简析主要封装技术类型的变迁史

　　1947 年，美国电报电话公司（AT&T）贝尔实验室发明了第一个晶体管，开启了电子封装时代。

　　20 世纪 50 年代，封装外壳以3个引脚的晶体管外形 （Transistor Outline，T0） 金属-玻璃封装外壳为主，之后发展为各类陶瓷、塑料封装外壳。

　　1958 年，美国TI公司推出了世界上第一个集成电路，由此催生了多引脚封装外壳的出现。

　　20 世纪 60年代，出现了双列直插封装 （ Dual In-line Package， DIP）型陶瓷-金属引脚封装，其引脚数量基本为4~64个；到了70年代，DIP 已成为中小规模IC 封装的系列主导形式。随着塑封 DIP 的出现，这种封装在大量使用的民品中被广泛使用。

　　20 世纪 70 年代，IC 技术飞速发展，在一个硅片上可集成2^11 ～ 2^16个元器件，出现了大规模集成电路 （Large Scale Integration，ISI）。此时，元器件集成度大幅增加，芯片尺寸不断扩大。

　　20 世纪 80 年代，随着表面贴装技术（SMT）的出现，与之相应的各类表面贴装元器件 （ Surface Mount Component/Device， SMC/SMD）封装技术日益成熟，如无引脚陶瓷片式载体 （Leadless Ceramic Chip Carrier， LCCC）、塑料有引线片式载体 （Plastic Leaded Chip Carrier， PLCC）和四面引线扁平封装 （ Quad Flat Package， QFP）等于80年代初已实现标准化批量生产。随着环氧树脂材料性能的不断提升，使得IC 的封装密度进一步提高，引脚节距越来越小，成本降低，更适于批量规模生产；塑料四面引线扁平封装 （ Plastic Quad Flat Package，POFP）成为 80 年代IC 的主导封装类型，其I/O引脚数最多可达240个。同时，用于SMT的中、小规模 IC 及 I/O 引脚数少的LSI 芯片采用小外形封装 （Small Outline Package， SOP），成为 DIP的“变形”封装形式。

　　20 世纪80 年代至90年代，随着 IC 特征尺寸的减小及集成度的提高，芯片尺寸不断增大，IC 发展到超大规模集成电路 （Very Large Seale Integration Cireuit， VLSI）阶段，在一个硅片上可集成2^16～2^22个元器件，其 I/O引脚数达到数百个，甚至上千个。原有的 QFP 及其他类型的电子封装已经无法满足封装VLSI 的要求，IC 封装引脚由周边排列型发展成矩阵分布型，如针栅阵列 （Pin Grid Array， PGA）封装和球栅阵列 （Ball Grid Array， BGA）封装。

　　20 世纪90年代，美国开发出微型球栅阵列（uBCA）封装，日本开发出芯片尺寸封装 （Chip Scale Pakage， CSP），这两种封装的实质是相同的，其封装面积与芯片面积之比不大于1.2，因此 CSP 解决了芯片小而封装大的根本矛盾。CSP 可分为引线框架型 （Lead Frame Type）封装、硬质中介转接层型 （Rigid Interposer Type）封装、软质中介转接层型 （Flexible Interposer Type）封装、圆片级封装（ Wafer Level Package）。同时，倒装芯片 （Flip Chip， FC）技术的使用，再次引发了IC封装技术的更迭。

　　进入21 世纪，随着半导体技术逐渐逼近硅工艺尺寸的极限，半导体技术进入“后摩尔定律” 时代，从过去着力于圆片制造工艺技术节点的推进，转向系统级设计制造封装技术的创新，先进封装技术得到了空前发展。出现于 20 世纪末的多芯片组件（Multi-Chip Module， MCM）封装、系统级封装 （System in Package， SiP）、三维立体（3 Dimension，3D）封装和芯片尺寸封装等技术快速发展，并被广泛应用。同时，系统级芯片 （System on Chip， SoC）封装、微机电系统 （Micro Electro Mechanical System， MEMS）封裝、硅通孔 （Through Silicon Via，TSV）技术、凸点制作（Bumping）、表面活化室温连接 （Surface AcivatedBonding， SAB） 等技术实现了新的突破，并已实现批量生产。

　　封装技术及外形的发展紧跟半导体芯片制造技术的进程，每一代芯片均有与之相匹配的封装技术与外形。21世纪以来，先进封装技术得到了快速发展，如圆片级（Water Level）封装、芯片级（Chip Level）封装、板级（Board Level）封装和系统级（Syslern Ievel）封装等。随着电子器件朝着短、小、轻、薄，且功能更多、集成度更高的方向发展，电子封装在半导体产业中的重要性显得愈发突出。

　　编辑：黄飞