長(zhǎng)風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)積極發(fā)展國(guó)內(nèi)微電子封裝業(yè)論文
微電子器泮是由芯片和封裝通過封裝工藝組合而成，因此，封裝是微電子器件的兩1-基本組成部分之一，封裝為芯片提供信號(hào)和電源的互連，提供散熱通路和機(jī)械、環(huán)境猓護(hù)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微電子器件的高頻性能、熱性能、可靠性和成本等越來越受封裝性能的制約。因此，封裝對(duì)于器件相當(dāng)于人的皮膚、手腳對(duì)于本，是人體的基本組成部分，而不是過去人們所說的衣服對(duì)于人的作用，因?yàn)橐路?duì)于人來說主要是環(huán)境保護(hù)(冷熱風(fēng)雨)和裝飾。
這點(diǎn)更可從MPU(微處理器)和ASIC(專用集成電路)的發(fā)展中看出，對(duì)于MPU幾乎是一代新產(chǎn)品需要一種新封裝。早期的MPU如8086,引出端數(shù)為40,可以用DIP(雙列直插式封裝到386時(shí)，引線數(shù)為80,就需要用PGA(針柵陣列)。當(dāng)發(fā)展到586時(shí)，引線數(shù)為377，又要闬于便攜式計(jì)算機(jī)，則只能用BGA(焊球陣列)了。由此可知，封裝業(yè)必須和管芯制造業(yè)(圓片制造業(yè))同步發(fā)展。
我國(guó)應(yīng)積極地發(fā)展微電子封裝業(yè)圓片加工是成批進(jìn)行，而封裝則需對(duì)管芯逐個(gè)地加工。如一個(gè)6英寸、月投10000片，成品率為94%的圓片加工廠，若其管芯面積平均為3mm-’，則將年產(chǎn)管芯6億個(gè)左右。這樣，一^圓片加工廠就需年產(chǎn)2億彳、管芯的封裝廠3侖，或年封1C3億個(gè)的封裝廠2個(gè)予以支撐。因此，若國(guó)內(nèi)要建10條左右<則需要新增像目前三菱一四通那樣的封裝廠12萬片的圓片廠，封裝產(chǎn)量將增加一倍以上。
另外，一個(gè)圓片制造廠(cp8英寸，特怔尺寸矣0.25(0^1)的投資需10多億美元，它所需要的支撐技術(shù)和設(shè)備要求高。而一個(gè)封裝廠的投資一般為5000萬到1億美元，投資額比圓片制造廠小得多，建設(shè)快，投資回收快。而封裝中的多數(shù)工序如粘片、引線鍵合等都是逐個(gè)進(jìn)行的，所需勞動(dòng)力和場(chǎng)地多。無論NEC、三菱或摩托羅拉在中國(guó)投資的集成電路廠都是從封裝廠開始的。臺(tái)灣和東南亞地區(qū)發(fā)展微電子產(chǎn)業(yè)也都是以封裝廠開始積累資金的。因此，從投資策略上應(yīng)從1C封裝廠開始。國(guó)內(nèi)如蘇州開發(fā)區(qū)、寧波開發(fā)區(qū)、上海浦東開發(fā)區(qū)都特別重視集成電路封裝業(yè)的發(fā)展，寧波市還專門成立了微電子封裝開發(fā)區(qū)。
集成電路封裝業(yè)的發(fā)展，還可促進(jìn)1C設(shè)計(jì)業(yè)的發(fā)展和帶動(dòng)一批1C封裝業(yè)的支撐行業(yè)。如果我們?cè)O(shè)計(jì)的集成電路，國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)出圓片或國(guó)內(nèi)不能封裝，都要拿到國(guó)外去加工，這會(huì)使研制周期加長(zhǎng)，利潤(rùn)減少。封裝業(yè)的發(fā)展還可帶動(dòng)模塑料、引線框架、金絲、粘接劑、模具及封裝設(shè)備等制造業(yè)，而這些行業(yè)在國(guó)內(nèi)都是有一定基礎(chǔ)的。
京津地區(qū)、長(zhǎng)江三角洲和珠江三角洲地區(qū)發(fā)展對(duì)外加工型的封裝業(yè)也十分有利。因?yàn)槲㈦娮臃庋b所用的芯片和封裝后的成品一般體積都很小，而目前國(guó)際上有些芯片的封裝加工周期，從圓片入境到封裝、測(cè)試分類后包裝出口一般只有48~72小時(shí)。
因此，要求國(guó)際交通方便，進(jìn)出關(guān)時(shí)間短。前述地區(qū)的交通有較好的保證。另外，相對(duì)于芯片制造業(yè)，封裝業(yè)環(huán)猓處理投資較少，這對(duì)于上述人口密集地區(qū)也是有利的。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的封裝技術(shù)基礎(chǔ)較好，封裝技術(shù)和封裝設(shè)備的生命周期也相對(duì)比前工序的長(zhǎng)，投資風(fēng)險(xiǎn)也相對(duì)較少。因而我國(guó)應(yīng)積極發(fā)展微電子封裝業(yè)。早期的封裝發(fā)展主要受軍工和宇航需要的驅(qū)動(dòng)，經(jīng)費(fèi)以政府和軍方的資助為主;目前封裝的發(fā)展主要是由商品市場(chǎng)的需求推動(dòng)與各公司出資為主。在中國(guó)的經(jīng)營(yíng)主體過去是國(guó)營(yíng)工廠，目前已轉(zhuǎn)變?yōu)橥赓Y獨(dú)資、合資、私營(yíng)、國(guó)營(yíng)同時(shí)存在，但已以外資、合資和私營(yíng)為主。
