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书名：微电子封装技术
定价：42.0
ISBN：9787030434425
作者：胡永达,李元勋，杨邦朝
版次：0101
出版时间：2015-03
内容提要：
本书概括了目前使用的主流封装技术,主要介绍芯片的**？二级封装,注重内容的系统性和实用性？全书分为4章,第1章介绍了微电子封装的概念和范畴;第2章介绍了芯片的键合方式,包括引线键合%载带焊和倒扣焊;第3章介绍了表面贴装和插装技术,介绍了铅锡焊料和无铅焊料;第4章介绍了塑封技术和所采用的高密度封装基板？
目录：
目录 第1章电子封装概述1 1.1电子封装的定义和范围2 1.1.1电子封装的作用与功能2 1.1.2电子封装的层次5 1.2IC封装的发展历史和种类6 1.3电子封装所涉及的技术课题11 第2章芯片键合14 2.1IC芯片贴装14 2.1.1金属共晶体芯片贴装15 2.1.2焊锡芯片贴装16 2.1.3玻璃芯片贴装17 2.1.4有机粘接芯片贴装17 2.2芯片引线键合19 2.2.1IC芯片引线键合19 2.2.2热压球焊20 2.2.3热超声球焊20 2.2.4引线楔形焊22 2.2.5WB的性能24 2.2.6WB的可靠性24 2.3TAB技术26 2.3.1TAB的制造27 2.3.2芯片上凸点的制造30 2.3.3内引线键合31 2.3.4芯片密封34 2.3.5OLB34 2.4芯片的倒装焊接技术35 2.4.1芯片倒装互连接结构37 2.4.2芯片凸点下金属化38 2.4.3凸点制作40 2.5倒装芯片下填充48 2.6倒装芯片互连接成品的电性能和可靠性50 第3章外引线焊接技术53 3.1焊接机理简介54 3.2波峰焊技术56 3.2.1助焊剂涂覆57 3.2.2预热58 3.2.3焊接59 3.2.4热风刀技术60 3.3再流焊技术61 3.3.1点胶技术61 3.3.2贴片工艺62 3.3.3焊膏印刷63 3.3.4再流焊68 3.3.5清洗75 3.4BGA78 3.4.1BGA的种类79 3.4.2BGA的焊接质量检测技术87 3.5CSP89 3.5.1CSP的特点89 3.5.2挠性基板CSP90 3.5.3刚性PCB基板的CSP91 3.5.4晶圆级芯片尺寸封装92 3.6焊料95 3.6.1铅锡焊料95 3.6.2无铅焊料98 第4章塑封技术103 4.1塑料封装103 4.1.1简介106 4.1.2塑封的工艺流程106 4.2塑封用材料110 4.2.1引线框架110 4.2.2塑封用聚合物114 4.2.3COB技术124 4.3塑料封装的主要失效模式125 4.4PBGA封装131 4.4.1PBGA封装的特点131 4.4.2塑料BGA封装结构和制造工艺132 4.5树脂基板的制造技术134 4.5.1传统PCB的制作技术135 4.5.2HDI制作技术139 4.5.3PBGA封装结构和制造工艺148 主要参考文献149
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第1章 电子封装概述 目前，电子信息技术已经深入到国民经济的各个领域，与我们的日常生活息息相关。电子信息技术的飞速发展，成为当今世界经济和社会发展的重要驱动力，极大地改变了人们的生活和工作方式，其发展程度也成为一个国家国力强弱的重要标志之一。信息产业已成为我国的战略性、基础性和先导性支柱产业，而半导体集成电路(IC)技术则是电子信息技术的基石。