新三板半导体之封装：技术落后盈利差

2020-06-06 12:12

封装是半导体制造的后道工序，简单点说，就是把芯片包装起来。

封装是指把芯片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便与其它器件连接。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的粉尘杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降甚至电气功能失效。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。

现代电子封装包含的四个层次：零级封装——半导体制造的前工程，芯片的制造，晶体管互连 7－500 纳米；一级封装——半导体制造的后工程，芯片的封装，通常的封装是指一级封装，封装体内互连 20－500 微米；二级封装——在印刷线路板上的各种组装，基板上互连 100－1000 微米；三级封装——手机等的外壳安装，仪器设备内互连 1000 微米。

根据封装材料分类，可分为金属封装体（约占 1％）：外壳由金属构成，保护性好、但成本高，适于特殊用途；陶瓷封装体（约占 2％）：外壳由陶瓷构成，保护性好、但成本高，适于特殊用途；塑料封装体（约占 93％）：由树脂密封而成，成本低，占封装体的 90％以上，被广泛使用。

20 世纪 70 年代为通孔插装器件时代。主流的封装形式为通孔器件和插入式器件，包括 DIP（双列直插式）和 PGA（针栅阵列），器件的电气和机械联接分别通过机械接触和波峰焊接来实现。由于这类插装器件要求具备高对准度，但是又受到当时的工作条件所限，使得封装速率始终难以提高。

20 世纪 80 年代出现了 SMT （表面贴装技术）。以 PLCC（塑料有引线片式载体）和 QFP（四边引线扁平封装）为代表，与传统的插装式不同，集成电路是通过将一些细微的引线贴装在 PCB 板上，其电气特性得到了提高，并且生产的自动化程度与 70 年代相比有了大幅的提升。此外，它还具有密度高、引线节距小、成本低和适于表面安装的优点。

20 世纪 90 年代为 BGA （球栅阵列封装）和 CSP（芯片尺寸封装）时代。在这个时期，集成电路规模飞速发展，引线间距不断减小，以至于到后来在工作过程中达到技术所能支撑的极限。在这种情势下，BGA 的出现在很大程度上解决了遇到的问题。它以面阵列、焊球凸点为 I／O 引脚，大大提高了封装的密度，进入了爆炸性发展时期。

第四代封装技术在 21 世纪逐步涌现出来，以高度集成化、小型化为主要特征，以 FOWLP、SIP、3DTSV 为主要代表，在凸点技术和瞳孔技术的基础上，进一步提升封装系统的高性能对集成化。