一文详解电子微组装封装

在电子器件的生产中，电子产品体积的70%～99%由封装手段决定；封装本钱占产品本钱的30%～80%；超过50%的产品失落效与封装有关；60%以上的热阻源于封装；50%以上的旗子暗记延迟源于封装；电子器件50%以上的电阻源于封装。

一、定义

美国乔治亚理工学院的Rao R. Tummala等在“微电子封装手册”中将微电子封装定义为：将一定功能的集成电路芯片，放置到一个与之相应的外壳容器中，为芯片供应一个稳定可靠的事情环境。

二、功能

电子微组装封装安装的微组装技能和实现局部微区电互连的微互连技能，如芯片焊料焊接或烧结、元件有机胶黏结等微组装，丝键合、基板互连通孔、硅基板TSV等电连接的微互连；组件封装技能指组件外部保护性封装技能。

电子微组装封装技能是在电子器件传统封装技能上发展起来的，也称微电子封装技能，它不仅包含传统的封装技能，更拓展了高密度组装和封装技能。
在微组装组件中单片集成电路、IC芯片功能的实现，要靠连接引出旗子暗记，即靠封装组成半导体器件，因此，封装不仅是IC支撑、保护的必要条件，也是其功能实现的组成部分，没有封装的芯片无法正常事情。

采取电子微组装封装技能的电子微组装组件，其组装和封装应具备以下四种功能[3]。

电源分配。
微组装组件的封装构造首先为芯片接通电源，使电流流利。
其次，根据组件内部器件不同部位所需电源不同的事理，能合理地为不同部位供应合理的电源分配，包括地线的分配问题，以减少电源的不必要损耗，这在组件的多层布线基板上尤为主要。
旗子暗记分配。
为尽可能减小电旗子暗记的延迟，在布线时要尽可能使旗子暗记线与芯片的互连路径及通过封装的I/O引出路径达到最短。
对付高频旗子暗记，还要考虑旗子暗记间的串扰，以进行合理的旗子暗记分配布线和接地线分配。
散热通道。
各种微电子封装都要考虑器件、部件长期事情时如何将聚拢的热量散出的问题。
不同的微组装封装构造和材料具有不同的散热效果，对付大功耗的微电子封装，还要考虑附加热沉或利用强制风冷、水冷的办法，以担保系统在利用温度哀求范围内正常事情。
机器支撑和环境保护。
微组装组件的组装封装构造为器件芯片和其他元件供应可靠的机器支撑，并且能够适应热、机器、湿润等环境及环境应力的变革。
微组装组件在试验和利用过程中，各种环境成分可能为半导体器件的稳定性、可靠性带来很大影响，以是微组装和封装构造还应为内部芯片和元件供应可靠的环境保护功能。

三、分级

根据电子行业的定义，微电子封装依照制作工艺、流程和系统构造的不同，可以分为四个不同层次的分级，范例的微电子封装分级如图1所示。

图1 范例的微电子封装分级

由图1可知，〇级封装被定义为在圆片上的制作过程，如IC制造、倒装芯片（Flip Chip）的凸点形成等；也有将〇级封装泛指未加封装的裸芯片，芯片由半导体厂商供应，分两大类，一类是标准系列化芯片，另一类是针对系统用户分外哀求的专用芯片。

一级微封装又称为芯片级封装（简称一级封装），即采取微组装微互连技能和外壳封装技能将单芯片或多芯片封装在一个包封和气密封装腔体内，是目前微电子封装的主体。
一级封装着重于将单个器件或多个元器件封装起来，而所涉及的封装形式则有很多，其封装类型如图2所示。
一样平常来说，常根据芯片数量把一级封装大略分为单芯片封装和多芯片封装两大类。

前者是对单个裸芯片进行封装；后者则是将多个裸芯片或尺寸封装芯片搭载于多层基板上进行封装。
一级封装的范例产品：分立电子器件、稠浊集成电路、多芯片组件和SiP组件。

图2 一级微电子封装的分类

二级微电子封装又称板级封装（简称二级封装），即采取表面贴装技能（Surface Mount Techology, SMT）等技能将带封装的分立元器件组装到基板上（PCB或其他布线基板）。
二级封装以SMT为主体，通过一系列构成板卡的装置工序，将多个完成一级封装的单芯片封装或多芯片组件，安装在PCB等多层基板上，也有将裸芯片直接安装在PCB上形成的组件，基板周边设有插接端子，用于与母板及其他板卡的电气连接。
常见的打算机主板生产就属于二级封装的范畴。
二级封装的范例产品：稠浊微电路或多芯片模块。

三级微电子封装又称单元组装，即采取插卡或插座技能将多个二级封装的板卡通过插接端子，搭载在称为母板的大型PCB上，构成单元组件，形成密度更高、功能更多、更繁芜的三维立体封装单元产品。
传统的三级封装的范例产品：柜式组件单元和印制线路组件。

由于导线和导电带与芯片间键合焊接技能的大量运用，一级、二级封装技能之间的界线已经模糊了。
海内基本上把〇级和一级封装形式称为封装，一样平常在元器件研制和生产单位完成。
把相对应国际统称的二级和三级封装形式称为电子组装。
微电子封装不但直接影响着电路本身的电性能、机器性能、光性能和热性能，还在很大程度上决定着电子整机系统的小型化、多功能化、可靠性和本钱。