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高密度電子封裝的進展和發展趨勢
電子封裝是連接半導體芯片和電子系統的一道橋梁，隨著半導體產業的飛速發展及其向各行業的迅速滲透，電子封裝已經逐步成為實現半導體芯片功能的一個瓶頸，電子封裝因此在近二三十年內獲得了巨大的發展，并已經取得了長足的進步。
今日的電子封裝不但要提供芯片萬事保護，同時還要在一定的成本不滿足不斷增加的性能、可靠性、散熱、功率分配等功能。電子封裝的設計和制造對系統應用正變得越來越重要，電子封裝的設計和制造從一開始就需要從系統入手以獲得*的性能價格比。原來一些僅用于前道的工藝已經逐步應用與后道封裝，且呈增長趨勢。
電子封裝發展的驅動力主要來源于半導體芯片的發展和向市場需要，可以概括為如下幾點：速度及處理能力的增加是需要更多的引腳數，更快的時鐘頻率和更好的電源分配。
市場需要電子產品有更多功能，更長的電池壽命和更小的幾何尺寸。電子器件和電子產品的需要量不斷增加，新的器件不斷涌現。
市場競爭日益加劇 芯片制造業的發展和電子產品的市場需要將zui終決定電子封裝的發展趨勢 更小、更薄、更輕 性能更好、功能更強、能耗更小 可靠性更好 更符合環保要求 更便宜 電子封裝的發展和趨勢
電子封裝的發展主要經歷了以下四個階段
70年代：通孔安裝器件、插入式器件 70年代器件的主流封裝形式為通孔器件和插入器件，以DIP(dual in line)和PGA
(Pin grid array)為代表；器件分別通過波峰焊接和機械接觸實現器件的機械和電學連接。由于需要較高的對準精度，因而組裝效率較低，同時器件的封裝密度也較低。
80年代：表面安裝器件 80年代出現了表面安裝技術，器件通過回流技術進行焊接，由于回流焊接過程中焊錫熔化時的表面張力產生自對準效應，降低了對貼片精度的要求，同時回流焊接代替了波峰焊，也提高了組裝良品率。此階段的器件封裝類型緊PLCC(QFJ)和QFP為主，由于采用四面引腳，因而也很大強度上提高了封裝和組裝的密度。 90年代中前期：BGA 90年代隨著器件引腳和增加及對封裝、組裝亮度的要求，出現了球柵陣列式封裝BGA。典型的BGA以有機襯底（如BT）代替了傳統封裝內的引線框架，且通過多層板布線技術實現焊點在器件下面的陣列平面分布，既減輕了引腳間距不斷下降在貼裝上面所遇到的阻力，同時又實現了封裝、組裝密度的大大增加，因而很快獲得了大面積的推廣且在產業中的應用急劇增長。
90年代后期：倒裝焊接FC和芯片尺寸封裝CSP倒裝焊接技術在IBM公司在60年代引入，開始使用的是銅凸點，后發展為在芯片上制備高鉛焊料凸點再將芯片正面朝下直接貼在陶瓷襯底上，使用回流焊接實現多個焊點的一次性組裝。既大大提高了生產效率（當時的金絲球焊機焊接速度較慢），同時由于引線電阻小，寄生電容小，因而獲得了優異的性能特別是高頻性能。但由于價格和工藝復雜性等原因，該技術一直未獲得廣泛使用。由于芯片和有機襯底的熱膨脹系數差別很大，因而早期該技術僅僅用于陶瓷襯底。80年代IBM公司發明了底層填充技術，采用底層填充料充芯片和襯底之間的間隙，從而大大地增加了由芯片和襯底膨脹系數失配所產生的熱疲勞焊點壽命，同時也使得低成本的倒裝焊接組裝技術成為可能。目前在計算機、通信等領域倒裝焊接技術已經獲得了相當程度的應用，并且正呈高速增長趨勢。
