发布时间：2023-09-27 10:04:37
绪论：一篇引人入胜的电子封装的技术，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
作者简介：张力元(1990-)，男，昆明人，硕士生，研究方向：可再生能源材料与制备。
0引言
21世纪微电子技术的高速发展，随之带动的是一系列产业的发展。信息、能源、通讯各类新兴产业的发展离不开微电子技术。而微电子封装技术是微电子技术中最关键和核心的技术。微电子封装体(Package)和芯片(Chip或die)通过封装工艺(Packaging)组合成一个微电子器件(Device)，通常封装为芯片(或管芯)提供电通路、散热通路、机械支撑、环境防护等，所以微电子封装是微电器件的2个基本组成部分之一，器件的许多可靠性性能都是由封装的性能决定的[3]。致力于发展微电子封装技术的人们把目光投在以下4个方面：(1)极低的成本。(2)薄、轻、便捷。(3)极高的性能。(4)各种不同的功能包括各类不同的半导体芯片[1]。
1微电子封装技术的发展历程
微电子封装技术的发展经历了3个阶段：
第一阶段是20世纪70年代中期，由双直列封装技术(DIP)为代表的针脚插入型转变为四边引线扁平封装型(QPF)，与DIP相比，QFP的封装尺寸大大减小，具有操作方便、可靠性高、适用于SMT表面安装技术在PCB上安装布线，由于封装外形尺寸小，寄生参数减小，特别适合高频应用[2]。
第二阶段是20世纪90年代中期，以球栅阵列端子BGA型封装为标志，随后又出现了各种封装体积更小的芯片尺寸封装(CSP)。与QPF相比，BGA引线短，散热好、电噪小且其封装面积更小、引脚数量更多、适合大规模生产。
第三阶段是本世纪初，由于多芯片系统封装SIP出现，将封装引入了一个全新的时代。
2微电子封装的主流技术
目前的主流技术集中在BGA、CSP以及小节距的QPF等封装技术上，并向埋置型三维封装、有源基板型三维封装、叠层型三维封装即三维封装和系统封装的方向发展。
2.1BGA\CSP封装
球栅阵列封装BGA在GPU、主板芯片组等大规模集成电路封装有广泛应用。它的I/O引线以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，引线间距大，引线长度短，这样BGA消除了精细间距器件中由于引线而引起的共面度和翘曲的问题[4]。BGA技术包括很多种类如陶瓷封装BGA(CBGA)、塑料封装BGA(PBGA)以及MicroBGA(μBGA)。BGA具有下述优点：
(1)I/O引线间距大(如1.0mm，1.27mm)，可容纳的I/O数目大，如1.27mm间距的BGA在25mm边长的面积上可容纳350个I/O，而0.5mm间距的QFP在40mm边长的面积上只容纳304个I/O。
(2)封装可靠性高，不会损坏引脚，焊点缺陷率低，焊点牢固[5]。
(3)管脚水平面同一性较QFP容易保证，因为焊锡球在溶化以后可以自动补偿芯片与PCB之间的平面误差，而且其引脚牢固运转方便。
(4)回流焊时，焊点之间的张力产生良好的自对准效果，允许有50%的贴片精度误差，避免了传统封装引线变形的损失，大大提高了组装成品率。
(5)有较好的电特性，由于引线短，减小了引脚延迟，并且导线的自感和导线间的互感很低，频率特性好。
(6)能与原有的SMT贴装工艺和设备兼容，原有的丝印机、贴片机和回流焊设备都可使用，兼容性好，便于统一标准。
(7)焊球引出形式同样适用于多芯片组件和系统封装。