近年来，随着半导体微电子技术的高速发展，在全球已逐渐形成了电子设计、电子制造和电子封装与测试三大产业群，成为半导体产业的三大支柱。在设计、制造、封装和测试相对独立的电子产业中，电子封装与测试产业群与前二者相比，属于高技术劳动密集型产业，每年需要大批髙中级技术人才。同时，电子封装与测试涉及的学科技术范围广，带动的基础产业多，近年来在我国迅速发展。 20世纪90年代中期以后，先进工业国家的IC已跨入高密度封装时代，人们对电子整机性能的提高更多地转向了产品的封装技术。随着CMOS工艺的不断发展，半导体芯片的线宽越来越小，按照摩尔定律继续缩小的局限性日渐凸显。电子系统设计师们开始越来越多地转向以多芯片封装，而不是继续依赖在单一芯片上集成更多的器件来提高系统性能。要满足这些功能，除了依赖芯片设计与制造技术的快速发展之外，对封装技术也提出了更高要求。因此，20世纪90年代以来，微电子封装技术获得了“爆炸式”的发展。所表现出来的一个非常显著的特点是，微电子封装迅速从面向器件逐步转为面向系统、面向*终用户，电子封装的功能也在此基础上得到了极大的丰富与扩展。 近年来，半导体及IC的发展以每年30%的速度增长。2012年，世界IC产值就已达到3000亿美元，形成了一个巨大的信息产业，发展IC对电子封装的重要作用就越加突出。一般说来，一代电子整机，便有对应的一代电路、一代器件和一代电子封装。在微电子技术领域，芯片设计、芯片制造工艺和芯片封装三者已成为公认的缺一不可的技术重点。 现在，随着更多的新型电子器件的出现，如MEMS(微电子机械系统)、MOEMS(微光电子机械系统)的大力发展，电子封装从纯粹的芯片封装，扩展到了对电子机械、光电等器件的封装。因此，微电子封装直接影响着IC和器件的电、热、光及机械性能，还影响其可靠性和成本。在全世界范围内，随着“后摩尔时代”的到来，电子信息产业的竞争从某种意义上来说将主要体现在电子产品的封装方面。电子封装已从早期的为芯片提供机械支撑、保护和电热连接功能，发展至如今逐渐融入芯片制造技术和系统集成技术之中。同时，微电子封装还对整机、系统的小型化起着关键作用。 微电子器件封装是多学科的融合技术，它广泛涉及材料、电子、热学、机械、化学、可靠性等多种学科，是微电子器件发展不可分割的重要组成部分，日益受到工业界与学术界的广泛关注与重视。 电子产品向着轻薄短小、高频化方向发展，对电子封装起到强烈的推动作用。特别是移动通信产品，已从单一的通话功能，发展到现在集通信、摄像、照相、上网等功能于一体的现代综合型电子产品，今后几年其性能还会进一步提高，这也成为促进电子封装产业迅速发展的一个引擎。目前，许多跨国公司正集中力量开发将信息、通信、家电融为一体的终端电子产品。小型化、轻量化、高性能化、多功能化、低功耗化和低成本化，已成为这类电子产品的战略发展目标，并推动着微电子技术的进步与发展。 1.1 电子封装的定义和范围 1.1.1 电子封装的作用与功能 电子封装，是指把构成电子组件、模块的各个元件和芯片，按规定的电路要求合理布置、组装、键合、互连，并与外部环境隔离从而达到保护的一种综合的设计与制造技术。电子封装涉及的范围，狭义可泛指器件、芯片或组件的焊接、电互连和包封，广义可扩展到电子整机的组装与调试。电子封装技术随着电路、器件和元件的产生而产生，随着其发展而发展，并与半导体芯片技术的发展关系密切。而且，随着当前信息产业的高速成长，电子封装技术已独立于半导体产业，形成一个封装的新产业。 芯片制造分为前道(front end)工序和后道(back end)工序。前道工序包括裸芯片制作和电性能测试，具体工序有硅片氧化、扩散、离子注入、淀积、蚀刻、光刻、溅射等；后道工序包括芯片划片、粘片、键合、塑封、印字、编带等。