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蔡坚*，贾松良
清华大学微电子学研究所jamescai@tsinghua.edu
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课程结构
本课程共32学时， 教师：蔡坚副教授
贾松良教授
上课26学时。
参观工厂：2‾3学时，一次 课堂讨论及准备：3‾4学时：（SiP&SOC，失效实例分析） 成绩
作业 开卷考试
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课程内容
本课程将面向当前发展迅速的微电子封装及电子组装制造产业，介绍微电子封装的基本概念及封装的基本工艺，兼顾传统的集成电路封装和先进的封装技术，同时介绍当前发展很快的无铅焊接技术、三维封装、MEMS 封装等研究和开发热点，课程还将介绍封装的选择、设计和封装可靠性及失效分析。
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Lecture 1 绪论：课程概述、封装基本概念、封装功能及发展趋势 Lecture 2 传统集成电路封装技术：传统封装技术流程介绍 Lecture 3 互连技术：一级封装的互连技术 Lecture 4 倒装焊技术：倒装焊技术的发展
Lecture 5～6 新型封装技术：焊球阵列封装和芯片尺寸封装、圆片级和三维封装技术、微机电系统的封装 Lecture 8 课堂讨论/参观
Lecture 9、10 电子组装制造：电子组装的发展趋势、二级封装的基本技术、PCB板及封装基板基本制造工艺
Lecture 11 封装中的材料：微电子封装材料、电子产品无铅化以及绿制造
Lecture 12、13 微电子封装设计 Lecture 14 封装可靠性
Lecture 15 微电子封装中的失效分析
Lecture 16 课堂讨论/参观
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教材与参考资料
教材：
《微电子封装技术》讲义、电子教案 主要参考资料: （讲义p. 121）
R.R.Tammula等编著，微电子封装手册，贾松良等译校，电子郑祖康
工业出版社，2001.8
C.Y Chang, S.M.Sze, ULSI Technolony, chapter10, McGraw-Hill, 1995
王先春、贾松良等，集成电路封装试验手册，电子工业出版
社，1992
庄奕琪主编：微电子器件应用可靠性技术，电子工业出版社，
1996
M.C.Pecht，et al，Electronic Packaging Materials and Their
Properties, CRC Press.1999 ……
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为什么开设本课程？
1.封装是半导体三大产业之一：IC 设计；芯片制造；封装测试。 在目前中国，封装测试业的产值已占整个半导体产值的70%以上。IC设计业, 13%
芯片制造
noetv
业, 17%
封装测试业, 70%
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2.微电子封装是器件的基本组成部分：
芯片＋封装→器件
（封装工艺）
传统集成电路，封装的成本相对较低；但是在某些器件中，封装成本已接近器件成本的1/2；在MEMS/微系统中，封装可能比芯片制造更加困难，成本可能上升为70%～90%；封装已经成为新器件商业化的瓶颈。3.器件失效中，约有1/3与封装有关。
器件破坏性物理分析（DPA）试验中的不合格品，约有1/2与封装有关。
虚幻竞技场20078
4.封装技术是一门
综合性、多学科的高技术
涉及：材料、力学、电子、热学、可靠性等
从产业的角度出发，需要多学科交叉的综合人才。
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快速增长期－半导体产业的投资在迅速增加
2002年～2003年6月：中国半导体产业合同投资额1250亿元(已完成投资450亿元)
新建投产、在建、拟建6英寸以上IC圆片厂项目22个，总投资额125.3亿美元。
新建、在建、拟建半导体封装测试项目约10个，总投资额30亿美元。
新设立设计企业约300家，包括：Motorola、IBM、Canon、TI、Philips、Infineon等国际大公司在华设立研究院或合资设计公司，投资总额已超过15亿人民币。
中国的半导体产业
10
投资来源的多样化：
国家、地方政府、企业、私营企业、社会集资
48.5%
66.8
137.7“九五”
52.4%58.9112.3“八五”10%0.88“七五”外资投资比其中外资(亿元)投资额(亿元)时期11中国的半导体市场
除美、日以外的第三大信息产品制造国
据美国半导体行业协会（SIA）预测
中国电子产品的生产值将从2002年的1300亿美元上升到2006年的2520亿美元，四年内将翻一番
元器件采购值四年内将增长约三倍：从2002年的350亿美元上升到2006年的1000亿美元
12
IC 平均年增长率
13
中国的半导体封装业
中国正在成为世界IC封装基地之一。
世界半导体封装产值的90%在亚洲，主要在东亚和东南亚的日本、马来西亚、台湾、菲律宾、韩国。
目前中国大陆是第7位，预计到2006年将到第4位。
中国的半导体封装产量年增长率约为40%～50%，产值年增长率约为25%。
14生物学教学
中国是世界半导体封装业的重要基地
3.3%
6.1%2.6%1.2%1.5%2.0%
7.0%7
2006年
3.9%
6.8%
3.2%
0.7%
1.1%
2.2%
7.5%62001年
美国美洲欧洲泰国印尼香港新加坡
10.5%611.0%411.0%413.0%317.0%217.1%191.3%
2006年
10.2%55.1%711.5%311.3%417.6%222.9%190%
2001年
韩国中国大陆菲律宾台湾马来西亚日本亚洲15
井冈山师范学院由上表可知：半导体封装产业主要在东亚和东南亚；半导体封装产值最大的是日本和马来西亚。
2001年中国封装产值排在第七位，到2006年有可能进入并列第四位。