为了追求对电路组件更小型化、更多功能、更高可靠性的要求，CSP作为BGA同时代的产品应运而生。CSP与BGA结构基本一样，只是锡球直径和球中心距缩小了，更薄了，这样在相同封装尺寸时可有更多的I/O数，使组装密度进一步提高，可以说CSP是缩小了的BGA。美国JEDEC给出的CSP定义为：LSI芯片封装面积小于或等于LSI芯片面积120%。但是近几年来封装界的权威人士均把CSP定义为焊球节距小于1mm的封装，而大于1mm的就看做是BGA。
CSP除了具有BGA的优点以外，其更精细的封装还有很多独特的优点，其特殊的代表是WLCSP。通常，CSP都是将圆片切割成单个芯片后再实施后道封装的，而WLCSP则不同，它的全部或大部分工艺步骤是在已完成前工序的硅圆片上完成的，最后将圆片直接切割成分离的独立器件。所以这种封装也称作圆片级封装(WLP)。这样，它还具有独特的优点：
(1)封装加工效率高，可以多个圆片同时加工。
(2)具有倒装芯片封装的优点，即轻、薄、短、小。
(3)与前工序相比，只是增加了引脚重新布线和凸点制作2个工序，其余全部是传统工艺。
(4)减少了传统封装中的多次测试。因此世界上各大型封装公司纷纷投人这类WLCSP的研究、开发和生产。WLCSP的不足是目前引脚数较低，还没有标准化和成本较高[6]。
2.23D封装
SIP有多种定义和解释，其中一说是多芯片堆叠的3D封装内系统集成，在芯片的正方向堆叠2片以上互连的裸芯片的封装。SIP是强调封装内包含了某种系统的功能封装，3D封装仅强调在芯片方向上的多芯片堆叠，如今3D封装已从芯片堆叠发展到封装堆叠，扩大了3D封装的内涵[7]。
3D封装的形式有很多种，主要可分为填埋型、有源基板型和叠层型等3类。填埋型三维立体封装出现上世纪80年代，它是将元器件填埋在基板多层布线内或填埋、制作在基板内部，它不但能灵活方便地制作成填埋型，而且还可以作为IC芯片后布线互连技术，使填埋的压焊点与多层布线互连起来。这就可以大大减少焊接点，提高电子部件封装的可靠性。有源基板型是用硅圆片集技术，做基板时先采用一般半导体IC，制作方法作一次元器件集成化，形成有源基板，然后再实施多层布线，顶层再安装各种其他IC芯片或元器件，实现3D封装。叠层型三维立体封装是将LSI、VLSI、2D-MCM，甚至WSI或者已封装的器件，无间隙的层层叠装互连而成。这类叠层型是应用最为广泛的一种，其工艺技术不但应用了许多成熟的组装互连技术，还发展了垂直互连技术，使叠层型封装成为发展势头最迅猛发展速度最快的3D封装。但有源基板型3D封装却是人们一直力求实现的封装。
伴随着手机的大量使用，手机的功能越来越强大，既要实现轻、薄、小又要功能强大，这其中离不开的就是叠层型的3D封装。目前有许多种基于堆叠方法的3D封装，主要包括：硅片与硅片的堆叠(W2W)、芯片与硅片的堆叠(D2W)以及芯片与芯片的堆叠(D2D)。归纳起来其主要堆叠方式可以通过2种方法实现：封装内的裸片堆叠和封装堆叠，封装堆叠又可分为封装内的封装堆叠和封装间的封装堆叠。
裸片堆叠的封装主要有2种，一是MCP，二是SC-SP。MCP涵盖SCSP，SCSP是MCP的延伸。SCSP的芯片尺寸比MCP有更严格的规定，通常MCP是多个存储器芯片的堆叠，而SCSP是多个存储器和逻辑器件芯片的堆叠。裸片堆叠的关键技术是：
(1)圆片的减薄技术，目前一般综合采用研磨、深反应离子刻蚀法和化学机械抛光法等工艺，通常减薄到小于50μm，为确保电路的性能和芯片的可靠性，业内人士认为晶圆减薄的极限为20μm左右。
(2)低弧度键合技术。因为芯片厚度小于150μm，所以键合弧度必须小于这个值。目前采用的25μm金丝的正常键合弧高为125μm，而用反向引线键合优化工艺可以达到75μm以下的弧高。与此同时，反向引线键合工艺增加一个打弯工艺以保证不同键合层的间隙。