通常我们所说的芯片制造主要是指前道工序，后道工序即是封装测试工序。 一般说来，电子封装的基本功能包括电源供给、信号交流、散热、芯片保护、机械支撑等。由于电子产品是由半导体芯片、微型化无源元件和互连组合而成，封装和组装技术就构成了硅芯片等与电子系统之间的桥梁。随着微电子技术的飞速发展和应用范围日益扩大，对微电子封装也提出了更高的要求，以满足IC向小型化、高速化、高密度、高可靠性、大功率、多引脚、耐恶劣环境、长寿命等方向发展的需要。微电子器件封装对微电子技术的发展起着极其重要的作用。 对半导体IC和微电子器件来说，微电子封装具有以下4个基本功能。 1)为芯片提供机械支撑和环境保护 硅芯片的脆性大，不耐受应力作用，通过封装可以防止外力对芯片的损害，还可以使芯片的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion,CTE)与框架或基板的相匹配，这样就能缓解由于外部环境变化而产生的应力以及芯片在工作状态发热而产生的应力。 另外，芯片的有源器件主要集中在硅表面的几微米厚度的区域，这些有源器件还通过芯片表面的互连(铝或铜及其绝缘层)连接起来，如图11所示。这些区域很容易受到周边环境中的水汽或化学物质的侵蚀。因此，避免芯片受到物理机械损伤或外界化学物质的侵袭，尽可能地维持或不损伤芯片、电子元件、功能部件的性能，是封装的首要目的。 图1-1 IC芯片表面的互连(零级封装) 2)电气连接 封装是实现芯片与其外围元件之间电气连接的重要手段。目前，芯片中MOS管的典型沟道尺寸已经达到32 nm以下，芯片的焊点尺寸达到10 μm数量级，芯片封装外部引脚尺寸达到100 μm数量级，再到印制电路的毫米量级的线宽，它们之间的电信号传输、芯片电源驱动，都是通过封装和组装中的互连技术实现的。在这里，封装对电路起到由小到大、由难到易、由复杂到简单的变换作用，从而降低了材料费用和加工费用，提高了工作效率和可靠性。 随着芯片的功耗增加和电路高速化，对信号输入/输出(I/O)波形完整性、稳定的电源火线和地线系统，以及降低电磁干扰的需求与日俱增。对于电源端口，降低电源地线上的电感、直流电阻以及寄生电容尤为重要；对于信号布线，力求增加I/O端数目、减少布线长度、实现阻抗匹配和削减LCR的离散。 3)IC外形的标准规格化 规格通用功能是指封装的尺寸、形状、引脚数量、节距、长度等有标准规格。芯片的I/O端口按标准分布，可以获得更易于在装配中处理的引脚节距，达到组装接口标准化，从而提高后续组装中的处理能力。这样既便于加工，也便于与后续工艺配合，满足生产线的通用性要求，对于封装用户、电路板厂家、芯片厂家都很方便。 4)提供散热通路，散逸半导体芯片工作时产生的热量 随着芯片的时钟频率提高、功能增加，在单位面积上的电力消耗也相应增长，对IC的散热也提出了更高要求，冷却散热功能成为应当强化的领域。当芯片的功耗在2~3 W以上时，应在封装上安装散热片或者散热器；若芯片的功耗在5~10 W以上，则必须强制冷却。 但必须注意的是，电子封装虽然保障了芯片功能的发挥，但是它只能使芯片的电性能降低或受到限制，而不能使其自身性能得到提高。这是因为封装增加了裸芯片之间信号传输的距离，延长了传输时间，延迟了信号处理速度，增大了信号的衰减和失真。另外，封装对芯片或电子组件模块之间的时钟同步性等都提出了更高要求。 目前，芯片的封装问题已经成为微电子系统性能发展的瓶颈，芯片的时钟频率、芯片速度等对封装提出了更加严格的要求。封装的发展方向是，在实现封装功能的情况下，尽量减少封装对芯片性能的影响。因此，封装随着芯片的发展而进步，有新一代的芯片就有新一代的封装技术与之对应。