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在电子封装技术中，微电子封装更是举足轻重，所以ic封装在国际上早已成为独立的封装测试产业，并与ic设计和ic制造共同构成ic产业的三大支柱。本文介绍了对微电子封装的要求，以及未来微电子封装的发展趋势，其中着重介绍了芯片直接安装(dca)优越性。
1概述
如今，全球正迎来电子信息时代，这一时代的重要特征是以电脑为核心，以各类集成电路，特别是大规模、超大规模集成电路的飞速发展为物质基础，并由此推动、变革着整个人类社会，极大地改变着人们的生活和工作方式，成为体现一个国家国力强弱的重要标志之一。因为无论是电子计算机、现代信息产业、汽车电子及消费类电子产业，还是要求更高的航空、航天及军工产业等领域，都越来越要求电子产品具有高性能、多功能、高可靠、小型化、薄型化、轻型化、便携化以及将大众化普及所要求的低成本等特点。满足这些要求的正式各类集成电路，特别是大规模、超大规模集成电路芯片。要将这些不同引脚数的集成电路芯片，特别是引脚数高达数百乃至数千个i/o的集成电路芯片封装成各种用途的电子产品，并使其发挥应有的功能，就要采用各种不同的封装形式，如dip、sop、qfp、bga、csp、mcm等。可以看出，微电子封装技术一直在不断地发展着。
现在，集成电路产业中的微电子封装测试已与集成电路设计和集成电路制造一起成为密不可分又相对独立的三大产业。而往往设计制造出的同一块集成电路芯片却采用各种不同的封装形式和结构。今后的微电子封装又将如何发展呢?根据集成电路的发展及电子整机和系统所要求的高性能、多功能、高频、高速化、小型化、薄型化、轻型化、便携化及低成本等，必然要求微电子封装提出如下要求：
如今，全球正迎来电子信息时代，这一时代的重要特征是以电脑为核心，以各类集成电路，特别是大规模、超大规模集成电路的飞速发展为物质基础，并由此推动、变革着整个人类社会，极大地改变着人们的生活和工作方式，成为体现一个国家国力强弱的重要标志之一。因为无论是电子计算机、现代信息产业、汽车电子及消费类电子产业，还是要求更高的航空、航天及军工产业等领域，都越来越要求电子产品具有高性能、多功能、高可靠、小型化、薄型化、轻型化、便携化以及将大众化普及所要求的低成本等特点。满足这些要求的正式各类集成电路，特别是大规模、超大规模集成电路芯片。要将这些不同引脚数的集成电路芯片，特别是引脚数高达数百乃至数千个i/o的集成电路芯片封装成各种用途的电子产品，并使其发挥应有的功能，就要采用各种不同的封装形式，如dip、sop、qfp、bga、csp、mcm等。可以看出，微电子封装技术一直在不断地发展着。
现在，集成电路产业中的微电子封装测试已与集成电路设计和集成电路制造一起成为密不可分又相对独立的三大产业。而往往设计制造出的同一块集成电路芯片却采用各种不同的封装形式和结构。今后的微电子封装又将如何发展呢？根据集成电路的发展及电子整机和系统所要求的高性能、多功能、高频、高速化、小型化、薄型化、轻型化、便携化及低成本等，必然要求微电子封装提出如下要求：
微电子技术与生物医学之间有着非常紧密的联系。随着微电子技术的发展,生物医学也在快速的发展,另一方面生物医学的发展也对微电子技术的发展起着巨大的推动作用。本文将从生物医学电子学的三个重要发展领域以及仿生系统等的基本概念出发,结合当今最新进展介绍生物医学和微电子技术之间的相互作用与发展。