在經(jīng)營(yíng)模式上，過去的微電子企業(yè)是綜合式的，小而全或大而全，從設(shè)計(jì)、圓片制造、封裝測(cè)試樣樣俱全;目前多數(shù)已分離成設(shè)計(jì)、圓片制造和封裝測(cè)試三業(yè)鼎立，封裝已成為獨(dú)立的微電子產(chǎn)業(yè)。各類封裝在封裝總量中所占的份額(%)隨時(shí)間的變化如表6所示。由該表可知，通孔插入式封裝DIP的份額在不斷減少。SOP的份額近五年內(nèi)將穩(wěn)定在55%以上，再加上QFP、BGA、CSP和“其他”中的PLCC等，表面安裝封裝CSMP)占80%以上;BGA和CSP雖增長(zhǎng)率很大，但因基數(shù)低，所占份額并不大。由于中國(guó)是世界上最大的消費(fèi)類電子信息產(chǎn)品的'生產(chǎn)國(guó)之一，因此也是最大的消費(fèi)類微電子產(chǎn)品的消耗國(guó)之一，有人估計(jì)我國(guó)的集成電路消粍量約占世界總產(chǎn)量的20%以上，而這些電路的自給率很低。雖然2000年中國(guó)封裝了58.8]乙塊1C，比1999年的41.5億塊增面陣列式器件如BGA、CSP的出現(xiàn)在一定程度上緩解了間距不斷變小在時(shí)間上的應(yīng)力，但在未來，器件的引腳間距仍肯定繼續(xù)朝著不斷減小的方向發(fā)展，因而在未來，導(dǎo)電肢仍將是錫鉛焊接材料的一個(gè)強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。
高密度基板技術(shù)
隨著電子系統(tǒng)不斷向高密度、高速度方向發(fā)展，現(xiàn)有基板制備技術(shù)已經(jīng)無法滿足技術(shù)要求，高密度基板技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。高密度基板的典型要求如下：
線寬/線距：75/75微米
焊盤尺寸：150-200微米
微通孔尺寸：200微米
傳統(tǒng)基板制備技術(shù)顯然無法達(dá)到這樣的要求。在通孔方面，現(xiàn)已經(jīng)發(fā)展出激光鉆孔、光掩模腐蝕等通孔技術(shù)，且這三種技術(shù)都獲得了一定程度的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
目前高密度基板技術(shù)在數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、通訊和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域已獲得了相當(dāng)程度的應(yīng)用，且應(yīng)用范圍正不斷擴(kuò)大。與此同時(shí)為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的密度，將被動(dòng)元器件集成于基板制造過程中的技術(shù)也已經(jīng)步入研究開發(fā)階段，在不久的將來有望在一定的范圍內(nèi)獲得市場(chǎng)應(yīng)用。
總結(jié)
電子封裝、組裝的發(fā)展主要可以概括為高密度、高速度、和環(huán)保。在器件封裝方面，BGA、CSP和倒裝焊接技術(shù)將是未來10年內(nèi)的發(fā)展主流?；宸矫妫呙芏然宓氖袌?chǎng)占有率將穩(wěn)步提高，集成了被動(dòng)元器件的高密度基板有望在某些領(lǐng)域進(jìn)入市場(chǎng)。在基板互連方面，無銘焊接估計(jì)會(huì)很快進(jìn)入市場(chǎng)，但無鉛焊接和傳統(tǒng)共晶錫鉛焊料預(yù)計(jì)會(huì)在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)處于共存狀態(tài)。
中國(guó)的封裝、組裝業(yè)正處于高速發(fā)展階段，且已經(jīng)初具規(guī)模。在此情況下，通過加強(qiáng)電子封裝、組裝領(lǐng)域的研究開發(fā)，增強(qiáng)研究、服務(wù)機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)之間的交流和協(xié)作，必定可以極大地推動(dòng)中國(guó)的封裝、組裝業(yè)的迅速發(fā)展，完成產(chǎn)業(yè)從量向質(zhì)的轉(zhuǎn)變。
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