摘要：本文評價了系統(tǒng)封裝技術的研發(fā)歷程,探討了這種封裝的特性。同時指出了在實際應用中一種具有代表性的成果。

關鍵詞：系統(tǒng)封裝；過程；特性

1 引言

微電子封裝對集成電路(IC)產(chǎn)品的體積、性能、可靠性質量、成本等都有重要影響，IC成本的40％是用于封裝的，而IC失效率中超過25％的失效因素源自封裝。實際上，封裝已成為研發(fā)高性能電子系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)及制約因素，全球領先的整合器件制造商IDM在高密度、高可靠封裝技術方面秣馬厲兵，封裝被列入重點研發(fā)計劃正處于如火如茶之中。另外，支持發(fā)展速度的硅IC應用所需的無源元件的用量也越來越大，其典型值超過1：10，在一些移動終端(手機、筆記本電腦、個人數(shù)字助理PDA、數(shù)碼相機等)產(chǎn)品中，無源元件和有源器件(芯片為主)之比約為50：1，甚至可達100：1，其成本占元器件總額的三分之一左右，無源元件以龜阻器和電容器為主，一部典型的GSM手機內(nèi)含500多個無源元件，占電路板面積的50％，而且有30-50％的焊點與此有關。著名的摩爾定律仍長期有效，芯片功能發(fā)展強勁，凸現(xiàn)出無源元件的集成化發(fā)展緩慢，IC的各種封裝布線設計及制作技術同樣適用于無源元件集成，并可將小型化、集成化的無源元件封裝在統(tǒng)一的封裝結構中。為此，很多IDM和封裝承包商積極推出新一代SIP(System in a package，系統(tǒng)封裝或稱其為封裝內(nèi)系統(tǒng))技術及其產(chǎn)品，期望以此彌補SOC(System on a chip，片上系統(tǒng))芯片的某些缺陷，推進在一個封裝內(nèi)的無源元件集成化，促進新世紀進入一個各類元器件的大集成時代。

2 關于SIP的內(nèi)涵概念

封裝就是將具有一定功能的芯片(die，芯�；蚍Q籽芯、管芯)，置人密封在與其相適應的一個外殼殼體中，形成一個完善的整體，為芯片提供保護，并保障信號和功率的輸入與輸出，同時，將芯片工作時產(chǎn)生的熱量散發(fā)到外部環(huán)境，確保器件能在所要求的外界環(huán)境及工作條件下穩(wěn)定可靠地運行，盡管封裝形成千差萬別，且不斷發(fā)展，但其生產(chǎn)過程大致可分為晶圓切片、芯片置放裝架、內(nèi)引線鍵合(電氣互連)、密封等幾十個階段。國內(nèi)外IDM和封裝業(yè)界對究竟什么是SIP的內(nèi)涵概念頗有爭議，從不同角度作了很多探索，至今看法不一，各執(zhí)一詞，目前尚未統(tǒng)一成十分嚴格的表征，其技術方案相繼被披露出來。簡言之，SIP技術的研發(fā)者和評價者大致有以下多種對SIP內(nèi)涵概念的表述：

●SIP是基于SOC的一種新封裝技術，將一個或多個裸芯片及可能的無源元件構成的高性能模塊裝載在一個封裝外殼內(nèi)， 包括將這些芯片層疊在一起，且具備一個系統(tǒng)的功能。

●SIP將多個IC和無源元件封裝在高性能基板上，可方便地兼容不同制造技術的芯片，從而使封裝由單芯片級進人系統(tǒng)集成級。

●SIP是在基板上挖凹槽，芯片鑲嵌其中，可降低封裝體厚度，電阻、電容、電感等生成于基板上方，最后用高分子材料包封。常用的其板材料為FR-4、LCP(Liquid Crystal Polymer)。低溫共燒多層陶瓷LTCC、Qsprey Metal Al/SiC顆粒增強金屬基復合材料等。

●SIP在一個封裝中密封多個芯片，通常采用物理的方法將兩個或多個芯片重疊起來，或在同一封裝襯底上將疊層一個挨一個連接起來，使之具有新的功能。

●SIP可實現(xiàn)系統(tǒng)集成，將多個IC以及所需的分立器件和無源元件集成在一個封裝內(nèi)，包括多個堆疊在一起的芯片，或將多個芯片堆疊整合在同一襯底上，形成的標準化產(chǎn)品，可以象普通的器件一樣在電路板上進行組裝。

●SIP為一個封裝內(nèi)集成了各種完成系統(tǒng)功能的電路芯片，是縮小芯片線寬之外的另一種提高集成度的方法，而與之相比可大大降低成本和節(jié)省時間。

●SIP實際上是多；S片封裝MCP或芯片尺寸封裝CSP的演進，可稱其為層疊式MCP，堆疊式CSP，特別是CSP因生產(chǎn)成本低，將成為最優(yōu)的集成無源元件技術，0201型片式元件也可貼放在較大CSP下方，但SIP強凋的是該封裝內(nèi)包含了某種系統(tǒng)的功能。

●SIP也就是多芯片堆疊的3D封裝內(nèi)系統(tǒng)(System-in-3D package)集成，在垂直芯片表面的方向上堆疊，互連兩塊以上裸芯片的封裝，其空間占用小，電性能穩(wěn)定，向系統(tǒng)整合封裝發(fā)展。

●SIP將混合集成的無源元件封裝于四面引線扁平封裝QFP或薄微型封裝TSOP的封裝中，可有效地減少印刷電路板的尺寸，提高組裝密度。

●SIP可嵌裝不同工藝制作IC芯片，以及內(nèi)嵌無源元件，甚至光器件和微機械電子系統(tǒng)MEMS，提供緊湊而性能優(yōu)異的功能產(chǎn)品給用戶。

●SIP通過各功能芯片的裸管芯及分立元器件在同一襯底的集成，實現(xiàn)整個系統(tǒng)功能，是一種可實現(xiàn)系統(tǒng)級芯片集成的半導體技術。

●SIP是指通過多芯片及無源元件(或無源集成元件)形成的系統(tǒng)功能集中于一個單一封裝內(nèi)，構成一個類似的系統(tǒng)器件。

●當SOC的特征尺寸更小以后，將模擬、射頻和數(shù)字功能整合到一起的難度隨之增大，有一種可選擇的解決方案是將多個不同的裸芯片封裝成一體，從而產(chǎn)生了系統(tǒng)級封裝。

以上表述多方面明確了SIP的內(nèi)