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先进封装技术的发展趋势先进封装技术的发展趋势

摘要：先进封装技术不断发展变化以适应各种半导体新工艺和材料的要求和挑战。在半导体封装外部形式变迁

的基础上，着重阐述了半导体后端工序的关键一封装内部连接方式的发展趋势。分析了半导体前端制造工艺的

发展在封装技术卜的反映。提出了目前和可预见的将来引线键合作为半导体封装内部连接的主流方式与高性能

俪成本的倒装芯片长期共存，共同和硅片键合应用在SiP、MCM、3D等新型封装当中的预测。1 半导体封装外

部形式的变迁半导体前端制造工艺不断缩小的线宽、更高的集成密度、更大的硅片尺寸在后端封装上体现为封

装的输入／输出数目不断增加，体积逐渐缩小和同一封装内的芯片数目持续增长。半导体的封装形式经历了从

初期双列直插式

摘摘要要：先进封装技术不断发展变化以适应各种半导体新工艺和材料的要求和挑战。在半导体封装外部形式变迁的基础上，着

重阐述了半导体后端工序的关键一封装内部连接方式的发展趋势。分析了半导体前端制造工艺的发展在封装技术卜的反映。提

出了目前和可预见的将来引线键合作为半导体封装内部连接的主流方式与高性能俪成本的倒装芯片长期共存，共同和硅片键合

应用在SiP、MCM、3D等新型封装当中的预测。

1 半导体封装外部形式的变迁半导体封装外部形式的变迁

半导体前端制造工艺不断缩小的线宽、更高的集成密度、更大的硅片尺寸在后端封装上体现为封装的输入／输出数目不断增

加，体积逐渐缩小和同一封装内的芯片数目持续增长。半导体的封装形式经历了从初期双列直插式(DIP：Dual In-line

Package)到四边扁平封装(QFP：Quad Flat Package)，再到针格阵列(PGA：Pin Grid Array)、球格阵列(BGA：Ball Grid

Array)和盘格阵列(LGA：Land Grid Array)，直至各种形式的芯片尺寸封装(CSP：Chip Scale／Size Package)和硅片级封装

(WLP：Wafer Level Package)的发展过程(见图1)。在这一发展过程中，半导体封装的输入／输出由初的沿封装两边的线性排

列扩展为沿四边的排列，再进一步发展到封装的整个表面内的二维阵列。封装作为保证集成电路终电气、光学、热学和机械

性能的关键环节，随着芯片输入／输出密度不断加大、速度不断加快的趋势，技术难度不断提高，在半导体制造成本中所占的

比例逐渐增加，已经成为制约半导体工业发展的瓶颈之一。

2 半导体封装内部连接方式的发展趋势半导体封装内部连接方式的发展趋势

半导体封装内部芯片和外部管脚以及芯片之间的连接起着确立芯片和外部的电气连接、确保芯片和外界之问的输入／输出畅通

的重要作用，足整个后端封装过程中的关键。封装的内部连接方式主要包括传统的引线键合(Wire Bonding)以及新必的倒装芯

片(F1ip Chip)和硅片键合(Wafer Bonding)。

2．．1 引线键合引线键合

引线键合以金属引线的两端分别与芯片和管脚键合而形成电气连接(见图2)。引线键合从初应用到现在已经有50年的历史，是

为成熟、应用为广泛的封装内部连接方式。

2．．2 倒装芯片倒装芯片

倒装芯片在芯片表面预先放置焊球(Bump)，翻转后面对面和封装焊接在一起(见图3)。倒装芯片代表着封装输入／输出数目不

断增加，内部连接性能要求越来越高的形势下，电气连接由引线向焊球发展的趋势。这种趋势在封装以外的其它应用层次上

(例如印刷线路板和芯片)也得到了充分的反映。

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