(3)悬梁上的引线键合技术。必须优化悬梁上的引线键合技术，因为悬梁越长，键合时芯片变形越大。
(4)圆片凸点制作技术。
(5)键合引线无摆动模塑技术。裸片堆叠封装的主要缺点就是堆叠中一层集成电路出问题，所有堆叠裸片都将报废，但毫无疑问裸片堆叠能够获得更为紧凑的芯片体积和更为低廉的成本。例如AMKOR公司采用了裸片叠层的封装比采用单芯片封装节约了30%的成本[8]。
封装堆叠又称封装内的封装堆叠，它有2种形式：一是PIP。PIP是一种在BAP(基础装配封装)上部堆叠经过完全测试的内部堆叠模块，以形成单CSP解决方案的3D封装。二是POP。它是一种板安装过程中的3D封装，在其内部，经过完整测试的封装如单芯片FBGA(窄节距网格焊球阵列)或堆叠芯片FBGA被堆叠到另外一片单芯片FBGA(典型的存储器芯片)或堆叠芯片FBGA(典型的基带或模拟芯片)的上部。封装堆叠的优点是：
(1)能堆叠来自不同供应商的混合集成电路技术的芯片，允许在堆叠之前进行预烧和检测。
(2)封装堆叠包括翻转一个已经检测过的封装，并堆叠到一个基底封装上面，后续的互连可以采用线焊工艺。
2.3SIP系统封装
系统级封装(systeminpackage，SIP)是指将不同种类的元件，通过不同种技术，混载于同一封装体内，由此构成系统集成封装形式。我们经常混淆2个概念系统封装SIP和系统级芯片SOC。迄今为止，在IC芯片领域，SOC系统级芯片是最高级的芯片；在IC封装领域，SIP系统级封装是最高级的封装。SIP涵盖SOC，SOC简化SIPSOC，与SIP是极为相似的，两者均希望将一个包含逻辑组件、内存组件，甚至包含被动组件的系统，整合在一个单位中。然而就发展的方向来说，两者却是大大的不同：SOC是站在设计的角度出发，目的在于将一个系统所需的组件整合到一块芯片上，而SIP则是由封装的立场出发，将不同功能的芯片整合于一个电子构造体中。
SIP系统级封装不仅是一种封装，它代表的是一种先进的系统化设计的思想，它是研究人员创意的平台，它所涉及到芯片、系统、材料、封装等诸多层面问题，涵盖十分广泛，是一个较宽泛的指称，所以从不同角度研究和理解SIP的内涵是十分必要的，这里列举了当前的一部分SIP技术的内涵概念：
(1)SIP通过各功能芯片的裸管芯及分立元器件在同一衬底的集成，实现整个系统功能，是一种可实现系统级芯片集成的半导体技术。
(2)SIP是指将多芯片及无源元件(或无源集成元件)形成的系统功能集中于一个单一封装体内，构成一个类似的系统器件。
(3)当SOC的特征尺寸更小以后，将模拟、射频和数字功能整合到一起的难度随之增大，有一种可选择的解决方案是将多个不同的裸芯片封装成一体，从而产生了系统级封装(SIP)。
(4)SIP为一个封装内集成了各种完成系统功能的电路芯片，是缩小芯片线宽之外的另一种提高集成度的方法，而与之相比可大大降低成本和节省时间。
(5)SIP实际上是多芯片封装(MCP)或芯片尺寸封装(CSP)的演进，可称其为层叠式MCP、堆叠式CSP，特别是CSP因其生产成本低，将成为最优的集成无源元件技术，但SIP强调的是该封装内要包含某种系统的功能[9]。
SIP的技术要素是封装载体和组装工艺，它与传统封装结构不同之处是与系统集成有关的2个步骤：系统模块的划分与设计，实现系统组合的载体。传统封装中的载体(即基板)只能起互连作用，而SIP的载体包括电路单元，属于系统的组成部分。