反之，如果对新一代的芯片采用旧的封装方式，则会延迟信号传输速度，加剧信号的衰减和失真，甚至导致IC无法使用。 1.1.2 电子封装的层次 电子封装包括两个主要功能，一个是IC封装或者叫做元件封装，另一个是系统封装。元件封装包括连接、供电、冷却和对IC本身的保护，元件封装起到了芯片载体的作用。元件的封装并不意味着一个特定系统的完成，因为一个系统往往是由很多有源和无源的器件组成的。系统级封装包括连接所有的器件，并将这些器件安装在系统级的电路板上。系统级印刷电路板也叫做主板，不仅仅载有这些器件，同时也提供了这些器件之间的连接，而使之成为有功能的产品。 一般来说，微电子器件的封装和互连可以分为4个等级： (1)零级封装互连接是指半导体芯片内部的互连，也就是通常所说的裸芯片中各个MOS管之间的电连接，用于芯片内部信号传输或提供电源。一般来说，芯片是用铝作为金属化导线，二氧化硅(SiO2)和有机低介聚合物作为电介质。*近，由于人们成功地用铜取代了铝，从而提高了芯片的导电性，同时采用低介电常数的有机材料，降低了电容，缩短了栅极的延迟时间，降低了互连线间干扰。该部分可以归入半导体芯片的制造领域，属于微电子加工的前道，如图11 所示。 (2)一级封装是对裸芯片的密封保护，就是将芯片密封，封装成微电子IC，就是我们平时所看到的IC，包括半导体芯片与封装外壳的互连接，如引线键合连接、载带自动焊接、焊料凸点键合等。封装可以是陶瓷密封、金属封装或塑料(聚合物)封装。这属于微电子加工的后道。另外一种类型的一级封装是有关多芯片和晶圆级混合IC的装配，多半是大规模混合型封装、多器件一体封装等，它们包括多芯片组件(multichip module,MCM)、系统级封装(system in a package,SiP)等。 (3)二级封装是印刷电路板的组装和装配，是将上一级的各种微电子封装产品、其他类型的元件及少量裸芯片，如IC和阻抗元件等，在印制电路板(PCB)上焊接，这一级一般不再对整个电路加以包封。对于高频高密度电路，还包括布线的阻抗控制、连线的精细程度和电磁兼容以及低介电常数的介质材料的应用。 (4)三级封装是关于插件接口、主板及组件之间的互连接，这是一级密度更高、功能更全、更好也更为庞大复杂的组装技术，是把二级封装后的各个插板或插卡再共同插装在一个更大的母板上构成的，这实际上是一种立体组装技术。它也涉及一些研究内容，主要是信号传输和电磁兼容。 以上4个等级之间的关系可以在图12中体现出来。这里主要讲解的是一级封装和二级封装中所涉及的互连技术方面的内容。 图1-2 微电子封装的层次 1.2 IC封装的发展历史和种类 自1958年世界上**块半导体IC问世以来，在50多年时间里，微电子技术的核心及代表——IC技术已经历了5个时代，即小规模(SSI)、中规模(MSI)、大规模(LSI)、超大规模(VLSI)和甚大规模(ULSI)等时代的发展。但是，芯片并不是一个独立的工作体，为完成电路功能，它必须与其他芯片、外围电路相连接；由于集成度的迅速提高，一个芯片可以有几百条I/O端口，信号传输的延时及信号的完整性成为十分突出的问题；随着集成度的提高，单位芯片尺寸产生的热量也急剧增大，如何及时有效地散热，保证芯片电路能在允许温度以下正常工作，就成为又一个十分重要的问题；此外，为了保证芯片电路能在恶劣环境下(水气、化学介质、辐射、震动等)工作，也需要对芯片电路进行特殊保护。由此可见，要充分发挥芯片的性能，必须解决上述几方面的问题，对芯片进行封装是必不可少的。但是，如前所述，必须清楚地认识到对芯片所进行的封装与互连绝不会增加信号强度，也不会改进芯片的性能，而只会