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国际上排名前十位的半导体厂，已有九个在大陆设立封装厂
世界上排名前四名的封装代加工厂都已在中国设厂。
Amkor Technologies 、日月光（ASE ）、矽品科技（SPIL ）、金朋（ChipPac-STATS ）
工业急需封装测试技术人才
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2002年全球排名前十位的半导体公司大都在中国建立封装测试厂
-4.6%
42.4
40.5
苏州日立（瑞萨）
10
10
-1.1%44.143.6苏州菲利浦99-2.0%48.347.3天津Motorola 78-0.8%53.052.6北京NEC 6717.5%45.653.6苏州Infineon 86-5.5%65.461.9无锡东芝25 2.5%60.562.0TI 54-0.9%63.663.1深圳
ST微电子3349.5%61.491.8苏州三星42-0.3%235.4234.7上海Intel 112001年
2002年
2001年
2002年
增长率销售额（亿美元）
公司名称
名次
18
2000年以来，已建或在建、拟建的部分封装测试企业
1.08亿美元
2亿美元2990万美元3600万美元3亿美元3亿美元3000万美元2亿美元总投资封装、测试
封装(SPIL) ，测试（京隆）
集成电路，封装测试集成电路封装测试表面分层电路和高精度芯片载体
快闪存储器封装测试数膜混合，电路测试封装、测试(已投入$5000万)
项目类型
苏州飞索北京东方集团
苏州矽品科技华威电子Amkor IBM Intel 桐辰科技威宇科技项目
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国内正在建或扩建的大型半导体封装测试企业
无锡东芝
飞利浦苏州嘉盛半导体
苏州Infineon 苏州国家半导体扬州晶来南通富士通江苏长电北京瑞萨－四通
单位IC
IC、Tr IC DRAM IC Tr IC IC、Tr IC、Tr 扩产产品$ 0.43亿
$ 1.2亿$ 3.75亿$ 2亿
0.8亿1.8亿7.16亿投资IC：3.6亿块/年
第一期，3亿块/年Tr：35亿支/年
IC：2亿块/年IC：4.5亿块/年Tr：50亿支/年5000万块/月扩产产能20
2002年国内销售额过亿元的IC封装企业18个 国内目前封装年产值过10亿元的有2家（Motorola 、Samsung ），过5亿元的有9家；
年封装IC 产值超亿块的已有12家，超过10亿块的有3家（江苏长电、深圳赛意法、上海金朋）；
一般国内企业的产品档次低，平均封装单价在0.1~0.6元/块；
新型封装、特殊封装、军用品封装的平均封装单价高。
21
0.491
5.61
——
114200
上海金朋
8
0.9305.816245062450南通富士通70.6016.49106839108046江苏长电5——7.90————苏州日立(瑞萨)320.1558.542905029050天津摩托罗拉1深圳赛意法北京三菱四通苏州三星企业名称0.5435.9310925510946167.267.8310548105484 5.3612.32——230002平均单价（元/块）销售额（亿元）销量（万块）产量（万块）序号22
0.239
1.10
46055
46056
天水永红
18
2.251.2354505435西安微电子所170.3061.514940349403上海阿法泰克16——2.02————苏州超微(飞索)15 6.372.04——3199无锡华芝140.6252.674280362675绍兴华越13
3.763.0480838215上海贝岭12 3.563.0585526646首钢NEC 11
4.564.3695609558上海松下100.8684.435103351946无锡华晶9
平均单价(元/块)销售额(亿元)销量(万块)产量(万块)企业名称序号注：Intel等部分外资企业未计入
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各类先进封装已开始大量生产
国内企业生产的产品档次较低，以DIP、SOP、QFP为主合资、独资企业生产的产品相对先进
生产PBGA的有：上海Intel、威宇、Amkor、IBM、金朋
天津Motorola、
苏州飞索、三星、矽品(SPIL)、深圳赛意法
生产CSP的有：Intel、飞索、三星等多层叠式封装：Intel、飞索、三星、矽品等
即将生产BGA、CSP的有：苏州英飞凌(Infineon)、江苏长电、南通-富士通等
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国内大学的封装研究与教育
TsH Univ.，
主要进行系统级封装、微系统封装的设计与技术研究，已经开展了圆片级封装、倒装焊凸点、MEMS微麦克风、无铅焊料、以及封装时效分析等方面的研究。
材料系，主要进行封装材料及多层基板的研究；力学系；清华大学-伟创力联合实验室。
HUST、HIT、BUST、FDU、SJTU、CSU、DUT、etc SIMIT、IMR
25IC封装的作用和类型
26
27
1.IC封装的定义
IC封装是微电子器件两个基本组成部分之一：
芯片（管芯）+ 封装（外壳）
微电子器件
chip (die) package packaging
device
封装给管芯（芯片）和印制电路板（PWB）之间提供电互连、机械支撑、机械和环境保护及导热通道。
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2.封装的分级
零级封装：芯片上的互连；一级封装：器件级封装；
二级封装：PCB (PWB)级封装；三级封装：分机柜内母板的组装；四级封装：分机柜。
本课程讨论的封装是主要是指“一级封装”，即IC器件的封装。
29常规组合的电路封装
器件
印制板
硅圆片
0级
1级
2级
3级
4级
5级
管芯
30
3.封装的基本功能
(1) 信号分配
电互连和线间电隔离
(2) 电源分配
(3) 热耗散：使结温处于控制范围之内(4) 防护：对器件的芯片和互连进行机械、电磁、化学等方面的防护
豫公网安备41160202000603
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