半導(dǎo)體進入封裝技術(shù)挑大梁的時代

世界各地的人都有節(jié)日送禮的習(xí)慣。每年的這個時候，送禮的人都會花費心思用彩紙或絲帶將禮物精心的包裝起來。雖然我們在包裝禮品時不遺余力，煞費苦心，但其中的禮品卻往往遠比外觀重要得多。然而，對于半導(dǎo)體的封裝而言卻不會出現(xiàn)同樣的情況。事實上，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，無論是針對患者護理而設(shè)計的專業(yè)組件還是可穿戴式的個人健身設(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某些應(yīng)用的環(huán)境感測能力。

　　在醫(yī)院環(huán)境中，X射線、計算機斷層掃描和超聲設(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通道時迅速的將單獨的像素從模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)，同時盡可能的減少失真。因此，我們在將相當(dāng)數(shù)量的模數(shù)轉(zhuǎn)換器通道封裝到特定空間時還要保證其能夠提供相應(yīng)的性能。

　　通常來說，單個或幾個實用的高速ADC無法處理大型CT數(shù)字圖像所需的全部數(shù)據(jù)，同時也沒有足夠的空間來將多個分離的ADC彼此相鄰放置。針對這種情況，德州儀器的工程師提出了一種創(chuàng)新型的解決方案，即創(chuàng)建兩個或四個堆棧，每個堆棧由64個ADC通道組成，從而使得通常只能容納64個通道的空間多可以容納256個ADC通道。

　　這種封裝技術(shù)被稱為三維應(yīng)用，雖然聽起來并不復(fù)雜，但是其實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，它們之間互相干擾的可能性就會越大。同時我們還需要解決ADC有效散熱的問題，因為封裝內(nèi)的溫度升高將會影響到器件的性能。

　　當(dāng)涉及到外部傳感器時，封裝就會變得更具挑戰(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在其新的白皮書中提供了各種示例，同時介紹了獨特的封裝技術(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爭力。

　　對可穿戴式個人健身設(shè)備而言，問題的側(cè)重點不再是大量的數(shù)據(jù)處理，而是要在保持低成本的同時大限度地減少尺寸和重量。例如在智能手表中，IC封裝必須以小的體積容納電子組件，以免設(shè)計出的手表過于龐大或笨重。通常而言，針對此類應(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，并且計劃進一步將高度降低至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)計人員就能夠在空間受限的設(shè)計中為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)展趨勢將會讓人為之振奮。隨著技術(shù)的進步，也許電路板上IC的封裝已經(jīng)不再是一個難題，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行結(jié)合，從而讓人體不再對這些電子產(chǎn)品產(chǎn)生不良反應(yīng)或排斥。