定价：42.0
ISBN：9787030434425
作者：胡永达,李元勋，杨邦朝
版次：0101
出版时间：2015-03
内容提要：
本书概括了目前使用的主流封装技术,主要介绍芯片的**？二级封装,注重内容的系统性和实用性？全书分为4章,第1章介绍了微电子封装的概念和范畴;第2章介绍了芯片的键合方式,包括引线键合%载带焊和倒扣焊;第3章介绍了表面贴装和插装技术,介绍了铅锡焊料和无铅焊料;第4章介绍了塑封技术和所采用的高密度封装基板？
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目录 第1章电子封装概述1 1.1电子封装的定义和范围2 1.1.1电子封装的作用与功能2 1.1.2电子封装的层次5 1.2IC封装的发展历史和种类6 1.3电子封装所涉及的技术课题11 第2章芯片键合14 2.1IC芯片贴装14 2.1.1金属共晶体芯片贴装15 2.1.2焊锡芯片贴装16 2.1.3玻璃芯片贴装17 2.1.4有机粘接芯片贴装17 2.2芯片引线键合19 2.2.1IC芯片引线键合19 2.2.2热压球焊20 2.2.3热超声球焊20 2.2.4引线楔形焊22 2.2.5WB的性能24 2.2.6WB的可靠性24 2.3TAB技术26 2.3.1TAB的制造27 2.3.2芯片上凸点的制造30 2.3.3内引线键合31 2.3.4芯片密封34 2.3.5OLB34 2.4芯片的倒装焊接技术35 2.4.1芯片倒装互连接结构37 2.4.2芯片凸点下金属化38 2.4.3凸点制作40 2.5倒装芯片下填充48 2.6倒装芯片互连接成品的电性能和可靠性50 第3章外引线焊接技术53 3.1焊接机理简介54 3.2波峰焊技术56 3.2.1助焊剂涂覆57 3.2.2预热58 3.2.3焊接59 3.2.4热风刀技术60 3.3再流焊技术61 3.3.1点胶技术61 3.3.2贴片工艺62 3.3.3焊膏印刷63 3.3.4再流焊68 3.3.5清洗75 3.4BGA78 3.4.1BGA的种类79 3.4.2BGA的焊接质量检测技术87 3.5CSP89 3.5.1CSP的特点89 3.5.2挠性基板CSP90 3.5.3刚性PCB基板的CSP91 3.5.4晶圆级芯片尺寸封装92 3.6焊料95 3.6.1铅锡焊料95 3.6.2无铅焊料98 第4章塑封技术103 4.1塑料封装103 4.1.1简介106 4.1.2塑封的工艺流程106 4.2塑封用材料110 4.2.1引线框架110 4.2.2塑封用聚合物114 4.2.3COB技术124 4.3塑料封装的主要失效模式125 4.4PBGA封装131 4.4.1PBGA封装的特点131 4.4.2塑料BGA封装结构和制造工艺132 4.5树脂基板的制造技术134 4.5.1传统PCB的制作技术135 4.5.2HDI制作技术139 4.5.3PBGA封装结构和制造工艺148 主要参考文献149
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第1章 电子封装概述 目前，电子信息技术已经深入到国民经济的各个领域，与我们的日常生活息息相关。电子信息技术的飞速发展，成为当今世界经济和社会发展的重要驱动力，极大地改变了人们的生活和工作方式，其发展程度也成为一个国家国力强弱的重要标志之一。信息产业已成为我国的战略性、基础性和先导性支柱产业，而半导体集成电路(IC)技术则是电子信息技术的基石。近年来，随着半导体微电子技术的高速发展，在全球已逐渐形成了电子设计、电子制造和电子封装与测试三大产业群，成为半导体产业的三大支柱。