倒裝焊接雖然具有優勢的性能和近乎理想的封裝密度，但仍然存在一系列的問題長期未能獲得很好的解決，如芯片測試、老化、已知好芯片、返修等，應而其應用仍受到很大的限制；而與此同時另一技術CSP開始出現，并很快發展成為90年代以來zui引人注目的封裝形式。該封裝形式估計很快成為封裝形式的主流并將在很長的一段時期內點據統治地位。根據IPC定義，CSP為封裝面積不大于芯片面積150％的封裝形式，CSP已經發展超出100種不同的形式，其中zui典型的是micro-BGA,器件與PCB板的連接與BGA相同，為焊錫球陣列，而內部芯片到BGA基板的連接既可以采用線焊技術，也可以采用倒裝焊接技術。由于CSP既具有一般封裝器件的易于操作、測試、返修等特點，同時又在一定程度上具有倒裝焊接器件的高密度和優異高頻性能等特點，因而成為BGA和倒裝焊接之間的中間產品，預期在很大的一段時間內將成為器件封裝形式的主流。
90年代后期，電子封裝進入超高速發展時期，新的封裝形式不斷涌現并獲得應用，除倒裝焊接和芯片尺寸封裝以外，出現了多種發展趨勢，封裝標準化工作已經嚴重滯后，甚至連封裝領域名詞的統一都出現困難，以下對部分形式作一簡介：
多芯片封裝: 將多個芯片封裝在統一器件內，從而實現更高的封裝密度
三維迭層封裝: 芯片經過減薄后沿Z方向疊起來封裝在同一個器件內。芯片之間通過線焊或倒裝焊形式連接。該技術特別是在存儲器件中已經獲得一定范圍的應用。
單封裝系統SIP: 如多芯片模塊MCM：將多個具有不同功能的芯片封裝在同一個器件內，以形成一個完整的系統或子系統功能：微電子機械系統MEMS：將微電子器件和應用微電子技術制備的如傳感器、執行器等封裝在同一模塊中以形成系統功能；微光機電系統MEOMS)：除微子機械外，進一步將光學系統集成進來。
SOC：將整個系統的功能*集成在同一個半導體芯片上。
隨著芯片封裝密度的不斷提高，被動元器件和基板逐漸成為阻礙密度和性能提高的壁壘，因而帶動了被動元器件如電阻、電容等的發展。其發展歷史及趨勢和主動元器件相仿，也經歷了從通孔組裝到表面安裝到1維陣列并正向平面陣列方向發展。 隨著封裝、組裝的發展，晶片級、 芯片級、組裝級、系統級的界線已經逐漸模糊。原來一些僅僅用于晶片級的技術已經開始用于封裝和組裝級。 目前熱點和發展趨勢 在封裝、組裝業高速發展的背景下，以下幾點尤為引人注目 底層填料 無鉛焊接 導電膠 高密度基板 底層填料 底層填料原來僅僅用于較大芯片的倒裝焊接應用，以增加焊點的熱疲勞壽命。現在已經被大量應用于CSP器件中，用以增強焊點抵抗機械應力、振動、沖擊等能力。 底層填料主要分為流動型和
無流動型。流動型通過毛細管現象將底層填料吸入芯片與基板之間的空隙之中，然后使用熱或光進行固化。從材料角度要求其熱膨脹系數盡可能與焊錫材料相近,玻璃化轉變溫度高、揚氏模量大、離子雜質少、防潮性好、與芯片、鈍化層材料、基板材料、阻焊材料等有良好的粘合強度；從工藝角度來中看，要求填充速度快、具有充小空隙的能力、固化時間短，固化后無填料不均勻沉淀等。
