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封装的作用及电子封装工程的地位
过去，人们对“封装技术”的理解，仅限于连接、组装等，涉及的围很窄，且多以一般的生产技术来对待。随着电子信息产业的迅猛发展，“封装技术”也逐步演变为“电子封装工程”。在讨论电子封装工程的发展趋势时，需要摆脱旧观点的束缚，提高对其重要性的认识，应该将其视为实现高度多样化电子信息设备的一个关键技术，认真对待。电子封装的作用，简单说来有以下几点：
(1)保证电子元器件正常工作，并引出其功能；
(2)保证电子元器件之间信息的正常存取，并以功能块的形式实现其功能要求； (3)通过数个功能块之间的结合，构成系统装置并实现其功能；
(4)便于人与机器系统之间的信息交流，即建立操作方便、交换信息快捷的人机界面； (5)作为商品，通过封装实现附加的价值，以增强竞争力。
上述(1)、(2)两条，作为电子封装的作用，人们早有认同，但是(3)—(5)条，作为今后电子封装的目的，需要特别重视。电子封装涉及到广泛的工程领域。为了正确认识并分别把握决定上述封装作用的相应关键 技术，一般是将封装的全过程分解为不同的阶段，或按不同的“级”来考虑。划分阶段或分级的标准，如图1所示，是按实现不同的功能将封装划分为LSI芯片、封装、模块、系统装置等四个阶段，按目前国习惯分别称其为0级、一级、二级、三级封装。需要特别指出的是，电子封装的发展趋势是强调系统设计，即上述不同的封装阶段，由独立分散型向集中统一型，由单纯的生产制造型向设计主导型进展。
本文中所讨论的半导体封装技术主要针对图1所示的0级封装和一级封装。前者涉及芯片表面的再布线(通过布线将LSI芯片表面的I／O端子变换为平面阵列布置的凸点，以便与封装基板微互联)，形成焊料凸点或金凸点，以及形成凸点下金属化层(BUM)等；后者涉及到LSI芯片的封装，包括封装基板的材料、结构与制作，LSI芯片与封装基板的微互联，封装、封接技术等。半导体封装技术要承担上述电子封装作用的(1)、(2)两项，而随着电子设备向高速、高功能化及轻薄短小化发展，其对(3)—(5)项所起作用也越来越大。
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半导体封装技术的现状及动向
表1是最近和未来几年便携式通信设备性能进展及预测。前两年还只有通信功能的手机，现在已成为集通信、摄像、照相、传输文字信息和图像信息于一身的现代综合型电子设备，今后几年性能还会进一步提高。 表2是半导体芯片的性能预测，LSI的特性线宽即将进入亚0．1：Lm时代。为了将先进芯片的性能完全引出，以达到表1所示便携通讯设备的性能要求，半导体封装所起的作用今后越来越大。
如图2LSI封装形态的发展趋势所示，与传统QFP及TSOP等周边端子型封装(外部引脚从封装的四周边伸出)相对，BGA(ball grid array：球栅阵列)等平面阵列端子型封装(焊料微球端子按平面栅阵列布置)将成为主流。而且，在进入新世纪的二、三年中，在一个封装搭载多个芯片的MCP(multi chip package：多芯片封装)甚至SiP(svstem in a package：封装系统或系统封装)等也正在普及中。
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顺便指出，SiP是MCP进一步发展的产物。二者的区别在于，SiP中可搭载不同类型的芯片，芯片之间可以进行信号存取和交换，从而以一个系统的规模而具备某种功能；MCP中叠层的多个芯片一般为同一种类型，以芯片之间不能进行信号存取和交换的存储器为主，从整体来讲为多芯片存储器。半导体封装具有物理保护、电气连接、应力缓和、散热防潮、标准化规格化等功能。这些基本功能今后也不会变化，但所要求的 容却是在不断变化之中。在满足上述要求的同时，达到价格与性能兼顾，从而实现最佳化是十分重要的。下面针对芯片保护、电气功能的实现、通用性及封装界面标准化、散热冷却功能这四个主要方面，简要介绍半导体封装今后的动向及主要课题等。
2．1芯片保护