生物医学电子学是由电子学、生物和医学等多学科交叉的一门边缘科学,为使得生物医学领域的研究方式更加精确和科学,所以将电子学用于生物医学领域。生物体本身就是一个精细的复杂系统,它形成的生物信息处理的优异特性将会给电子学以重要的启示,使电子信息科学以其为一个发展研究方向。在生物医学与电子学交叉作用部分中最活跃、最前沿、作用力最大的一项关键技术就是微电子技术。
它主要表现在:
3)借鉴生物医学的最新成果,在很大程度上能促进微电子技术的发展。
1.1生物医学传感器
生物医学传感器的作用是把人体中和生物体包含的生命现象、性质、状态、成分和变量等生理信息转化为与之有确定函数关系的电子信息。生物医学传感器是连接生物医学和电子学的桥梁,所以说它是生物医学电子学中一项最关键的技术。主要可分为以下几种:电阻式传感器,电感式传感器,电容式传感器,压电式传感器,热电式传感器,光电传感器以及生物传感器等。
其中最重要的发展方向之一就是生物医学传感器的集成化和微型化,因为它是实现生物医学设备集成化和微型化的基础,它发展将使得生物医学的测量和控制更加精确即达到分子和原子水平,从而把生物医学带入一个崭新时代。
随着微电子技术的不断发展,生物医学传感器在集成化和微型化方面也取得了很大进展,目前最值得关注的发展方向可概括为以下几个方面:充分利用已有的微电子和微加工技术以无机物为材料的生物医学传感器的研究,主要是基于cmos工艺传感器的研制和设计;2)充分汲取了有机物的优点利用有机物和无机物相结合的生物医学传感器。
比如基于神经细胞的`生物传感器、酶传感器、免疫传感器以及微生物传感器等。3)多传感器的集成技术、融合与智能化技术,这样不仅满足了对参数测量的要求,同时还可以使相互有影响的参数起到互补的作用,从而大大地提高了传感器的测量精度。4)纳米技术与微电子机械技术这些新的前沿的微电子技术的引入,为纳米封装技术与分子生物学技术的集成提供了技术支持,同时将生物医学传感器从二维发展到了基于立体三维的微电子机械系统的传感器。
1.2植入式电子系统
植入式电子系统是一种埋植在人体或生物体内的电子设备,它用来测量生命体内的生理、生化参数的变化,或用来诊断与治疗一些疾病,即实现在生命体自然状态下体内直接测量和控制功能或者代替功能残缺的器官。随着高可靠性、低功率集成电路的发展,植入式电子系统的能源供给方式的多样化,无毒性生物相容性等性能优良的生物材料研究的深入,以及显微外科手术水平的不断提高,使得植入式电子系统得到飞速的发展。
植入式电子系统在微电子方面研究的关键技术主要有:
1)植入式天线的设计技术。主要是解决效率与天线微型化之间的矛盾;
2)rf射频电路的设计技术。
射频电路是植入体内部分与体外部分通信的关键电路;
4)植入式系统的能量供给技术。
5)微弱信号的提取技术。
生物信号都是微弱信号,而且往往存在着背景噪音都很强大的情况;
6)一些前沿的数字信号处理技术的应用。
比如利用人工神经网络技术与线性预测技术来通过脑电实时控制多自由度的假肢的研究,以及基于小波变换的语音信号处理技术应用于人工耳蜗等;7)植入式电子系统的制作与封装技术。主要研究的是如何利用生物相容性优良的生物材料来对集成电路进行封装,这样既能保证植入到体内的系统不会对生命体造成危害,也能保证其能在人体环境中长期稳定地工作。
1.3生物芯片
生物芯片是上世纪80年代提出的,最初指的是分子电子器件。试图把生物活性分子或有机功能分子进行组装,构建一个微功能的单元以实现信息的获取、存储、处理和传输等功能,来研制仿生信息处理系统和生物计算机。上世纪90年代以来,其概念发生了变化。