1996年，美國Georgia Institute of Technology 的C.P.Wong教授首先發表了他們的無流動型底層填料方面的結果。引起研究和產業界的廣泛關注，度迅速成為熱點研究領域。該材料集助焊劑和底層填料功能與一身，在回流過程中焊接和固化過程一次完成（也可以在回流焊接后低于焊接錫熔點的溫度完成zui終固化）。由于工藝過程比流動型的底層填料要簡單得多，因而可以大大降低生產成本并提高生效率。 無論是流動型還是無流動型的底層填料，一經固化，器件一般無化返修，這一特性從某種程度上限制了底層填料在產業的應用。近年來在可返修底層填料方面已經取得了很好的進展，現已經開發出在化學可返修、熱學可返修、熱塑型底層填料等樣品。預期相應產品在短期內會逐步走向市場。 無鉛焊料 由于PbSn共晶焊料中含有有害健康和環境的鉛元素，因而焊料的無鉛化一直是電子工業廣泛關注的一個問題。雖然禁鉛幾經起落，但隨著環境保護意識的不斷增強及市場競爭的不斷的加劇，無鉛焊接正離我們越來越近。
價格、性能：到目前為止，以有很多無鉛焊料體系得到了充分的研究，但從性能價格比方面仍然沒有任何材料可以和傳統錫鉛晶焊料相比。
助焊劑：現有助焊劑種類很多，新的產品仍在不斷涌現，但幾乎所有體系皆是按照錫鉛共晶焊料設計并優化的。新的焊料體系對助焊劑必定是提出新的要求。同時今后無鉛焊料很可能出現多種焊料體系共存的局面，這更加加大了助焊劑開發的難度。
元器件、基板、焊接設備：目前的無鉛焊料體系一般都比共晶錫鉛材料的熔點高。由于現在絕大多數器件為塑料封裝器件，焊接溫度的提高對器件的抵抗熱應力和防潮性能必定提出更高的要求；同時焊接設備也會產生一定影響。
導電膠：導電膠焊接由于具有一系列的優點如成本低廉、焊接溫底低、不含鉛、可以實現很小的引腳間距等，因而近二十年一直頗受關注，并且導電膠焊料在某些領域已獲得了很好的運用。在無鉛化方面，導電膠至少是共晶錫鉛的一個可能的替代方案。而在小引腳間距方面，對于錫鉛體系，如間距小于0.5毫米，對貼片機的精度要求就將明顯增高，而對更小的引腳間距，焊接的良品率可能明顯下降。雖然由于平面陣列式器件如BGA,CSP的出現在一定程度上緩解了間距不斷變小在時間上的應力，但在未來，器件的引腳間距仍肯定繼續朝著不斷減小的方向發展，因而在未來，導電膠任將是錫鉛焊接材料的一個強有力的競爭者。
高密度基板技術：隨著電子系統不斷向高密度、高速度方向發展，現有基板制備技術已經無法滿足技術要求，高密度基板技術應運而生。高密度基板的典型要求如下：線寬/線距，75/75微米焊盤尺寸，150-200微米 微通孔尺寸，200微米傳統基板制備技術顯然無法達到這樣的要求。在通孔方面，現已經發展出激光鉆孔、光掩模腐蝕等通孔技術，且這三種技術都獲得了一定程度的產業應用。
目前高密度基板技術在數字攝像機、通訊和計算機等領域已獲得了相當程度的應用，且應用范圍正不斷擴大。與此同時為進一步提高系統的密度，將被動元器件集成于基板制造過程中的技術也已經步入研究開發階段，在不久的將來有望一定的范圍內獲得市場應用。 總結 電子封裝、組裝的發展主要可以概括為高密度、高速度、和環保。在器件封裝方面，BGA,CSP和倒裝焊接技術將是未來10年內的發展主流：基板方面，高密度基板的市場有率將穩步提高：集成了被動元器件的高密度基板有望在某些領域進入市場：在基板互連方面，無鉛焊接估計會很快進入市場，但無鉛焊接和傳統共晶錫鉛焊料預計會在較長的時間內處于共存狀態。
中國的封裝、組裝業正處于高速發展階段，且已經初具規模，這一情況下，通過加強電子封裝、組裝領域的研究開發，增強研究、服務機構和產業之間的交流和協作，必定可以極大地推動中國的封裝、組裝業的迅速發展，完成產業從量向質的轉變。