微电子封装与组装技术概述

1.微电子封装的分级

封装工程始于集成电路芯片制成之后，包括集成电路芯片的粘贴固定、互连、封装、密封保护、与电路板的连接、系统组合，直到最终产品完成之前的所有过程。图1-1为封装分级示意图。

图1-1 封装分级

（1）第一层次（Level 1或First Level）该层次又称为芯片层次的封装（Chip Level Packaging），是指把集成电路芯片与封装基板或引脚架（Lead Frame）之间的粘贴固定、电路连线与封装保护的工艺，使之成为易于取放输送，并可与下一层次组装进行连接的模块（组件Module）元件。

（2）第二层次（Level 2或Second Level）将数个第一层次完成的封装与其他电子元器件组成一个电路卡（Card）的工艺。

（3）第三层次（Level 3或Third Level）将数个第二层次完成的封装组装成的电路卡组合在一个主电路板（Board）上，使之成为一个部件或子系统（Subsys-tem）的工艺。

（4）第四层次（Level 4或Fourth Level）将数个子系统组装成为一个完整电子产品的工艺过程。

在芯片上的集成电路元器件间的连线工艺也成为零级层次（Level 0）的封装，因此封装工程也可以用五个层次区分。(www.xing528.com)

因此封装工程是跨学科及最佳化的工程技术，因此知识技术与材料的运用有相当大的选择性。例如，混合电子电路（Hybrid Microelectronic，HM）是连接第一层次与第二层次技术的封装方法。芯片直接组装（Chip-On-Board，COB）与研发中直接将芯片粘贴封装（Direct Chip Attach，DCA）省略了第一层封装，直接将集成电路晶片粘贴、互连到属于第二层次封装的印制电路板上，以使产品更能符合“轻、薄、短、小”的目标，随着新型工艺技术和材料不断的进步，封装工程的形态也呈现多样化，因此，封装技术的层次区分并没有统一的、一成不变的标准。

2.一级微电子封装技术

一级封装是从硅圆片上制作的集成电路（Integrated Circuit，IC）芯片开始，并随着时间的推移，不断跟随着IC芯片技术的发展由低级向高级发展。在每个不同的发展时期，都出现了与该时期IC芯片发展相配套的封装形式，成为各个封装时代的代表与标志。在20世纪五六十年代是晶体管外形封装（TO）的时代，20世纪70年代是双排直插式封装（DIP）的时代，20世纪80年代则是方形扁平式封装（QFP）的时代，20世纪90年代封装向着更高层次的球栅阵列封装/芯片尺寸封装（BGA/CSP）迈进。到了2l世纪，其不仅迎来了CSP/FC的时代，并继续向系统级封装（SIP）发展。这种一级封装是针对芯片的，目的是为了使IC芯片在使用过程中能更好地起到电源及信号分配的功能，并且起到散热、机械支撑和自身保护等作用。伴随着微电子产品向小型化、便携式、多功能化、高可靠性以及低成本化的发展，一级封装形式已成为微电子研究领域最活跃的一环。一级封装技术涉及了从硅圆片制作的半导体芯片（俗称前道工艺）开始到后道封装工艺完成的整个过程。

3.二级微电子封装技术

二级微电子封装技术也称板级封装，是指将一级封装产品、各种类型的表面组装元件或表面组装器件（SMC或SMD）及芯片安装到基板上，构成一个完整的功能部件或整机的过程。二级封装一般包括通孔插装技术（Through Hole Technolo-gy，THT）、表面组装技术（Surface Mounted Technology，SMT）和芯片直接安装技术三种形式。二级封装涉及到各类印制电路板（PCB）基板、柔性印制电路板及其设计、制作与检测技术、印制模板的制作、各种IC芯片的粘接互连材料与技术等。在二级封装中，THT的比重越来越少，取而代之的是使用SMT和DCA技术。

4.三级微电子封装技术

三级微电子封装技术又称系统级封装，是将二级封装的各个插板（卡）或柔性印制电路板通过互连插座与母板材料连接起来，从而形成密度更高、功能更多、结构更加复杂的三维立体封装形式。一般完成的是一个完整整机系统的功能。涉及到母板的设计、制作与测试，连接器和柔性印制电路板材料，与各种二级封装插板的安装及整个系统的测试技术等。