伴随着LSI封装的小型化、薄型化，在封装这一层次上，正从严格的气密型封装向简易的树脂封装方向转变。伴随着封装尺寸的小型、轻薄化及各种叠层结构的进展，除了原来作为封装、保护芯片及保证可靠性的要求之外，其搭载在母板上的应力缓和及确保连接可靠性等成为越来越重要的课题。
2．2电气功能的实现
伴随着LSI芯片功耗的增加及高速化，保证恰当的信号波形输入输出、电源接地系统的稳定、EMI减小等的重要性日益突出。特别是，为保证电源接地系统的稳定，尽可能分别降低电感、直流电阻、寄生电容等十分重要。关于信号布线，随着输入／输出端子数增加，要求进一步缩短布线长度，实现阻抗匹配，降低寄生L、C、R等。为了实现上述要求，如图1所示，需要树立以设计为主导的战略观念，即，必须综合考虑LSI回路设计、封装设计以及搭载封装的母板设计等。
2．3通用性及封装界面标准化
预计会成为今后封装主流的平面阵列端子型封装，随着材料、结构等复杂多样化，仅靠原有的技术将难以胜任。例如，检查时平面阵列端子的电气接触技术，实装在母板上之后对连接部位的检查技术，薄形封装的拾取技术等都是需要解决的重要课题。今后，关于端子节距、封装尺寸、封装材料等与母板实装界面的标准化越来越重要，并已提到议事日程上来。
2．4散热冷却功能
从今后的发展趋势看，几乎所有电子设备用LSI的功耗都会增加。LSI的功能约在2-3W以上时，需要在封S. . . . . ..
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装上增设散热片或热沉，以增加其散热冷却能力；在5-10W以上时必须采用强制冷却手段；从50W到100W以上是空冷技术的极限。这些动向，在新型封装开发中，也是必须考虑的课题。
主要半导体封装技术的发展趋势
电子信息设备的规模和功能各式各样，其中所用LSI的功能、集成度各不相同。自然，LSI的端子数依所用对象不同而异。图3按高性能品、价格—性能适中品、便携品、低价格品等四种类型，分别表示封装端子数都显示增加的倾向，其中高性能品更甚之。这是由于，随着LSI集成度(门数)增加，与其对应的端子数也必须增加的结果。
对于逻辑块来说，门数与输入／输出端子数之间的关系服从Rent定律，即
P=KGβ………………………………(1)
式中，P为逻辑块连接的外部信号端子数，G为逻辑块的门数，K为比例常数，B为Rent常数。通过改变式中的常数，(1)式对于包括存储器在的各种LSI都是适用的。
端子数是决定封装形态及实装方式的重要因素之一。应端子数不同，确定最佳的封装形态是封装设计的重要容。图4是针对今后主要的半导体封的三种主要封装形态分别是超小型封装、超多端子封装、多芯片封装(MCP)。下面分别针对这三种封装的发展趋势，分别加以介绍。
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3．1超小型封装
表3给出超小型PKG领域的封装形态、适用的电子设备、技术动向及需要解决的课题等。作为封装对象的芯片有存储器LSI、民用电子设备用LSI、便携电子的设备用LSI等。存储器LSI今后几乎全部在100端子以下发展；民用电子设备用LSI，随着芯片上系统(system on a chip：SOC)
的发展，其端子数可大致控制在200-300以；便携电子设备用ESI，由于性能提高，端子数会增加，但由于受超小型化制约，端子数不会大幅度增加。
对端子数增加发展趋势的预测。图4中所示因此，超小型封装的端子数预计今后以300pin左右为主流。存储器芯片的尺寸，为了确保价格上的竞争力，会逐渐减小，量产水平的尺寸会控制在100mm2以下，40端子以下的封装，即使采用从周边伸出引脚的TSOP型，也不会造成封装尺寸比芯片尺寸大得过多，因此采用BGA封装的优势并不大。但是，端子数更多时，为了实现芯片尺寸级PKG，采用平面阵列布置端子的BGA则更为有利。即使在0．8mm端子节距下，100端子级采用BGA封装，其端子也可以布置在芯片正下方的围之。换句话说，实现真正芯片级的封装也是可能的。
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封装的作用及电子封装工程的地位