在设计、制造、封装和测试相对独立的电子产业中，电子封装与测试产业群与前二者相比，属于高技术劳动密集型产业，每年需要大批髙中级技术人才。同时，电子封装与测试涉及的学科技术范围广，带动的基础产业多，近年来在我国迅速发展。 20世纪90年代中期以后，先进工业国家的IC已跨入高密度封装时代，人们对电子整机性能的提高更多地转向了产品的封装技术。随着CMOS工艺的不断发展，半导体芯片的线宽越来越小，按照摩尔定律继续缩小的局限性日渐凸显。电子系统设计师们开始越来越多地转向以多芯片封装，而不是继续依赖在单一芯片上集成更多的器件来提高系统性能。要满足这些功能，除了依赖芯片设计与制造技术的快速发展之外，对封装技术也提出了更高要求。因此，20世纪90年代以来，微电子封装技术获得了“爆炸式”的发展。所表现出来的一个非常显著的特点是，微电子封装迅速从面向器件逐步转为面向系统、面向*终用户，电子封装的功能也在此基础上得到了极大的丰富与扩展。 近年来，半导体及IC的发展以每年30%的速度增长。2012年，世界IC产值就已达到3000亿美元，形成了一个巨大的信息产业，发展IC对电子封装的重要作用就越加突出。一般说来，一代电子整机，便有对应的一代电路、一代器件和一代电子封装。在微电子技术领域，芯片设计、芯片制造工艺和芯片封装三者已成为公认的缺一不可的技术重点。 现在，随着更多的新型电子器件的出现，如MEMS(微电子机械系统)、MOEMS(微光电子机械系统)的大力发展，电子封装从纯粹的芯片封装，扩展到了对电子机械、光电等器件的封装。因此，微电子封装直接影响着IC和器件的电、热、光及机械性能，还影响其可靠性和成本。在全世界范围内，随着“后摩尔时代”的到来，电子信息产业的竞争从某种意义上来说将主要体现在电子产品的封装方面。电子封装已从早期的为芯片提供机械支撑、保护和电热连接功能，发展至如今逐渐融入芯片制造技术和系统集成技术之中。同时，微电子封装还对整机、系统的小型化起着关键作用。 微电子器件封装是多学科的融合技术，它广泛涉及材料、电子、热学、机械、化学、可靠性等多种学科，是微电子器件发展不可分割的重要组成部分，日益受到工业界与学术界的广泛关注与重视。 电子产品向着轻薄短小、高频化方向发展，对电子封装起到强烈的推动作用。特别是移动通信产品，已从单一的通话功能，发展到现在集通信、摄像、照相、上网等功能于一体的现代综合型电子产品，今后几年其性能还会进一步提高，这也成为促进电子封装产业迅速发展的一个引擎。目前，许多跨国公司正集中力量开发将信息、通信、家电融为一体的终端电子产品。小型化、轻量化、高性能化、多功能化、低功耗化和低成本化，已成为这类电子产品的战略发展目标，并推动着微电子技术的进步与发展。 1.1 电子封装的定义和范围 1.1.1 电子封装的作用与功能 电子封装，是指把构成电子组件、模块的各个元件和芯片，按规定的电路要求合理布置、组装、键合、互连，并与外部环境隔离从而达到保护的一种综合的设计与制造技术。电子封装涉及的范围，狭义可泛指器件、芯片或组件的焊接、电互连和包封，广义可扩展到电子整机的组装与调试。电子封装技术随着电路、器件和元件的产生而产生，随着其发展而发展，并与半导体芯片技术的发展关系密切。而且，随着当前信息产业的高速成长，电子封装技术已独立于半导体产业，形成一个封装的新产业。 芯片制造分为前道(front end)工序和后道(back end)工序。前道工序包括裸芯片制作和电性能测试，具体工序有硅片氧化、扩散、离子注入、淀积、蚀刻、光刻、溅射等；后道工序包括芯片划片、粘片、键合、塑封、印字、编带等。