發(fā)布時(shí)間：2023-09-28 09:19:54
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電子封裝的技術(shù)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
豐子愷書籍裝幀文人畫
傳統(tǒng)文人畫講究意境，所謂詩情畫意、畫外之音，莫不與意境息息相關(guān)。意境美，為一種說不出道不明的朦朧美。意境的創(chuàng)造，是對(duì)畫家聰明才華及情懷的考驗(yàn)。宋以來文人論畫，強(qiáng)調(diào)多讀書，多游歷名山大川，其目的就是要通過這兩條途徑磨練塑造人的氣質(zhì)、胸襟、情感、趣味，使畫家成為高雅的作者，方能創(chuàng)作出具有不凡的、美的意境的作品。早在元代時(shí)期，趙孟頫標(biāo)榜“古意”，謂“若無古意，雖工無益”，從文人的審美情趣出發(fā)，提倡繼承唐與北宋繪畫，重視神韻，追求清新樸素的畫風(fēng)，反對(duì)宋代院畫過分追求纖巧與形似；“石如飛白木如箱，寫竹還應(yīng)八分通；若有人會(huì)此，方知書畫本來同”，可見，他還強(qiáng)調(diào)書法與繪畫的關(guān)系，將書法用筆進(jìn)一步引用到繪畫中，加強(qiáng)藝術(shù)感染力。而將時(shí)間定位到民國時(shí)期，豐子愷作為中國現(xiàn)代裝幀設(shè)計(jì)的先行者，他的觀點(diǎn)與趙孟頫不謀而合，繼承了文人畫的衣缽。
豐子愷擅長在作品中表現(xiàn)意境，這種意境在他的眾多作品中可感悟到。《人散后，一鉤新月天如水》是1924年豐子愷為朱自清和俞平伯主編的期刊《我們的七月》中所配的插圖，畫中以疏朗的筆墨表現(xiàn)了上卷的竹簾、廊邊的小桌、零星分布的茶壺、茶杯和一彎新月，整幅畫作散發(fā)出仙境一般的閑情逸致，使觀者感到無限的美感。1933年，豐子愷為《西湖漫拾》封面所做的設(shè)計(jì)極為簡約，通過草草數(shù)筆的勾勒，殘?jiān)男?、層疊的峰巒、粼粼的波光、飄蕩的小船、高懸的皓月便躍然紙上，裝飾性的構(gòu)圖襯托出書名的雅致。豐子愷是一個(gè)擁有濃厚傳統(tǒng)文人氣質(zhì)的學(xué)者，除漫畫外，他在書法、散文方面也有很高的造詣，品讀他設(shè)計(jì)的書籍裝幀作品，可體悟到中國傳統(tǒng)文化的意境追求。豐子愷采用了古代文人畫中詩、書、畫的表達(dá)形式，他的作品，運(yùn)用流暢的一筆式抒情漫畫，使用傳統(tǒng)的毛筆勾勒，人物造型簡單概括，同時(shí)又不失神韻，雖然很多作品并無對(duì)人物五官面貌進(jìn)行細(xì)致刻畫，但僅寥寥數(shù)筆，便形神兼?zhèn)?、活靈活現(xiàn)，體現(xiàn)出東方式的樸素典雅。如《醉里》（1928年商務(wù)印書館初版，羅黑芷著）的封面采用左右式構(gòu)圖，畫中描繪了一個(gè)仰坐的醉漢形象，畫中人物側(cè)仰著身子，慵懶地斜靠后方，整個(gè)人的身體呈現(xiàn)出135度的鈍角，畫中并未對(duì)人物的神情進(jìn)行深入刻畫，從其仰起的面龐、傾斜的身體、后置的碎發(fā)可以看出這個(gè)人已經(jīng)酩酊大醉了。豐子愷寥寥數(shù)筆的體態(tài)描繪極為傳神。為考慮版式的整體統(tǒng)一，豐子愷的設(shè)計(jì)很少直接運(yùn)用花哨的印刷字體，常選擇自己獨(dú)特的豐式書法作為封面字體，使設(shè)計(jì)更加莊重、典雅、質(zhì)樸?！对颇蕖愤@本書，豐子愷完全用字體進(jìn)行設(shè)計(jì)，構(gòu)圖上模仿古籍的裝幀式樣，將書籍信息分為三組進(jìn)行安排，最上方為方塊狀的“子愷漫畫”，中間將書名云霓放大處理后呈長條狀，而落款處采用名字的縮寫“TK”呈印章狀，最終勾勒出長方形框，將信息全部收納其中，古樸典雅、簡潔清晰。
