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微电子封装技术的优势与应用

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在电子产品高性能、高集成以及小型化发展背景下，微电子技术应用需求呈现出日益上升的趋势。微电子技术逐渐发展为信息社会的支柱性产业，发挥的作用越来越大。而微电子技术发展的重要标志在于半导体集成电路飞速发展[1]。近年来，我国在微电子技术方面的重视度逐渐提升，而且积极布局投入，随着社会创新氛围的日益浓郁，微电子技术获得迅速发展和进步。就微电子发展水平进行分析，IC芯片技术以及微电子封装技术息息相关，联系密切，两者是相互促进的关系，所以说，微电子封装技术向着小型化转变，促使其更好地满足环保要求。

1 微电子封装技术发展现状

自20世纪以来，通信行业获得快速发展，进而促使微电子行业成为世界重要产业之一，并逐渐发展为我国重要支柱产业。目前，微电子被分离成三个独立产业，分别是设计产业、制造产业以及封装产业，这三个产业都是我国支柱性产业。在现代社会快速发展的背景下，微电子封装技术成为IT行业关键性技术，也是微电子产业关键性组成部分之一。从微电子封装技术定义上进行分析，主要是指将大量半导体电子元件进行组装，使其成为完整封装体，且电源需要由外界提供。从某种程度上讲，微电子封装可以促使IC得到正常运作，最大限度避免外界干扰，因此微电子封装必须要在电子器件方面满足用户个性化设计需求，保证质量等各方面指标是合格的、可靠的[2]。

目前，微电子封装技术具有非常多的种类，根据封装方式进行划分，可以分为通孔入式以及表面安装式。将微电子封装技术按照发展阶段进行划分，可以分成以下三个阶段：第一是20世纪70年代，微电子封装技术属于传统形式的插装型封装，发展到20世纪70年代后期时，逐渐以双列直插封装为主，且该类型封装技术获得广泛应用，例如模压陶瓷等。第二是20世纪80年代，常见的微电子封装技术为表面安装技术，该时期的封装技术发展得比较成熟了，然而因表面封装技术引线排列方面存在一定缺陷，若要使表面全部引线维持共面状态的难度非常大[3]。为了缓解这一困难，就发展处一种新的技术，那就是引线扁平封装技术。该技术与插装型封装技术进行对比，鲜明的特点就在于封装大小与操作难度都大大减小。第三是20世纪90年代，在现代化社会发展的背景下，电子技术得到迅速发展，且集成电路技术发展水平也在日益提升，大量新技术频繁出现，从而使其对现存微电子封装技术提出了更加严格的要求，四边引线封装发展为平面型封装，并且成为现代社会应用最为广泛的封装技术。发展到20世纪90年代后期时，封装技术积极革新，使现在微电子封装技术向着小型化与低功耗的方向迈进。

2 微电子封装技术优势分析

当一块IC制造完成后，就包含着所有设计功能的有效发挥，而且具有非常强的可靠性。从某种程度上讲，芯片“封装”环节的存在本来是意义不大的，究其原因在于封装不会添加价值，反之，不适宜的电子封装还会导致功能下降。很早之前，系统开发者已经尝试摆脱封装，直接将IL设置安装于电路基板上。从实践上来看，IBM公司的凸点倒装芯片以及AT&T公司的梁式引线都进行了实践，之后Delco Electronics Lucent公司将芯片焊接到陶瓷基板上。然而，在实际操作过程中，不需要封装的IC会受到多种因素的影响，往往难以实现。其实，使用封装的IC也存在一些好处，比如，可以对脆弱敏感芯片进行保护，还方便传送、返修以及测试等，有助于实现引脚的标准化，让装配工作更加科学化，还能够改善IC热失配等[5]。综上所述，各类微电子IC芯片还是需要封装的，促使微电子封装技术快速发展。

在微电子技术持续发展的背景下，芯片特征以及尺寸日益缩小，一块芯片可以集成六七千万甚至是更多电路，增强了集成电路功能，与此同时，整机以及系统都呈现出小型化、高可靠性、高性能以及高密度的趋势，价格比竞争日益强烈，IC品种不断扩展，上述因素都促使微电子封装快速向前发展，不同类型的封装结构层出不穷。从某种程度上讲，微电子封装技术水平提升，又反作用于IC以及电子器件发展。电子系统小型化以及高性能化发展趋势，促使电子封装的价值提升，甚至可以与芯片价值相提并论了。比如，同样功能电子系统不仅能够采用单芯片封装方式进行组装，而且还能够采用MCM封装技术组装。两者进行对比发现，后者的封装技术密度更高，且性能更好，与等效单芯片封装比较的体积能够减小80%～90%之间，芯片延迟也会减小75%。从中可以分析出，电子封装在电子整机系统发展中意义重大。微电子封装会直接影响IC电性能以及热性能等的发挥，还会间接影响其可靠性以及成本，在电子整机系统可靠性发展与小型化发展中发挥着决定性作用。与此同时，随着大量新型IC运用高I／O引脚数封装，其成本在总成本中的比重逐渐上升，而且还会更高。现阶段，国际上已经把电子封装作为独立产业发展，其重要性与IC设计、制造以及测试并列，这四大支柱产业相互独立，但是又密不可分，对电子信息产业发展乃至国民经济发展都关系重大。根据相关研究结果显示，在50年前的时候，每个家庭仅仅有5只有源器件，然而发展到今天已经有10亿只晶体管了。换言之，电子封装与国计民生息息相关，重要性是不言而喻的。此外，微电子封装技术所涉及的范围日益扩大，被应用到了各类材料以及电子等多种学科，并受到人们的高度重视，是与IC芯片技术同步发展的重要高新产业之一。

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