模块的划分指从电子设备中分离出一块功能模块，既利于后续整机集成又便于SIP封装。以蓝牙模块为例，其核心是一块基带处理器，它的一端与系统CPU接口，另一端与物理层硬件接口(调制解调、发送与接收、天线等)[10]。
组合的载体包括高密度多层封装基板和多层薄膜技术等先进技术。而在芯片组装方面，板上芯片(COB)和片上芯片(COC)是目前的主流技术。COB是针对器件与有机基板或陶瓷基板间的互连技术。现有的技术包括引线键合和倒装芯片。COC是一种在单封装体中堆叠多芯片的结构，即叠层芯片封装技术。
SIP技术现在广泛应用于3个方面：一是在RF/无线电方面。例如全部功能的单芯片或多芯片SIP将RF基带功能线路及快闪式存储器芯片都封装在一个模块内。二是在传感器方面。以硅为基础的传感器技术发展迅速，应用范围广泛。三是在网络和计算机技术方面。
3微电子封装技术未来发展面临的问题与挑战
毫无疑问，3D封装和SIP系统封装是当前以至于以后很长一段时间内微电子封装技术的发展方向。
目前3D封装技术的发展面临的难题：一是制造过程中实时工艺过程的实时检测问题。因为这一问题如果解决不了，那么就会出现高损耗，只有控制了每一道生产工艺，才能有效地保证产品的质量，从而达到有效地降低废品率[11]。二是超薄硅圆片技术。面对更薄的硅圆片，在夹持和处理过程中如何避免它的变形及脆裂，以及后续评价检测内的各种处理技术，都有待进一步研究。三是高密度互连的散热问题。目前，基于微流体通道的液体冷却被证明是显著降低3DICs温度的有效方法。但在封装密度不断增加的前提下，微流体通道的分布需要与电气通路和信号传输通路统筹分布，如何在成功制作出更小微流体通道的同时保证系统整体性能的要求，是研究者们需要考虑的问题[12]。但是，我们仍需看到3D封装在高密度互连趋势下的巨大潜力。3D封装在未来的消费电子产品领域(特别是手机、掌上电脑)、机器人领域、生物医学领域等将扮演重要的角色。
传统文人画讲究意境，所谓诗情画意、画外之音，莫不与意境息息相关。意境美，为一种说不出道不明的朦胧美。意境的创造，是对画家聪明才华及情怀的考验。宋以来文人论画，强调多读书，多游历名山大川，其目的就是要通过这两条途径磨练塑造人的气质、胸襟、情感、趣味，使画家成为高雅的作者，方能创作出具有不凡的、美的意境的作品。早在元代时期，赵孟頫标榜“古意”，谓“若无古意，虽工无益”，从文人的审美情趣出发，提倡继承唐与北宋绘画，重视神韵，追求清新朴素的画风，反对宋代院画过分追求纤巧与形似；“石如飞白木如箱，写竹还应八分通；若有人会此，方知书画本来同”，可见，他还强调书法与绘画的关系，将书法用笔进一步引用到绘画中，加强艺术感染力。而将时间定位到民国时期，丰子恺作为中国现代装帧设计的先行者，他的观点与赵孟頫不谋而合，继承了文人画的衣钵。
丰子恺擅长在作品中表现意境，这种意境在他的众多作品中可感悟到。《人散后，一钩新月天如水》是1924年丰子恺为朱自清和俞平伯主编的期刊《我们的七月》中所配的插图，画中以疏朗的笔墨表现了上卷的竹帘、廊边的小桌、零星分布的茶壶、茶杯和一弯新月，整幅画作散发出仙境一般的闲情逸致，使观者感到无限的美感。1933年，丰子恺为《西湖漫拾》封面所做的设计极为简约，通过草草数笔的勾勒，残垣的小桥、层叠的峰峦、粼粼的波光、飘荡的小船、高悬的皓月便跃然纸上，装饰性的构图衬托出书名的雅致。丰子恺是一个拥有浓厚传统文人气质的学者，除漫画外，他在书法、散文方面也有很高的造诣，品读他设计的书籍装帧作品，可体悟到中国传统文化的意境追求。丰子恺采用了古代文人画中诗、书、画的表达形式，他的作品，运用流畅的一笔式抒情漫画，使用传统的毛笔勾勒，人物造型简单概括，同时又不失神韵，虽然很多作品并无对人物五官面貌进行细致刻画，但仅寥寥数笔，便形神兼备、活灵活现，体现出东方式的朴素典雅。