豐子愷的書籍裝幀藝術(shù)中流露著詩畫般的意境，不斷散發(fā)出云卷云舒的淡定從容，這是他文人心境的一種體現(xiàn)。中國古代文人講究內(nèi)在美的錘煉，淵博的學(xué)識(shí)、高貴的品格、豐富的生活閱歷方能鑄造真知灼見。豐子愷總是采用言簡意賅卻具有傳統(tǒng)韻味的線條表現(xiàn)他對(duì)書籍裝幀藝術(shù)的理解。《蹤跡》是朱自清的詩與散文集，由豐子愷設(shè)計(jì)的封面中，一張窄幅的豎幅海景圖，斜著的幾朵白云跳出畫面，兩只海鷗沿著海平面低飛，層層浪花錯(cuò)落有致，處處彰顯著純凈、柔軟與平和，整個(gè)頁面布局緊密，將視覺中心放在頁面的右側(cè)，區(qū)區(qū)尺幅卻情韻深厚，這種風(fēng)格一直延續(xù)在他的藝術(shù)生涯中，以至于觀者一接觸到他的作品，便被其中的淡定從容所感染，有時(shí)忽略了他作品中提出的尖銳的社會(huì)問題。
文人畫自元代以來成為中國畫壇的主流形態(tài)，然而隨著民族意識(shí)的高漲，不少文化先驅(qū)，如魯迅在其言論與著作中對(duì)寫意的文人畫多有批評(píng)，原因很復(fù)雜，主要因?yàn)檫@一時(shí)期的社會(huì)形態(tài)需要帶有啟蒙作用、與社會(huì)生活密切相聯(lián)系的美術(shù)。相對(duì)來說，傳統(tǒng)文人畫在直接反映現(xiàn)實(shí)生活方面顯得有些“無能為力”。二三十年代的進(jìn)步文壇普遍要求作品反映時(shí)代性與戰(zhàn)斗性，一向溫和的豐子愷也將題材擴(kuò)大到了現(xiàn)實(shí)生活的層面，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的愛與憎。品味他的封面、插畫、扉頁與題畫作品，常會(huì)在不經(jīng)意間讀到生活中的眾生百態(tài)、饑飽寒苦，也許這正是處于風(fēng)雨飄搖的年代文人們寄情于畫抒發(fā)憤懣的一種方式。1926年，《中國青年》5月刊邀豐子愷為“五卅紀(jì)念專號(hào)”設(shè)計(jì)封面，豐子愷在畫面中央畫出一座被云霧環(huán)繞的寶塔，塔頂射入了一支箭，這幅畫源自唐朝射塔矢志的故事，寓意革命青年銘記悲痛，號(hào)召有為青年為了民族的解放立志發(fā)奮圖強(qiáng)，具有濃厚的愛國主義情懷。同樣，在之后的6月刊上，豐子愷描繪了一個(gè)小小少兒郎騎著戰(zhàn)馬奔赴戰(zhàn)場的形象，處處體現(xiàn)作為新時(shí)期知識(shí)分子對(duì)國家命運(yùn)的牽掛。對(duì)于那些生活在戰(zhàn)亂時(shí)代的青年人來說，這類題材無疑起到了及時(shí)宣傳和鼓動(dòng)的重要作用。
豐子愷用裝飾性構(gòu)圖和漫畫的筆法裝飾書籍，繼承了文人畫的寫意性與抒情性，其作品中充滿了文人士大夫的精神境界與審美情趣。更難能可貴的是，豐子愷將社會(huì)生活的題材也納入了書籍裝幀藝術(shù)中，使他的作品更具有時(shí)代風(fēng)貌與生活趣味，增加了傳統(tǒng)文化的魅力。
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作者王雙系北京林業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)系2010級(jí)
關(guān)鍵詞：立體封裝；SIP；堆疊；嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模塊
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.1.010
目前大部分集成電路均采用平面封裝形式，即在同一個(gè)平面內(nèi)集成單個(gè)芯片的封裝技術(shù)。由于受到面積的限制難以在同一平面上集成多個(gè)芯片。所謂立體封裝是一項(xiàng)近幾年來新興的一種集成電路封裝技術(shù)，突破了傳統(tǒng)的平面封裝的概念；它是在三維立體空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)單個(gè)封裝體內(nèi)堆疊多個(gè)芯片（已封裝芯片或裸片）的封裝技術(shù)（如圖1所示）。近些年來隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在各類系統(tǒng)級(jí)電子產(chǎn)品中得以廣泛應(yīng)用。各類移動(dòng)設(shè)備、手持設(shè)備、民用電子產(chǎn)品的操作和控制越來越依賴于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而且要求系統(tǒng)不僅具有較高的性能，而且還要具有占用空間小、低功耗等特點(diǎn)。這就給嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提出了更高的要求。SIP立體封裝芯片由于其集成度高，占用空間小，功耗低等特點(diǎn)，在未來的電子設(shè)備中將得到越來越廣泛的應(yīng)用。
