摘要：本文评价了系统封装技术的研发历程,探讨了这种封装的特性。同时指出了在实际应用中一种具有代表性的成果。

关键词：系统封装；过程；特性

1 引言

微电子封装对集成电路(IC)产品的体积、性能、可靠性质量、成本等都有重要影响，IC成本的40％是用于封装的，而IC失效率中超过25％的失效因素源自封装。实际上，封装已成为研发高性能电子系统的关键环节及制约因素，全球领先的整合器件制造商IDM在高密度、高可靠封装技术方面秣马厉兵，封装被列入重点研发计划正处于如火如茶之中。另外，支持发展速度的硅IC应用所需的无源元件的用量也越来越大，其典型值超过1：10，在一些移动终端(手机、笔记本电脑、个人数字助理PDA、数码相机等)产品中，无源元件和有源器件(芯片为主)之比约为50：1，甚至可达100：1，其成本占元器件总额的三分之一左右，无源元件以龟阻器和电容器为主，一部典型的GSM手机内含500多个无源元件，占电路板面积的50％，而且有30-50％的焊点与此有关。著名的摩尔定律仍长期有效，芯片功能发展强劲，凸现出无源元件的集成化发展缓慢，IC的各种封装布线设计及制作技术同样适用于无源元件集成，并可将小型化、集成化的无源元件封装在统一的封装结构中。为此，很多IDM和封装承包商积极推出新一代SIP(System in a package，系统封装或称其为封装内系统)技术及其产品，期望以此弥补SOC(System on a chip，片上系统)芯片的某些缺陷，推进在一个封装内的无源元件集成化，促进新世纪进入一个各类元器件的大集成时代。

2 关于SIP的内涵概念

封装就是将具有一定功能的芯片(die，芯粒或称籽芯、管芯)，置人密封在与其相适应的一个外壳壳体中，形成一个完善的整体，为芯片提供保护，并保障信号和功率的输入与输出，同时，将芯片工作时产生的热量散发到外部环境，确保器件能在所要求的外界环境及工作条件下稳定可靠地运行，尽管封装形成千差万别，且不断发展，但其生产过程大致可分为晶圆切片、芯片置放装架、内引线键合(电气互连)、密封等几十个阶段。国内外IDM和封装业界对究竟什么是SIP的内涵概念颇有争议，从不同角度作了很多探索，至今看法不一，各执一词，目前尚未统一成十分严格的表征，其技术方案相继被披露出来。简言之，SIP技术的研发者和评价者大致有以下多种对SIP内涵概念的表述：

●SIP是基于SOC的一种新封装技术，将一个或多个裸芯片及可能的无源元件构成的高性能模块装载在一个封装外壳内， 包括将这些芯片层叠在一起，且具备一个系统的功能。

●SIP将多个IC和无源元件封装在高性能基板上，可方便地兼容不同制造技术的芯片，从而使封装由单芯片级进人系统集成级。

●SIP是在基板上挖凹槽，芯片镶嵌其中，可降低封装体厚度，电阻、电容、电感等生成于基板上方，最后用高分子材料包封。常用的其板材料为FR-4、LCP(Liquid Crystal Polymer)。低温共烧多层陶瓷LTCC、Qsprey Metal Al/SiC颗粒增强金属基复合材料等。

●SIP在一个封装中密封多个芯片，通常采用物理的方法将两个或多个芯片重叠起来，或在同一封装衬底上将叠层一个挨一个连接起来，使之具有新的功能。

●SIP可实现系统集成，将多个IC以及所需的分立器件和无源元件集成在一个封装内，包括多个堆叠在一起的芯片，或将多个芯片堆叠整合在同一衬底上，形成的标准化产品，可以象普通的器件一样在电路板上进行组装。

●SIP为一个封装内集成了各种完成系统功能的电路芯片，是缩小芯片线宽之外的另一种提高集成度的方法，而与之相比可大大降低成本和节省时间。

●SIP实际上是多；S片封装MCP或芯片尺寸封装CSP的演进，可称其为层叠式MCP，堆叠式CSP，特别是CSP因生产成本低，将成为最优的集成无源元件技术，0201型片式元件也可贴放在较大CSP下方，但SIP强凋的是该封装内包含了某种系统的功能。

●SIP也就是多芯片堆叠的3D封装内系统(System-in-3D package)集成，在垂直芯片表面的方向上堆叠，互连两块以上裸芯片的封装，其空间占用小，电性能稳定，向系统整合封装发展。

●SIP将混合集成的无源元件封装于四面引线扁平封装QFP或薄微型封装TSOP的封装中，可有效地减少印刷电路板的尺寸，提高组装密度。

●SIP可嵌装不同工艺制作IC芯片，以及内嵌无源元件，甚至光器件和微机械电子系统MEMS，提供紧凑而性能优异的功能产品给用户。

●SIP通过各功能芯片的裸管芯及分立元器件在同一衬底的集成，实现整个系统功能，是一种可实现系统级芯片集成的半导体技术。

●SIP是指通过多芯片及无源元件(或无源集成元件)形成的系统功能集中于一个单一封装内，构成一个类似的系统器件。

●当SOC的特征尺寸更小以后，将模拟、射频和数字功能整合到一起的难度随之增大，有一种可选择的解决方案是将多个不同的裸芯片封装成一体，从而产生了系统级封装。

以上表述多方面明确了SIP的内