2.1 概述

2.1.1 封装的基本概念

封装（Package），是把集成电路装配为芯片最终产品的过程，简单地说，就是把Foundry生产出来的集成电路裸片（Die）放在一块起到承载作用的基板上，把引脚引出来，然后固定包装成为一个整体。封装具有保护芯片、增强电热性能、方便整机装配的重要作用。

封装把硅片上的电路引脚，用导线接引到外部接头处，以便于其他器件连接。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电器性能下降。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB（印制电路板）的设计和制造，因此它是至关重要的。

衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近1越好。

从工厂出来的硅片是一块块从晶圆上切割下来的，如果不进行封装，既不方便运输、保管，也不方便焊接、使用，而且硅片一直暴露在外也会受到空气中的杂质和水分以及射线的影响，造成损伤从而导致电路失效或性能下降。

以双列直插式封装（Dual In-line Package，DIP）为例，如图2.1所示简单示意出其封装的过程。晶圆上划出的裸片，经过检测合格后，将其紧贴安放在起承托固定作用的基底上（基底上还有一层散热良好的材料），再用多根金属线把裸片上的金属接触点（Pad，焊盘）跟外部的引脚通过焊接连接起来，然后埋入树脂，用塑料管壳密封起来，形成芯片整体。

衡量因素有以下几点：

（1）芯片面积与封装面积之比为提高封装效率，尽量接近1∶1。

（2）引脚要尽量短以减少信号延迟，引脚间的距离尽量远，以保证信号互不干扰，提高性能。

（3）基于散热的要求，封装越薄越好。

封装主要分为DIP（双列直插）和SMD（贴片封装）两种。从结构方面，封装经历了最早期的晶体管TO（如TO89、TO92）封装发展到了双列直插封装，随后由Philip公司开发出了SOP小外形封装，以后逐渐派生出SOJ（J形引脚小外形封装）、TSOP（薄小外形封装）、VSOP（甚小外形封装）、SSOP（缩小型SOP）、TSSOP（薄的缩小型SOP）及SOT（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电路）等。从材料介质方面，包括金属、陶瓷、塑料，很多高强度工作条件需求的电路，如军工和宇航级别仍有大量的金属封装。

从封装发展角度来看，封装结构变化趋势为从TO→DIP→PLCC→QFP→BGA→CSP；封装材料变化趋势为金属、陶瓷→陶瓷、塑料→塑料；引脚形状变化趋势为长引线直插→短引线或无引线贴装→球状凸点；装配方式将从通孔插装向表面组装、直接安装方向发展。

2.1.2 电子封装的三个级别

谈到微电子封装，首先我们要叙述一下三级封装的概念。一般说来，微电子封装分为三级，如图2.2所示。所谓一级封装就是在半导体圆片裂片以后，将一个或多个集成电路芯片用适宜的封装形式封装起来，并使芯片的焊区与封装的外引脚用引线键合（WB）、载带自动键合（TAB）和倒装芯片键合（FCB）连接起来，使之成为有实用功能的电子元器件或组件。一级封装包括单芯片组件（SCM）和多芯片组件（MCM）两大类。应该说，一级封装包含了从圆片裂片到电路测试的整个工艺过程，即我们常说的后道封装，还要包含单芯片组件（SCM）和多芯片组件（MCM）的设计和制作，以及各种封装材料，如引线键合丝、引线框架、装片胶和环氧模塑料等内容。这一级也称芯片级封装。二级封装就是将一级微电子封装产品连同无源元器件一同安装到印制板或其他基板上，成为部件或整机。这一级所采用的安装技术包括通孔安装技术（THT）、表面安装技术（SMT）和芯片直接安装技术（DCA）。二级封装还应该包括双层、多层印制板、柔性电路板和各种基板的材料、设计和制作技术。这一级也称板级封装。三级封装就是将二级封装的产品通过选层、互连插座或柔性电路板与母板连接起来，形成三维立体封装，构成完整的整机系统，这一级封装应包括连接器、叠层组装和柔性电路板等相关材料、设计和组装技术。这一级也称系统级封装。所谓微电子封装是个整体的概念，包括了从一级封装到三级封装的全部技术内容。在国际上，微电子封装是一个很广泛的概念，包含组装和封装的多项内容。微电子封装所包含的范围应包括单芯片封装（SCP）设计和制造、多芯片封装（MCM）设计和制造、芯片后封装工艺、各种封装基板设计和制造、芯片互连与组装、封装总体电性能、机械性能、热性能和可靠性设计、封装材料、封装工模夹具以及绿色封装等多项内容。