集成电路封装技术可靠性探讨

集成电路封装技术可靠性探讨

齐大维

（西安天光半导体有限公司陕西西安710077）

摘要：随着时代的发展，科技的进步，微电子技术对于各行各业的发展起到了极大的推进作用。数字集成电路作为微电子技术的重要组成部分，能够有效的推动信息产业化的快速发展。文章对集成电路封装技术可靠性进行了研究分析，以供参考。

关键词：集成电路；封装技术；可靠性

1前言

顾名思义，集成电路就是通过某些工艺技术传递必要的电子元件（电阻器，晶体管等）和这些元件的连接。把它们集合到一起，并且具有某特定的功能，在电路中用“IC”来表示，在此之前，熟练的工程师必须彻底了解集成电路的类型，参数，结构，形状和封装，才能充分发挥它的实际用途及功率。它也被称为微电路。而且它的成本低，也便于大量的生产。这些都是普通电路所不具备的优点，基于以上特点，集成电路的使用越来越广泛。地球上的第一个集成电路是由英国科学家达默在20世纪60年代的一次会议上提出的，它将元件集中在一小块晶体上。这使得可以将晶体视为完整的电路，并且体积大大减小。利用这种思想，美国贝尔实验室制造出了第一个晶体管，克服了电子管放电过程中的耗电量大、结构脆弱等缺点。

2集成电路的优点

随着科学的发展和社会的进步，各项技术与以前相比都有了很大的提高，当然集成电路也不例外，那么怎样才能判断出这项技术是前进了还是后退了，我们判断的标准就是寻找它的显著特征，看看它的尺寸是否在不断的减小。事实上我们发现集成电路的尺寸确实在减小而且速度也是相当之快。一直在不断超越和突破，从而一次又一次的打破电子元件的物理极限，最初我们认识和了解到的微米发展到了更深层次的亚微米和超高技术的超微米甚至降到超深微米，芯片直径逐渐的增加，提升了集成电路的集成度。让我们感到欣慰的是很多实验都成功尤其是25nm工艺实验集成电路的发展也是有规律可循的（遵循摩尔定律）。在传统设备的深刻影响下，到目前为止，集成电路使用的材料仍然只能是硅和CMOS，但比较可观的是尺寸的逐渐减小，为了满足人们的需求，新材料，新设备和新结构正在出现。到目前为止，主要的新的存储器有MRAM，NRAM，铁电存储器和分子存储器。随着科学技术的发展，高性能的电路已被开发，集成电路也随之在不断的创新，并且大量的应用纳米技术，使得存储器的各项性能都得到了大幅度的提高，让人们的生活水平也有了很大的改善。

3微电子封装技术种类

目前，占市场主流的新型微电子封装技术，主要包括焊球阵列封装（BGA）、芯片尺寸封装（CSP）、原片级封装（WLP）、三位封装（3D）和系统封装（SIP）等项技术。

3.1焊球阵列封装（BGA）

BGA是上世纪90年代开始发展的新型微电子封装技术，此技术展现了以下几点优势。一是电性能优越，BGA采用的是焊球，摒弃了传统的引线，引出路径短，这样可以减少延迟。二是封装的密度更加高。焊球的方式是在整个平面进行排列，在面积同等的情况下，引脚数量会更加多。例如边长为31mm的BGA，当焊球节距为1mm时有900只引脚。三是安装可靠，安装可靠主要体现在BGA的节距设置上，通常情况下，BGA的节距设置为1.4mm、1.37mm。

3.2芯片尺寸封装（CSP）

CSP的发展历史和BGA相同，是同一个时期的产生技术，两者在技术本质上区别不大，美国著名科学家指出，当焊球节间距在lmm以上可视为BGA，在lmm以下可视为CSP。CSP也有着自身突出的优点：一是芯片的尺寸更加小，实现超小型封装。二是电热性能优良，密度高，三是安装便捷灵活，方便安装与更换。随着CSP技术的不断成熟，CSP也出现了一系列种类。