通常我们所说的芯片制造主要是指前道工序，后道工序即是封装测试工序。 一般说来，电子封装的基本功能包括电源供给、信号交流、散热、芯片保护、机械支撑等。由于电子产品是由半导体芯片、微型化无源元件和互连组合而成，封装和组装技术就构成了硅芯片等与电子系统之间的桥梁。随着微电子技术的飞速发展和应用范围日益扩大，对微电子封装也提出了更高的要求，以满足IC向小型化、高速化、高密度、高可靠性、大功率、多引脚、耐恶劣环境、长寿命等方向发展的需要。微电子器件封装对微电子技术的发展起着极其重要的作用。 对半导体IC和微电子器件来说，微电子封装具有以下4个基本功能。 1)为芯片提供机械支撑和环境保护 硅芯片的脆性大，不耐受应力作用，通过封装可以防止外力对芯片的损害，还可以使芯片的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion,CTE)与框架或基板的相匹配，这样就能缓解由于外部环境变化而产生的应力以及芯片在工作状态发热而产生的应力。 另外，芯片的有源器件主要集中在硅表面的几微米厚度的区域，这些有源器件还通过芯片表面的互连(铝或铜及其绝缘层)连接起来，如图11所示。这些区域很容易受到周边环境中的水汽或化学物质的侵蚀。因此，避免芯片受到物理机械损伤或外界化学物质的侵袭，尽可能地维持或不损伤芯片、电子元件、功能部件的性能，是封装的首要目的。 图1-1 IC芯片表面的互连(零级封装) 2)电气连接 封装是实现芯片与其外围元件之间电气连接的重要手段。目前，芯片中MOS管的典型沟道尺寸已经达到32 nm以下，芯片的焊点尺寸达到10 μm数量级，芯片封装外部引脚尺寸达到100 μm数量级，再到印制电路的毫米量级的线宽，它们之间的电信号传输、芯片电源驱动，都是通过封装和组装中的互连技术实现的。在这里，封装对电路起到由小到大、由难到易、由复杂到简单的变换作用，从而降低了材料费用和加工费用，提高了工作效率和可靠性。 随着芯片的功耗增加和电路高速化，对信号输入/输出(I/O)波形完整性、稳定的电源火线和地线系统，以及降低电磁干扰的需求与日俱增。对于电源端口，降低电源地线上的电感、直流电阻以及寄生电容尤为重要；对于信号布线，力求增加I/O端数目、减少布线长度、实现阻抗匹配和削减LCR的离散。 3)IC外形的标准规格化 规格通用功能是指封装的尺寸、形状、引脚数量、节距、长度等有标准规格。芯片的I/O端口按标准分布，可以获得更易于在装配中处理的引脚节距，达到组装接口标准化，从而提高后续组装中的处理能力。这样既便于加工，也便于与后续工艺配合，满足生产线的通用性要求，对于封装用户、电路板厂家、芯片厂家都很方便。 4)提供散热通路，散逸半导体芯片工作时产生的热量 随着芯片的时钟频率提高、功能增加，在单位面积上的电力消耗也相应增长，对IC的散热也提出了更高要求，冷却散热功能成为应当强化的领域。当芯片的功耗在2~3 W以上时，应在封装上安装散热片或者散热器；若芯片的功耗在5~10 W以上，则必须强制冷却。 但必须注意的是，电子封装虽然保障了芯片功能的发挥，但是它只能使芯片的电性能降低或受到限制，而不能使其自身性能得到提高。这是因为封装增加了裸芯片之间信号传输的距离，延长了传输时间，延迟了信号处理速度，增大了信号的衰减和失真。另外，封装对芯片或电子组件模块之间的时钟同步性等都提出了更高要求。 目前，芯片的封装问题已经成为微电子系统性能发展的瓶颈，芯片的时钟频率、芯片速度等对封装提出了更加严格的要求。封装的发展方向是，在实现封装功能的情况下，尽量减少封装对芯片性能的影响。因此，封装随着芯片的发展而进步，有新一代的芯片就有新一代的封装技术与之对应。