生物芯片指的是集成了数目巨大的生命信息,可以进行各种生物反应,具有多种操作功能、可以对dna/rna分子、活体细胞、蛋白分子乃至人体软组织等进行快速并行分析和处理的微器件,简称之为片上的缩微实验室。
其材料的选择很广泛,可以用半导体工业中常用的硅还可以用如玻璃、陶瓷或塑料等其他材料。目前已有多种生物芯片出现,而最具代表性的是基因芯片,聚合酶链扩增反应(pcr)、毛细管电泳等芯片。
生物芯片的技术主要是依赖于分子生物学、微加工与微电子等三方面技术的进步和发展,它是将生命科学研究中所涉及的许多分析步骤,利用微电子、微机械、化学、物理和计算机等技术,使样品检测、分析过程能够连续化、集成化、微型化和自动化。
2、结语
本文对与微电子技术密切相关的生物医学电子学的七个重要领域中的三个进行了介绍,综述了这些领域的基本研究问题,一方面着重讨论了微电子技术在这些领域中起的关键作用、最新的研究水平和发展方向,另一方面也讨论了生物医学的发展对微电子技术起的巨大推进作用。
随着微电子技术与生物医学的进一步发展,这两者的相互作用将越来越大,微电子技术的发展将为生物医学带来巨大的变革,同样生物医学也将会给微电子技术的创新提供崭新的思路。
0引言
随着计算机技术的普及，到1975年世界上第一只晶体管的诞生，特别是近年来封装技术的发展，微电子封装技术在国民经济中的作用越来越突出，甚至，微电子封装技术越来越成为衡量国民经济发展的一项重要指标，在这样的时代背景之下，对于微电子封装技术的研究变得尤为重要。
1微电子封装技术的世纪回顾
微电子封装技术有着悠久的历史渊源，其起源、发展、革新都是伴随着ic产业的发展而不断变化的。可以说，有一种ic的出现，就会伴随着一代微电子封装技术的发展。最早的微电子封装技术出现在60年代、70年代，这一时期是比较小规模的微电子封装技术。随后，在80时年代，出现了smt，这一技术的发展极大的推动了计算机封装技术的发展。基于微电子封装技术的不断革新，经过微电子技术行业专业人员历时多年的研究，开发出了qfp、pqfp等，不但解决了较高i/olsi的技术封装问题，而且与其他的技术合作，使得qfp、pqfp成为微电子封装的主导型技术。近年来，微电子封装技术又有了新的发展，新的微电子封装技术，不仅仅具有传统裸芯片的全部优良性能，而且这种新型的微电子封装技术，突破了传统的微电子封装技术的阻碍，使得ic达到了“最终封装”的境界，是微电子封装领域的一大发展。
随着科学技术的不断发展，微电子封装行业也在进行着前所未有的变革，为了增加微电子产品的功能，达到提高电子产品的性能和可靠性以及降低成本的需求，现正在各类先进封装技术的基础上，进一步向3d封装技术发展，特别是近年来，微电子封装领域的专家学者们，正在研究由原来的三层封装模式向一层封装的简洁模式过渡。在不久的将来，随着科学技术的进一步发展，微电子封装技术还将继续在新的领域并借助高科技的助力向更加多元与开阔的方向发展。
2ic的进展及对微电子封装技术提出的新要求
随着时代的进步和科学技术的发展，各行各业对于电子产品的技术要求更高，在目前的领域之中，无论是信息技术产业，还是汽车行业及交通运输行业，以及关系到国家安全的军事、航空航天行业，都对微电子封装技术提出了更高水平的要求。特别是当下pc机以及通讯信息产业的高速发展，对于微电子封装技术的要求越来越高。为了满足这些关系国计民生的行业的要求，微电子封装技术领域的革新变得刻不容缓。因此，基于以上的时代背景，美国半导体工业协会于制定并且发表了帮奥体技术未来发展的宏伟蓝图，为我们探索半导体行业指明了方向，铺垫了新的里程。
