝技術的任務，逐步從根本上改變我國封裝的落后面貌。

 

②由科技部和信息產業部組織，以市場為導向，采用現代管理機制，集我國整機系統、器件和電路、元件和封裝的各方面優勢，以手機國產化和雷達國產化為兩個平臺，實施全國性的聯合攻關取得有獨立知識產權的科研成果后迅速向產業化轉化，牽動整機電路、元件和封裝的整體發展，占領整機市場。