反之，如果对新一代的芯片采用旧的封装方式，则会延迟信号传输速度，加剧信号的衰减和失真，甚至导致IC无法使用。 1.1.2 电子封装的层次 电子封装包括两个主要功能，一个是IC封装或者叫做元件封装，另一个是系统封装。元件封装包括连接、供电、冷却和对IC本身的保护，元件封装起到了芯片载体的作用。元件的封装并不意味着一个特定系统的完成，因为一个系统往往是由很多有源和无源的器件组成的。系统级封装包括连接所有的器件，并将这些器件安装在系统级的电路板上。系统级印刷电路板也叫做主板，不仅仅载有这些器件，同时也提供了这些器件之间的连接，而使之成为有功能的产品。 一般来说，微电子器件的封装和互连可以分为4个等级： (1)零级封装互连接是指半导体芯片内部的互连，也就是通常所说的裸芯片中各个MOS管之间的电连接，用于芯片内部信号传输或提供电源。一般来说，芯片是用铝作为金属化导线，二氧化硅(SiO2)和有机低介聚合物作为电介质。*近，由于人们成功地用铜取代了铝，从而提高了芯片的导电性，同时采用低介电常数的有机材料，降低了电容，缩短了栅极的延迟时间，降低了互连线间干扰。该部分可以归入半导体芯片的制造领域，属于微电子加工的前道，如图11 所示。 (2)一级封装是对裸芯片的密封保护，就是将芯片密封，封装成微电子IC，就是我们平时所看到的IC，包括半导体芯片与封装外壳的互连接，如引线键合连接、载带自动焊接、焊料凸点键合等。封装可以是陶瓷密封、金属封装或塑料(聚合物)封装。这属于微电子加工的后道。另外一种类型的一级封装是有关多芯片和晶圆级混合IC的装配，多半是大规模混合型封装、多器件一体封装等，它们包括多芯片组件(multichip module,MCM)、系统级封装(system in a package,SiP)等。 (3)二级封装是印刷电路板的组装和装配，是将上一级的各种微电子封装产品、其他类型的元件及少量裸芯片，如IC和阻抗元件等，在印制电路板(PCB)上焊接，这一级一般不再对整个电路加以包封。对于高频高密度电路，还包括布线的阻抗控制、连线的精细程度和电磁兼容以及低介电常数的介质材料的应用。 (4)三级封装是关于插件接口、主板及组件之间的互连接，这是一级密度更高、功能更全、更好也更为庞大复杂的组装技术，是把二级封装后的各个插板或插卡再共同插装在一个更大的母板上构成的，这实际上是一种立体组装技术。它也涉及一些研究内容，主要是信号传输和电磁兼容。 以上4个等级之间的关系可以在图12中体现出来。这里主要讲解的是一级封装和二级封装中所涉及的互连技术方面的内容。 图1-2 微电子封装的层次 1.2 IC封装的发展历史和种类 自1958年世界上**块半导体IC问世以来，在50多年时间里，微电子技术的核心及代表——IC技术已经历了5个时代，即小规模(SSI)、中规模(MSI)、大规模(LSI)、超大规模(VLSI)和甚大规模(ULSI)等时代的发展。但是，芯片并不是一个独立的工作体，为完成电路功能，它必须与其他芯片、外围电路相连接；由于集成度的迅速提高，一个芯片可以有几百条I/O端口，信号传输的延时及信号的完整性成为十分突出的问题；随着集成度的提高，单位芯片尺寸产生的热量也急剧增大，如何及时有效地散热，保证芯片电路能在允许温度以下正常工作，就成为又一个十分重要的问题；此外，为了保证芯片电路能在恶劣环境下(水气、化学介质、辐射、震动等)工作，也需要对芯片电路进行特殊保护。由此可见，要充分发挥芯片的性能，必须解决上述几方面的问题，对芯片进行封装是必不可少的。但是，如前所述，必须清楚地认识到对芯片所进行的封装与互连绝不会增加信号强度，也不会改进芯片的性能，而只会