技術(shù)前沿：讓我們來談一談封裝

摘要：半導(dǎo)體的生產(chǎn)流程由晶圓制造、晶圓測(cè)試、芯片封裝和封裝后測(cè)試組成。半導(dǎo)體封裝是指將通過測(cè)試的晶圓按照產(chǎn)品型號(hào)及功能需求加工得到獨(dú)立芯片的過程。雖然看起來似乎是一道簡(jiǎn)單的工序，然而具有創(chuàng)新性的半導(dǎo)體封裝卻決定著半導(dǎo)體發(fā)展的未來，同時(shí)也將會(huì)是企業(yè)取得成功的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

世界各地的人都有節(jié)日送禮的習(xí)慣。每年的這個(gè)時(shí)候，送禮的人都會(huì)花費(fèi)心思用彩紙或絲帶將禮物精心的包裝起來。雖然我們?cè)诎�裝禮品時(shí)不遺余力，煞費(fèi)苦心，但其中的禮品卻往往遠(yuǎn)比外觀重要得多。

然而，對(duì)于半導(dǎo)體的封裝而言卻不會(huì)出現(xiàn)同樣的情況。

事實(shí)上，研發(fā)全新且富有創(chuàng)意的方法來封裝我們的尖端技術(shù)對(duì)于半導(dǎo)體的未來發(fā)展而言至關(guān)重要。

以醫(yī)療保健電子產(chǎn)品為例，無論是針對(duì)患者護(hù)理而設(shè)計(jì)的專業(yè)組件還是可穿戴式的個(gè)人健身設(shè)備，這些突破性電子產(chǎn)品中所包含的電路元件必須封裝在比以往更小的空間內(nèi)，同時(shí)還不能影響其性能和可靠性。半導(dǎo)體產(chǎn)品的封裝必須要覆蓋并保護(hù)內(nèi)部電路元件，并且能允許外部連接的訪問以及提供針對(duì)某些應(yīng)用的環(huán)境感測(cè)能力。

在醫(yī)院環(huán)境中，X射線、計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）和超聲設(shè)備均要求具備極高的分辨率，以便幫助醫(yī)療專家獲取較為清晰的內(nèi)部組織影像，而例如CT掃描等大型數(shù)字圖像則需要在通過1000s通道時(shí)迅速的將單獨(dú)的像素從模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，同時(shí)盡可能的減少失真。因此，我們?cè)趯⑾喈?dāng)數(shù)量的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）通道封裝到特定空間時(shí)還要保證其能夠提供相應(yīng)的性能。通常來說，單個(gè)或幾個(gè)實(shí)用的高速ADC無法處理大型CT數(shù)字圖像所需的全部數(shù)據(jù)，同時(shí)也沒有足夠的空間來將多個(gè)分離的ADC彼此相鄰放置。針對(duì)這種情況，德州儀器（TI）的工程師提出了一種創(chuàng)新型的解決方案，即創(chuàng)建兩個(gè)或四個(gè)堆棧，每個(gè)堆棧由64個(gè)ADC通道組成，從而使得通常只能容納64個(gè)通道的空間較多可以容納256個(gè)ADC通道。

這種封裝技術(shù)被稱為第三維應(yīng)用，雖然聽起來并不復(fù)雜，但是其實(shí)際的操作卻面臨著許多挑戰(zhàn)。例如，當(dāng)我們封裝的IC越密集時(shí)，它們之間互相干擾的可能性就會(huì)越大。同時(shí)我們還需要解決ADC有效散熱的問題，因?yàn)榉庋b內(nèi)的溫度升高將會(huì)影響到器件的性能。

當(dāng)涉及到外部傳感器時(shí)，封裝就會(huì)變得更具挑戰(zhàn)性。在大多數(shù)情況下，集成電路（IC）可以被安全的包在其封裝內(nèi)，但外部傳感器卻必須暴露于外界環(huán)境中，以為醫(yī)療環(huán)境提供高度可靠的信息。面臨這些挑戰(zhàn)，TI在其較新的白皮書中提供了各種示例，同時(shí)介紹了獨(dú)特的封裝技術(shù)解決方案。

試圖在更小的空間內(nèi)保持相同的性能所要面臨的挑戰(zhàn)不勝枚舉，而正是出于這種原因，封裝領(lǐng)域的創(chuàng)新才是取得成功的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

對(duì)可穿戴式個(gè)人健身設(shè)備而言，問題的側(cè)重點(diǎn)不再是大量的數(shù)據(jù)處理，而是要在保持低成本的同時(shí)較大限度地減少尺寸和重量。例如在智能手表中，IC封裝必須以較小的體積容納電子組件，以免設(shè)計(jì)出的手表過于龐大或笨重。通常而言，針對(duì)此類應(yīng)用的傳統(tǒng)封裝高度為0.4—0.5毫米，而TI的工程師已經(jīng)成功的研發(fā)出了高度僅為0.15毫米的PicoStar™封裝，并且計(jì)劃進(jìn)一步將高度降低至0.1毫米以下。PicoStar可以被嵌入到印刷電路板中，如此一來，設(shè)計(jì)人員就能夠在空間受限的設(shè)計(jì)中為IC或傳感器留出額外的層。此外，TI還可以提供能夠集成PicoStar封裝和其它系統(tǒng)級(jí)組件的MicroSiP™（封裝內(nèi)的微系統(tǒng)）。我們需要像PicoStar和MicroSiP這樣的創(chuàng)新，以便讓未來的可穿戴式個(gè)人健身設(shè)備更加美觀典雅。

封裝在醫(yī)療應(yīng)用中未來5至10年的發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)讓人為之振奮。隨著技術(shù)的進(jìn)步，也許電路板上IC的封裝已經(jīng)不再是一個(gè)難題，取而代之的是研究假肢或皮膚粘附性電子產(chǎn)品上的IC封裝方法。此外，我們還必須在封裝的領(lǐng)域中不斷開拓創(chuàng)新，使封裝與生物相容性材料進(jìn)行結(jié)合，從而讓人體不再對(duì)這些電子產(chǎn)品產(chǎn)生不良反應(yīng)或排斥。

德州儀器的工程師所研發(fā)的IC正在不斷的改善著人們的生活方式。就如同我們?cè)诠?jié)日期間包裝和拆開禮品一樣，這種創(chuàng)新型的封裝本身就是一種禮物，用于包裝、保護(hù)并且實(shí)現(xiàn)那些正在改變世界的技術(shù)。

相關(guān)閱讀:

• ...2016/05/30 10:16·技術(shù)前沿：今日的創(chuàng)新如何改變無人駕駛的未來
• ...2015/04/23 17:29·技術(shù)前沿：利用觸覺反饋模擬觸摸感受
• ...2015/04/02 16:39·技術(shù)前沿：TI加快GaN技術(shù)的推廣應(yīng)用
• ...2015/03/06 10:58·技術(shù)前沿：開創(chuàng)第四次工業(yè)革命
• ...2015/02/12 10:05·技術(shù)前沿：為什么智能藍(lán)牙在工業(yè)應(yīng)用中意義重大
• ...2014/09/18 16:34·技術(shù)前沿：生物傳感技術(shù)引領(lǐng)健康生活