立體封裝芯片的主要特點(diǎn)
（1）集成密度高，可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)容量的倍增，組裝效率可達(dá)200%以上；它使單個(gè)封裝體內(nèi)可以堆疊多個(gè)芯片，可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)容量的倍增，比如對(duì)SRAM、SDRAM、FLASH、EEPROM進(jìn)行堆疊，可以使存儲(chǔ)容量提高8～10倍；
（2）單體內(nèi)可實(shí)現(xiàn)不同類型的芯片堆疊，從而形成具有不同功能的高性能系統(tǒng)級(jí)芯片，比如將CPU、SRAM、FLASH等芯片經(jīng)立體封裝后，形成一個(gè)小型計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)，從而形成系統(tǒng)芯片（SIP）封裝新思路；
（3）芯片間的互連線路顯著縮短，信號(hào)傳輸?shù)酶烨宜芨蓴_更??；提高了芯片的性能，并降低了功耗；
（4）大幅度的節(jié)省PCB占用面積，可以使產(chǎn)品體積大幅度縮小；
（5）該技術(shù)可以對(duì)基于晶圓級(jí)立體封裝的芯片進(jìn)行再一次立體封裝，其組裝效率可隨著被封裝芯片的密度增長而增長，因此是一項(xiàng)極具發(fā)展?jié)摿Χ宜坪醪粫?huì)過時(shí)的技術(shù)。
立體封裝芯片技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r
隨著IC器件尺寸不斷縮小和運(yùn)算速度的不斷提高，封裝技術(shù)已成為極為關(guān)鍵的技術(shù)。封裝形式的優(yōu)劣已影響到IC器件的頻率、功耗、復(fù)雜性、可靠性和單位成本。集成電路封裝的發(fā)展，一直是伴隨著封裝芯片的功能和元件數(shù)的增加而呈遞進(jìn)式發(fā)展。封裝技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了多次變遷，從DIP、SOP、QFP、MLF、MCM、BGA到CSP、SIP，技術(shù)指標(biāo)越來越先進(jìn)。封裝技術(shù)的發(fā)展已從連接、組裝等一般性生產(chǎn)技術(shù)逐步演變?yōu)閷?shí)現(xiàn)高度多樣化電子信息設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。目前封裝的熱點(diǎn)技術(shù)為高功率發(fā)光器件封裝技術(shù)、低成本高效率圖像芯片封裝技術(shù)、芯片凸點(diǎn)和倒裝技術(shù)、高可靠低成本封裝技術(shù)、BGA基板封裝技術(shù)、MCM多芯片組件封裝技術(shù)、四邊無引腳封裝技術(shù)、CSP封裝技術(shù)、SIP封裝技術(shù)等。
立體封裝被業(yè)界普遍看好，立體封裝的代表產(chǎn)品是系統(tǒng)級(jí)封裝（SIP）。SIP實(shí)際上就是一系統(tǒng)級(jí)的多芯片封裝，它是將多個(gè)芯片和可能的無源元件集成在同一封裝內(nèi)，形成具有系統(tǒng)功能的模塊，因而可以實(shí)現(xiàn)較高的性能密度、更高的集成度、更低的成本和更大的靈活性。立體封裝技術(shù)是目前封裝業(yè)的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢。
