摘 要： 本文概述了微電子封裝技術(shù)的發(fā)展歷史和多芯片組件(MulttchlpModule)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程，介蛔了MCM技術(shù)的基本內(nèi)容和發(fā)展現(xiàn)狀，并分析預(yù)測(cè)了未來(lái)微電子封裝的發(fā)展趨勢(shì)。

    關(guān)鍵詞： 微電子封裝；多芯片組件(MCM)技術(shù)

    1 微電子封裝的發(fā)展歷史

    在某種意義上，電子學(xué)近幾十年的歷史可以看作是逐漸小型化的歷史，推動(dòng)電子產(chǎn)品朝小型化過(guò)渡的主要?jiǎng)恿κ窃骷图呻娐稩C的微型化。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，器件的速度和延遲時(shí)間等性能對(duì)器件之間的互連提出了更高的要求，由于互連信號(hào)延遲、串?dāng)_噪聲、電感電容耦合以及電磁輻射等影響越來(lái)越大，由高密度封裝的IC和其他電路元件構(gòu)成的功能電路己不能滿足高性能的要求。人們己深刻認(rèn)識(shí)到，無(wú)論是分立元件還是IC，封裝已成為限制其性能提高的主要因素之一。目前電子封裝的趨勢(shì)正朝著小尺寸、高性能、高可靠性和低成本方面發(fā)展。

    所謂封裝是指將半導(dǎo)體集成電路芯片可靠地安裝到一定的外殼上，封裝用的外殼不僅起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)電熱性能的作用，而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁，即芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過(guò)印制板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。因此，封裝對(duì)集成電路和整個(gè)電路系統(tǒng)都起著重要的作用。芯片的封裝技術(shù)已經(jīng)歷了幾代的變遷，從DIP、PQFP、PGA、BGA、CSP到MCM，技術(shù)更先進(jìn)，芯片面積與封裝面積之比越來(lái)越趨近于1，適用頻率更高，耐溫性能更好，引腳數(shù)增多，引腳間距減小，可靠性提高，使用更加方便。

    80年代被譽(yù)為“電子組裝技術(shù)革命”的表面安裝技術(shù)(SMT)改變了電子產(chǎn)品的組裝方式。SMT已經(jīng)成為一種日益流行的印制電路板元件貼裝技術(shù)，其具有接觸面積大、組裝密度高、體積小、重量輕、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，既吸收了混合IC的先進(jìn)微組裝工藝，又以價(jià)格便宜的PCB代替了常規(guī)混合IC的多層陶瓷基板，許多混合IC市場(chǎng)己被SMT占領(lǐng)。隨著IC的飛速發(fā)展，I／O數(shù)急劇增加，要求封裝的引腳數(shù)相應(yīng)增多，出現(xiàn)了“高密度封裝”，90年代，在高密度、單芯片封裝的基礎(chǔ)上，將高集成度、高性能、高可靠性的通用集成電路芯片和專用集成電路芯片ASIC在高密度多層互連基板上用表面安裝技術(shù)(SMT)組裝成為多種多樣的電子組件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)，由此而產(chǎn)生了多芯片組件(MCM)11[1]。在通常的芯片印刷電路板(PCB)和表面安裝技術(shù)(SMT)中，芯片工藝要求過(guò)高，影響其成品率和成本；印刷電路板尺寸偏大，不符合當(dāng)今功能強(qiáng)、尺寸小的要求，并且其互連和封裝的效應(yīng)明顯，影響了系統(tǒng)的特性；多芯片組件將多塊未封裝的裸芯片通過(guò)多層介質(zhì)、高密度布線進(jìn)行互連和封裝，尺寸遠(yuǎn)比印刷電路板緊湊，工藝難度又比芯片小，成本適中。因此，MCM是現(xiàn)今較有發(fā)展前途的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式，是微電子學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大變革技術(shù)，對(duì)現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、通訊業(yè)等領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生重大影響。

    2 多芯片組件技術(shù)的基本特點(diǎn)

    多芯片組件是在高密度多層互連基板上，采用微焊接、封裝工藝將構(gòu)成電子電路的各種微型元器件(IC裸芯片及片式元器件)組裝起來(lái)，形成高密度、高性能、高可靠性的微電子產(chǎn)品(包括組件、部件、子系統(tǒng)、系統(tǒng))。它是為適應(yīng)現(xiàn)代電子系統(tǒng)短、小、輕、薄和高速、高性能、高可靠性、低成本的發(fā)展方向而在多層印制板(PCB)和表面安裝技術(shù)(SMT)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新一代微電子封裝與組裝技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成的有力手段。

    多芯片組件已有十幾年的歷史，MCM組裝的是超大規(guī)模集成電路和專用集成電路的裸片，而不是中小規(guī)模的集成電路，技術(shù)上MCM追求高速度、高性能、高可靠性和多功能，而不象一般混合IC技術(shù)以縮小體積重量為主。典型的MCM應(yīng)至少具有以下特點(diǎn)[2]：

   (1)MCM是將多塊未封裝的IC芯片高密度安裝在同一基板上構(gòu)成的部件，省去了IC的封裝材料和工藝，節(jié)約了原材料，減少了制造工藝，縮小整
機(jī)／組件封裝尺寸和重量。

   (2)MCM是高密度組裝產(chǎn)品，芯片面積占基板面積至少20％以上，互連線長(zhǎng)度極大縮短，封裝延遲時(shí)間縮小，易于實(shí)現(xiàn)組件高速化。

   (3)MCM的多層布線基板導(dǎo)體層數(shù)應(yīng)不小于4層，能把模擬電路、數(shù)字電路、功率器件、光電器件、微波器件及各類片式化元器件合理有效地組裝在封裝體內(nèi)，形成單一半導(dǎo)體集成電路不可能完成的多功能部件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)。使線路之間的串?dāng)_噪聲減少，阻抗易控，電路性能提高。

   (4)MCM避免了單塊IC封裝的熱阻、引線及焊接等一系列問(wèn)題，便產(chǎn)品的可靠性獲得極大提高。

   (5)MCM集中了先進(jìn)的半導(dǎo)體IC的微細(xì)加工技術(shù)，厚、薄膜混合集成材料與工藝技術(shù)，厚膜、陶瓷與