光电子器件的封装

摘 要: 随着微电子机械系统器件和微电子集成电路的不断发展，电子封装起到了很多的作用，满足化学和大气环境的要求。随着我国四大支柱产业之微电子产业的飞速发展，电子封装，电子烧结工艺在此领域中的应用必将会有大幅度的增长。光通讯市场的发展为EMS供货商提供了机会和挑战。光电子组件的问世将推动电子组装行业进一步向纵深发展，不过，必须在降低光电子组件封装的成本前提下，才能够实现这种技术的推广应用。总之，光电子封装的前景是好的，它将成为被关注的对象并被应用于各个领域中。

关键词: 传统电子封装；光电子器件；发展前景。

1. 引言

介绍传统电子封装与光电子器件的封装及未来的发展展望等。

2. 电子封装

封装最初的定义是：保护电路芯片免受周围环境的影响（包括物理、化学的影响）。所以，在最初的微电子封装中，是用金属罐作为外壳，用与外界完全隔离的、气密的方法，来保护脆弱的电子元件。但是，随着集成电路技术的发展，尤其是芯片钝化层技术的不断改进，封装的功能也在慢慢异化。通常认为，封装主要有四大功能，即功率分配、信号分配、散热及包装保护，它的作用是从集成电路器件到系统之间的连接，包括电学连接和物理连接。目前，集成电路芯片的I/O线越来越多，它们的电源供应和信号传送都是要通过封装来实现与系统的连接；芯片的速度越来越快，功率也越来越大，使得芯片的散热问题日趋严重；由于芯片钝化层质量的提高，封装用以保护电路功能的作用其重要性正在下降。

2.1电子封装类型

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金属封装体（约占1%）：外壳由金属构成，保护性好、但成本高，适用于特殊用途（如图1）

（图一、金属封装体）

陶瓷封装体（约占2%）：外壳由陶瓷构成，保护性好、但成本高，适用于特殊用途（如图二）

（图二、陶瓷封装体）

塑料封装体（约占93%）：由塑料树脂密封而成，成本低，占封装体的90%以上，且被广泛使用（如图三）

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（图三、塑料封装体）

2.2 电子封装发展状况

国内封装产业随半导体市场规模快速增长，与此同时，IC设计、芯片制造和封装测试三业的格局也正不断优化，形成了三业并举、协调发展的格局。作为半导体产业的重要部分，封装产业及技术在近年来稳定而高速地发展，特别是随着国内本土封装企业的快速成长和国外半导体公司向国内转移封装测试业务，其重要性有增无减，仍是IC产业强项。

境外半导造商以及封装代工业纷纷将其封装产能转移至中国，近年来，飞思卡尔、英特尔、意法半导体、英飞凌、瑞萨、东芝、三星、日月光、快捷、国家半导体等众多国际大型半导体企业在上海、无锡、苏州、深圳、成都、西安等地建立封测基地，全球前20大半导体厂商中已有14家在中国建立了封测企业，长三角、珠三角地区仍然是封测业者最看好的地区，拉动了封装产业规模的迅速扩大。另一方面，国内芯片制造规模的不断扩大，也极大地推动封装产业的高速成长。为了降低成本，近年来许多封测企业选择中西部地区新建工厂。英特尔成都封测厂拥有国际最先进的晶圆预处理流程技术，制造周期可缩短30%～50%，英特尔全球50%以上的处理器都出自成都工厂。一部分集成器件制造商及封测代工企业将产能转移至中西部地区，这种趋势将会持续数年。

3. 光电子器件的封装

3.1 光电子封装技术的发展阶段

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电子封装技术的发展是伴随着器件的发展而发展起来的，一代器件需要一代封装，它的发展史应当是器件性能不断提高、系统不断小型化的历史。电子器件的小型化、高性能化、多功能化、低成本化等要求将继续推动着电子封装技术向着更高的性能发展，纵观近几年的电子封装产业，其发展趋势如下： 1.电子封装技术继续朝着超高密度的方向发展，出现了三维封装、多芯片封装(MCP)和系统级封装(SIP)等超高密度的封装形式。 2.电子封装技术继续朝着超小型的方向发展，出现了与芯片尺寸大小相同的超小型封装形式--圆晶级封装技术(WLP)。 3.电子封装技术从二维向三维方向发展，不仅出现3D-MCM，也出现了3D-SIP等封装形式。 4.电子封装技术继续从单芯片向多芯片发展，除了多芯片模块(MCM)外还有多芯片封装(MCP)、系统级封装(SIP)及叠层封装等。 5.电子封装技术从分立向系统方向发展，出现了面向系统的SOC(片上系统)、SOP和SIP等封装形式。 6.电子封装技术继续向高性能、多功能方向发展，高频、大功率、高性能仍然是发展的主题。

当电子工业的许多方面开始出现下滑的时候, 一个新的领域--光电子产业已显露出新的亮点，光学通讯市场的增长对EMS供应商提供了新的机遇和挑战。光电子器件是光学元件和电子电路相结合的一类器件，它包括有源元件、无源元件以及构成光通路的互连，光电子封装就是将这些光电元件与原来的电子封装集成起来，形成一个新的模块，这个模块可以看成是一个特殊的多芯片模块，其I/O数很低、芯片尺寸很小。光电子封装的一个主要问题是高的数字速度和低的光信号转化率，另一个主要问题是光功能件的集成。对于光电封装来讲，对材料性能的理解非常必要，光电封装可能在封装中包含复杂基板，另外光电封装还需要复杂的设计系统，它必须包含系统所需的光、电、热、机的设计能力，尤其是热设计，这是由于光电器件可能对工作参数敏感，如波长，实际上为了使光元件能工作在一特定的波长下常对其进行温度调节，这就需要在封装内有一致冷器，并具有适当的散热功能，将来的光电器件封装密度更高，工作速度更快，这更加重了光电封装的热问题，因此光电子封装在光电子工业中相当的重要。

3.2 光电子器件和模块的封装工艺

光电子器件、组件和模块在封装过程中涉及到的工艺按照封装工艺的阶段流程和程序，可以具体细分为： 驱动及放大芯片（IC）封装：这类封装属于普通微电子封装工艺。这类封装的主要形式 有

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小外形塑料封装（SOP 或 SOIC）；塑料有引线封装（PLCC）、陶瓷无引线封装（LCCC）；方形扁平封装（QFP）球栅阵列封装（BGA）以及芯片尺寸封装（CSP 或 uBGA）。 裸芯片（Die）封装：这类封装包括各种 IC 及半导体发光和接收器件，主要形式有：板载芯片（COB）；载带自动键合（TAB）；倒装芯片（Flip Chip）等

4.结论

20世纪的电子封装业经历了史无前例的变革，从70年代的通孑L插装到目前的三维系统封装，一代一代不断向前，它对军事电子装备乃至整个人类的生活均产生了深远的影响。在进入21世纪的今天，随着电子工业的进一步发展，人们必将迎来电子封装技术的第四次发展浪潮--系统级封装。电子封装技术不仅面临着更大的机遇和挑战，也孕育着更为广阔的发展空间。光电子封装也将为将来实现光通信发挥重要的作用。

参考文献

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