微电子封装技术的发展是伴随着ic技术的发展而不断革新的，这就要求在微电子封装领域的技术革新时要考虑芯片的问题，因为一块芯片的质量、体积、直接关乎微电子封装技术的`成败。因此，对于芯片的特征尺寸问题要格外留心，努力增加芯片的晶体管数以及集成度，保证芯片的性能达到最优化。在设计开发微电子封装技术的时候，要将芯片的开发与微电子封装技术的研究作为一个整体的有机系统去考量，只有这样，我们才能在开发芯片的过程中充分考虑到微电子封装技术，又能够在研究微电子封装技术的同时，对于芯片的要求提出更加准确细致的描述，从而能够提升工作效率。同时，也要注重对于新的技术的应用，比如现在较为流行的3d技术，就可以应用于芯片的制作和微电子封装技术的开发之中，从而能够更加灵活的安排各个零件的功能单元，优化连线布局，使得芯片的性能更加优良，使得微电子封装技术的发展迈上一个新的台阶。
3微电子封装技术几个值得注意的发展方向
回顾微电子封装技术的发展，我们可以看到微电子封装技术在历史的潮流之中随着时代的发展不断革新，并对当下国民经济的发展产生了越来越重要的影响。在裸芯片以及fc正成为ic封装产业的发展方向的当下情景之中，大力发展fc的工艺技术以及相关的材料，促进微电子封装技术从二维向三维方向发展，是当下微电子封装技术应该值得注意的发展方向。
3.1裸芯片及fc正成为ic封装产业的发展方向
裸芯片以及fc在未来的十年内将成为一个工业标准，微电子封装技术在这种科技的助力之下，将从有封装、少封装向无封装的方向发展。并且，在当下的科技环境之中，利用smt技术，可以将裸芯片以及fc直接复制到多层基板上，这样不但芯片的基板面积小，而且制作成本也很小，对于微电子封装技术来说，在科技领域无疑是一大进步。但是，在目前的科技领域之中，裸芯片以及fc仍然有很多的缺陷，比如fc裸芯片在很大的程度上还没有解决测试以及老化筛选等问题，在目前的科技方面，还难以解决一些技术上的疑难问题，还难以达到真正kgd芯片的标准。但是，随着科学技术的发展，一些新的技术应运而生，比如csp芯片，不仅仅具有封装芯片的一切优点，而且又具有fc裸芯片的所有长处，所以，csp芯片可以较为全面的进行优化与筛选，能够成为真正意义上的kgd芯片。
3.2大力发展fc的工艺技术及相关材料
微电子封装技术要想能够在未来的科技发展领域之中占有一席之地，大力发展fc芯片的工艺技术变得刻不容缓。在当下的科技领域之中，fc的工艺技术主要包括了芯片凸点的形成技术以及fcb互联焊接技术和芯片下的填充技术等等。芯片凸点技术主要是在原有芯片的基础上形成的，形成这一芯片的技术需要重新在焊接区域内进行布局，形成一个又一个的凸点。其中，形成凸点的方法主要有物理和化学两种。物理方法包括电镀法、模板焊接法以及热力注射焊接法，而化学的凸点形成法相对来说就比较单一，在下的微电子封装领域的应用还不是那么广泛。fc互联焊接法也是在当下的微电子封装领域应用比较广泛的一种方法，具体的操作方法较为复杂，一般来说，是将au通过打球而形成的钉头凸点涂抹到基层金属焊接区域之中，这种金属焊接区域之中，往往会涂油导电胶状物，我们再通过加热的办法对这些胶状物进行凝固处理，从未能够使得这些凸点和基板金属焊接区域能够粘贴紧密，形成牢固的连接。这种方法制作成本比较低廉，在熟悉了制作流程之中，制作的过程也比较简单，因此，这一工艺在微电子封装领域的应用较为广泛。此外，芯片下填充技术作为微电子封装产业的一大组成部分，在技术的研发层面也面临着巨大的挑战。