3.33D封装

3D封装技术在种类上可以分为三大类。一是埋置型3D封装，其结构是在基板的内部或者布线的夹层中埋置器件，在最上层再贴装SMC和SMD，这种结构可以实现立体封装。二是有源基板型3D封装，就是在源基板上进行多层次的布线，然后在最上层贴装SMC和SMD，这种结构也可以构成立体封装。第三种是叠层型3D封装，此项技术是在2D封装技术的基础上，将多个芯片、圆片等进行层叠衔接，在结构上形成立体封装。这三种3D封装，其发展最快、前景最好的是第三种封装技术，此项技术可以应用在手机产品上，在增加手机功能的同时减少封装厚度。

3.4系统封装（SIP）

从作用上分析，SIP封装技术的使用，实现了电子整机系统。SIP采用单一的芯片封装，其主要的特点体现在四个方面。一是制造成本相对较低，采用的器件为商用元器件。二是采用SIP封装技术的产品，其市场周期比较短。三是SIP封装技术灵活性较强，在技术上也比较容易实现。市场上典型的SIP产品为单级集成模块，其封装效率、可靠性等方面都比市场上其他产品要高。目前，SIP技术尚不完善，但是有着广阔的市场前景。

4集成电路的应用

随着社会的进步和发展，在新时代的新要求下，利用半导体所制造的工艺和设备也必须改进，所以对集成电路的集成度和可靠性这两方面的要求在不断的进行提高，这样就把复杂的组件放在了一个电路板上，让电路的性能越来越高。这样处理电路的方式已经应用到了非常多的领域，它的可靠性和价格还有体积都比上一代的电子产品好得多。正因为它具有性能好、价格低、既节能又高效的这些优点，它的应用越来越多，优势越来越明显，例如这些应用领域：在计算机这个较大的领域中，有着各种各样类型的计算机，即大型的、中型的、小型的、分布式的网络、终端机以及信息处理终端等等都已广泛地应用于各个行业。总的来说，在计算机的发展历程中，集成电路所起的作用是不容小觑的。可以说没有集成电路就没有计算机。而且它的技术水平还是衡量计算机的发展速度的一个标志。

通讯领域这个方面：尤其在近年来电话、手机中起到了非常重要的作用，把曾经的手摇式电话发展成为现在能装到口袋里的手机，不仅能让人们方便的通话，而且改变了人们的生活方式。现在手机微信等软件能够进行视频电话，促进了人们更好的交流都归功于大型集成电路的发展；并且在军事行业发展了各种各样的通讯卫星，帮助我国国防快速发展，及时的了解敌情和熟悉地理地貌。在大型集成电路的促进下我国科技飞速发展，完全改变了曾经的信息交流方式，大大的增加了通信的及时性、高效性、保真性。

信号处理技术方面：例如模拟信号的处理、模拟信号的扩大和提高保真度、语言图像的处理以及声音信号的调节等。通过集成电路和超大规模的集成电路的推动，改变了原来信号处理的速率与方式。特别是在声音与图像方面表现出了强大的优势，大大的提高了处理质量与速度，彻底的颠覆了信号处理的传统方法。

工业电子方面：智能机器人和机器臂、工程测算机器、各种的精密仪器、教学设备、医疗器件等。这些机械的大脑都是通过集成电路与计算机语言编程设计出来的。大规模集成技术在日常生活中的各种电器方面的应用：电视，摄像机，录像机，录影机、玩具车、电子琴等，这些物件中都应用到了很多的集成电路。未来集成电路的帮助下人工智能行业会飞速发展，推动大量的人工智能设备进入百姓生活，方便日常公司家庭管理，为快节奏的城市生活减轻负担。

5结束语

总的来看，微电子这门技术逐渐变得成熟，并且在不断地向各个领域进军，并且在不断地相互渗透，以形成一个多功能的系统，尽可能的使此项技术向更高层次发展，从而推动国家和社会的发展，而这一切都是以我们认识到的集成电路为中心。

参考文献：

[1]高尚通，杨克武.新型微电子封装技术[J].电子与封装，2004（1）：10-15+23.

[2]李可为.集成电路芯片封装技术[M].北京：电子工业出版社，2010.

[3]田民波.电子封装工程[M].北京：清华大学出版社，2003.