控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員所面臨的挑戰(zhàn)是如何能實(shí)現(xiàn)高性能、高可靠、小型化，希望所采用的新一代器件能比前一代產(chǎn)品的尺寸更小、同時(shí)擁有更多、更強(qiáng)的功能。半導(dǎo)體業(yè)界正在這一領(lǐng)域努力，希望在進(jìn)一步提高器件功能的同時(shí)，獲得更小尺寸的器件封裝結(jié)構(gòu)，同時(shí)又能維持、甚至降低器件的整體成本。實(shí)踐證明，三維集成的成本要比對(duì)芯片進(jìn)行持續(xù)縮小的工程成本要低，因此，立體封裝是實(shí)現(xiàn)設(shè)備小型化的理想技術(shù)途徑，這是驅(qū)動(dòng)立體封裝技術(shù)發(fā)展的主要因素。
立體封裝主要有三種類型，即埋置型立體封裝、有源基板型立體封裝、和疊層型立體封裝。當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)這三類立體封裝主要有三種途徑：一種是在各類基板內(nèi)或多層布線介質(zhì)層中“埋置”R、C 或IC 等元器件，最上層再貼裝SMC 和SMD 來實(shí)現(xiàn)立體封裝，這種結(jié)構(gòu)稱為埋置型立體封裝；第二種是在硅圓片規(guī)模集成（WSI）后的有源基板上再實(shí)行多層布線，最上層再貼裝SMC 和SMD，從而構(gòu)成立體封裝，這種結(jié)構(gòu)稱為有源基板型立體封裝；第三種是在平面封裝的基礎(chǔ)上，把多個(gè)裸芯片、封裝芯片、多芯片組件甚至圓片進(jìn)行疊層互連，構(gòu)成立體封裝，這種結(jié)構(gòu)稱作疊層型立體封裝。目前只有第三種方式進(jìn)入了實(shí)用階段，而且掌握第三種立體封裝技術(shù)的公司很有限，國外主要是法國3D PLUS公司、美國VCI公司，國內(nèi)僅有江蘇長電公司和珠海歐比特公司。
立體封裝技術(shù)其核心是要在有限的空間內(nèi)合理解決芯片之間的互連問題，目前疊層型立體封裝的主要互連技術(shù)有以下三種方式：
（1）在采用晶圓（裸片）堆疊放置的封裝方式時(shí)，目前所用的互連技術(shù)是在焊區(qū)間使用引線鍵合的方法。隨著芯片尺寸的縮小，引線鍵合方法受到了空間的限制，這主要是由于鍵合引線數(shù)量和密度，或是重疊式芯片制造而引起的。而鍵合引線的密度也會(huì)導(dǎo)致傳輸上的干擾和電子寄生。
（2）作為引線鍵合的一種替代技術(shù)，形成穿透硅圓片的通孔結(jié)構(gòu)可以大大縮短互連的距離，從而消除了芯片疊層在數(shù)量上的限制。這種采用直接互連的方法能提高器件的工作速度，該技術(shù)方法通常被稱作為硅片貫穿孔（TSV）技術(shù)，但目前由于采用該項(xiàng)技術(shù)的工程成本很高，還不能利用該技術(shù)進(jìn)行大批量生產(chǎn)。
（3）標(biāo)準(zhǔn)封裝堆疊（TSOP堆疊）和柔性PCB混合堆疊封裝技術(shù)是三維立體封裝是一種近些年來新興的立體封裝技術(shù)，其特色是將已封裝的芯片（例如TSOP芯片）通過堆疊或柔性PCB堆疊后進(jìn)行灌封，在經(jīng)過切割成型、表面處理、激光雕刻實(shí)現(xiàn)芯片之間的互連；該技術(shù)具有很高的靈活性和適應(yīng)性。值得一提的是，該技術(shù)可以對(duì)基于晶圓級(jí)立體封裝的芯片進(jìn)行再一次立體封裝，因此是一項(xiàng)極具發(fā)展?jié)摿Χ宜坪醪粫?huì)過時(shí)的技術(shù)。
SIP立體封裝技術(shù)在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用
嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于航空、航天、工業(yè)控制、消費(fèi)類電子等領(lǐng)域。