3.3微电子封装从二维向三维立体封装发展
3d技术的发展与普及，带给了微电子封装技术以极大的革新，在3d技术的助力之中，微电子封装技术从二维空间向三维空间迈进，使得微电子封装技术产品的密度更高、性能更加优良，信号的传输更加方便快捷，可靠性更高，但是，微电子封装技术从二维走向三维，却使得微电子封装技术的成本节省了不少。在当下的微电子封装技术领域之中，实现3d微电子封装的途径大体上来说，主要有以下几种类型：埋置型3d结构、源基板型3d结构，叠装型3d结构。这三种3d微电子封装技术在当下的科技微电子封装领域之中已经开始广泛应用并且作用于经济领域之中，相信，在不久的将来，3d微电子封装技术将成为封装领域的一大趋势。
4结语
ic的发展促进了微电子封装技术的不断革新，同时，微电子封装技术领域的创新性研究也作用于ic产业，促进了它的变革与发展。相信，在不久的将来，微电子封装技术在新的技术的推动下，还会取得一系列的更加显著的成绩，但是如何将新型技术与微电子封装技术实现完美融合，以及微电子封装技术在应用的过程当中出现的问题如何解决，这一些都需要微电子封装领域的专家和学者做出不懈的努力和艰苦卓绝的探索。
参考文献
[1]2.0指令对微电子封装材料的要求及对策[j].新材料产业，（11）.
[2]孙道恒，高俊川，杜江，江毅文，陶巍，王凌云.微电子封装点胶技术的研究进展[j].中国机械工程，（20）.
微电子器泮是由芯片和封装通过封装工艺组合而成，因此，封装是微电子器件的两1-基本组成部分之一，封装为芯片提供信号和电源的互连，提供散热通路和机械、环境猓护。随着微电子技术的发展，微电子器件的高频性能、热性能、可靠性和成本等越来越受封装性能的制约。因此，封装对于器件相当于人的皮肤、手脚对于本，是人体的基本组成部分，而不是过去人们所说的衣服对于人的作用，因为衣服对于人来说主要是环境保护(冷热风雨)和装饰。
这点更可从mpu(微处理器)和asic(专用集成电路)的发展中看出，对于mpu几乎是一代新产品需要一种新封装。早期的mpu如8086,引出端数为40,可以用dip(双列直插式封装到386时，引线数为80,就需要用pga(针栅阵列)。当发展到586时，引线数为377，又要闬于便携式计算机，则只能用bga(焊球阵列)了。由此可知，封装业必须和管芯制造业(圆片制造业)同步发展。
我国应积极地发展微电子封装业圆片加工是成批进行，而封装则需对管芯逐个地加工。如一个6英寸、月投10000片，成品率为94%的圆片加工厂，若其管芯面积平均为3mm-’，则将年产管芯6亿个左右。这样，一^圆片加工厂就需年产2亿彳、管芯的封装厂3仑，或年封1c3亿个的封装厂2个予以支撑。因此，若国内要建10条左右则需要新增像目前三菱一四通那样的封装厂12万片的圆片厂，封装产量将增加一倍以上。
另外，一个圆片制造厂(cp8英寸，特怔尺寸矣0.25(0^1)的投资需10多亿美元，它所需要的支撑技术和设备要求高。而一个封装厂的.投资一般为5000万到1亿美元，投资额比圆片制造厂小得多，建设快，投资回收快。而封装中的多数工序如粘片、引线键合等都是逐个进行的，所需劳动力和场地多。无论nec、三菱或摩托罗拉在中国投资的集成电路厂都是从封装厂开始的。台湾和东南亚地区发展微电子产业也都是以封装厂开始积累资金的。因此，从投资策略上应从1c封装厂开始。国内如苏州开发区、宁波开发区、上海浦东开发区都特别重视集成电路封装业的发展，宁波市还专门成立了微电子封装开发区。