如《醉里》（1928年商务印书馆初版，罗黑芷著）的封面采用左右式构图，画中描绘了一个仰坐的醉汉形象，画中人物侧仰着身子，慵懒地斜靠后方，整个人的身体呈现出135度的钝角，画中并未对人物的神情进行深入刻画，从其仰起的面庞、倾斜的身体、后置的碎发可以看出这个人已经酩酊大醉了。丰子恺寥寥数笔的体态描绘极为传神。为考虑版式的整体统一，丰子恺的设计很少直接运用花哨的印刷字体，常选择自己独特的丰式书法作为封面字体，使设计更加庄重、典雅、质朴。《云霓》这本书，丰子恺完全用字体进行设计，构图上模仿古籍的装帧式样，将书籍信息分为三组进行安排，最上方为方块状的“子恺漫画”，中间将书名云霓放大处理后呈长条状，而落款处采用名字的缩写“TK”呈印章状，最终勾勒出长方形框，将信息全部收纳其中，古朴典雅、简洁清晰。
丰子恺的书籍装帧艺术中流露着诗画般的意境，不断散发出云卷云舒的淡定从容，这是他文人心境的一种体现。中国古代文人讲究内在美的锤炼，渊博的学识、高贵的品格、丰富的生活阅历方能铸造真知灼见。丰子恺总是采用言简意赅却具有传统韵味的线条表现他对书籍装帧艺术的理解。《踪迹》是朱自清的诗与散文集，由丰子恺设计的封面中，一张窄幅的竖幅海景图，斜着的几朵白云跳出画面，两只海鸥沿着海平面低飞，层层浪花错落有致，处处彰显着纯净、柔软与平和，整个页面布局紧密，将视觉中心放在页面的右侧，区区尺幅却情韵深厚，这种风格一直延续在他的艺术生涯中，以至于观者一接触到他的作品，便被其中的淡定从容所感染，有时忽略了他作品中提出的尖锐的社会问题。
文人画自元代以来成为中国画坛的主流形态，然而随着民族意识的高涨，不少文化先驱，如鲁迅在其言论与著作中对写意的文人画多有批评，原因很复杂，主要因为这一时期的社会形态需要带有启蒙作用、与社会生活密切相联系的美术。相对来说，传统文人画在直接反映现实生活方面显得有些“无能为力”。二三十年代的进步文坛普遍要求作品反映时代性与战斗性，一向温和的丰子恺也将题材扩大到了现实生活的层面，表现出强烈的爱与憎。品味他的封面、插画、扉页与题画作品，常会在不经意间读到生活中的众生百态、饥饱寒苦，也许这正是处于风雨飘摇的年代文人们寄情于画抒发愤懑的一种方式。1926年，《中国青年》5月刊邀丰子恺为“五卅纪念专号”设计封面，丰子恺在画面中央画出一座被云雾环绕的宝塔，塔顶射入了一支箭，这幅画源自唐朝射塔矢志的故事，寓意革命青年铭记悲痛，号召有为青年为了民族的解放立志发奋图强，具有浓厚的爱国主义情怀。同样，在之后的6月刊上，丰子恺描绘了一个小小少儿郎骑着战马奔赴战场的形象，处处体现作为新时期知识分子对国家命运的牵挂。对于那些生活在战乱时代的青年人来说，这类题材无疑起到了及时宣传和鼓动的重要作用。
丰子恺用装饰性构图和漫画的笔法装饰书籍，继承了文人画的写意性与抒情性，其作品中充满了文人士大夫的精神境界与审美情趣。更难能可贵的是，丰子恺将社会生活的题材也纳入了书籍装帧艺术中，使他的作品更具有时代风貌与生活趣味，增加了传统文化的魅力。
参考文献：
[1]中央美术学院教研室.中国美术简史[M].北京：高等教育出版社，1990.
[2]吴浩然.丰子恺装帧艺术选[M].济南：齐鲁书社，2010.
[3]邵大箴.艺术格调[M].济南：山东美术出版社，2002.
[4]葛路.中国绘画美学范畴体系[M].北京：北京大学出版社，2009.
[5]吕澎.20世纪中国艺术史[M].北京：北京大学出版社，2009.
[2]运行监测协调局2015年1―12月电子信息制造业运行情况[OL].2016-01-25..