集成电路封装业的发展，还可促进1c设计业的发展和带动一批1c封装业的支撑行业。如果我们设计的集成电路，国内不能生产出圆片或国内不能封装，都要拿到国外去加工，这会使研制周期加长，利润减少。封装业的发展还可带动模塑料、引线框架、金丝、粘接剂、模具及封装设备等制造业，而这些行业在国内都是有一定基础的。
京津地区、长江三角洲和珠江三角洲地区发展对外加工型的封装业也十分有利。因为微电子封装所用的芯片和封装后的成品一般体积都很小，而目前国际上有些芯片的封装加工周期，从圆片入境到封装、测试分类后包装出口一般只有48~72小时。
因此，要求国际交通方便，进出关时间短。前述地区的交通有较好的保证。另外，相对于芯片制造业，封装业环猓处理投资较少，这对于上述人口密集地区也是有利的。国内现有的封装技术基础较好，封装技术和封装设备的生命周期也相对比前工序的长，投资风险也相对较少。因而我国应积极发展微电子封装业。早期的封装发展主要受军工和宇航需要的驱动，经费以政府和军方的资助为主;目前封装的发展主要是由商品市场的需求推动与各公司出资为主。在中国的经营主体过去是国营工厂，目前已转变为外资独资、合资、私营、国营同时存在，但已以外资、合资和私营为主。
在经营模式上，过去的微电子企业是综合式的，小而全或大而全，从设计、圆片制造、封装测试样样俱全;目前多数已分离成设计、圆片制造和封装测试三业鼎立，封装已成为独立的微电子产业。各类封装在封装总量中所占的份额(%)随时间的变化如表6所示。由该表可知，通孔插入式封装dip的份额在不断减少。sop的份额近五年内将稳定在55%以上，再加上qfp、bga、csp和“其他”中的plcc等，表面安装封装csmp)占80%以上;bga和csp虽增长率很大，但因基数低，所占份额并不大。由于中国是世界上最大的消费类电子信息产品的生产国之一，因此也是最大的消费类微电子产品的消耗国之一，有人估计我国的集成电路消粍量约占世界总产量的20%以上，而这些电路的自给率很低。虽然中国封装了58.8]乙块1c，比的41.5亿块增面阵列式器件如bga、csp的出现在一定程度上缓解了间距不断变小在时间上的应力，但在未来，器件的引脚间距仍肯定继续朝着不断减小的方向发展，因而在未来，导电肢仍将是锡铅焊接材料的一个强有力的竞争者。
高密度基板技术
随着电子系统不断向高密度、高速度方向发展，现有基板制备技术已经无法满足技术要求，高密度基板技术应运而生。高密度基板的典型要求如下：
线宽/线距：75/75微米
微通孔尺寸：200微米
传统基板制备技术显然无法达到这样的要求。在通孔方面，现已经发展出激光钻孔、光掩模腐蚀等通孔技术，且这三种技术都获得了一定程度的产业应用。
目前高密度基板技术在数字摄像机、通讯和计算机等领域已获得了相当程度的应用，且应用范围正不断扩大。与此同时为进一步提高系统的密度，将被动元器件集成于基板制造过程中的技术也已经步入研究开发阶段，在不久的将来有望在一定的范围内获得市场应用。
总结
电子封装、组装的发展主要可以概括为高密度、高速度、和环保。在器件封装方面，bga、csp和倒装焊接技术将是未来内的发展主流。基板方面，高密度基板的市场占有率将稳步提高，集成了被动元器件的高密度基板有望在某些领域进入市场。在基板互连方面，无铭焊接估计会很快进入市场，但无铅焊接和传统共晶锡铅焊料预计会在较长的时间内处于共存状态。
中国的封装、组装业正处于高速发展阶段，且已经初具规模。在此情况下，通过加强电子封装、组装领域的研究开发，增强研究、服务机构和产业之间的交流和协作，必定可以极大地推动中国的封装、组装业的迅速发展，完成产业从量向质的转变。