在航空、航天領(lǐng)域的箭載、船載、機(jī)載電子系統(tǒng)中，目前均采用開放式分布計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，大部分的節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)為嵌入式計(jì)算機(jī)。隨著箭載、船載、機(jī)載電子系統(tǒng)功能越來越強(qiáng)大，系統(tǒng)更復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)的數(shù)量也在逐步增加，勢必造成電子系統(tǒng)的重量增加，從而導(dǎo)致動(dòng)力系統(tǒng)的負(fù)荷增加，而需大幅度提升發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，使火箭、飛船、飛機(jī)的整體重量增加。最終將導(dǎo)致成本大幅度提升。因此，有效降低航空、航天領(lǐng)域的箭載、船載、機(jī)載電子系統(tǒng)中的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重量尤為重要，如何減小嵌入式計(jì)算機(jī)的體積和重量也越來越受到航空、航天領(lǐng)域設(shè)計(jì)人員的關(guān)注。
在工業(yè)控制及民用消費(fèi)類電子領(lǐng)域，各種手持設(shè)備如掌上電腦、移動(dòng)通信設(shè)備、各類手持機(jī)等都依賴于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如何較小嵌入式計(jì)算機(jī)的體積，是手持設(shè)備提升性能，降低成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力的關(guān)鍵。
近些年來，隨著集成電路的集成度越來越高，嵌入式計(jì)算機(jī)芯片的功能越來越強(qiáng)大，可集成存儲(chǔ)器、串口、網(wǎng)口、USB、SPI、I2C等多種外設(shè)及接口，但由于嵌入式計(jì)算機(jī)芯片本身難以實(shí)現(xiàn)功率器件及大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的集成，因此在使用過程中接口的功率驅(qū)動(dòng)電路以及大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)還需依賴平面板級(jí)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，這就給進(jìn)一步提高嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集成度，降低體積帶來一定的限制。隨著SIP立體封裝技術(shù)的出現(xiàn)，為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)一步集成創(chuàng)造了條件。SIP立體封裝技術(shù)可改變嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳統(tǒng)的平面板級(jí)設(shè)計(jì)模式，將嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器、存儲(chǔ)器、功率驅(qū)動(dòng)接口等在三維空間內(nèi)進(jìn)行集成，可有效降低器件對(duì)PCB板的占用面積，從而大幅度降低嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體積，減輕電子系統(tǒng)的整體重量，降低整體設(shè)備的成本。
SIP立體封裝嵌入式計(jì)算機(jī)模塊簡介
SiP微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)芯片是一種具有大容量存儲(chǔ)及多種外設(shè)接口的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)芯片；其內(nèi)部不僅可集成微處理器、大容量的SRAM、FLASH或SDRAM，而且還可集成UART、GPIO、I2C、SPI、網(wǎng)絡(luò)等多種接口，使之構(gòu)成一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
在芯片設(shè)計(jì)時(shí)，一般情況下按照系統(tǒng)各部分的功能，將系統(tǒng)劃分為處理器層、存儲(chǔ)器層、外設(shè)接口層等。各層在垂直方向上進(jìn)行堆疊，再將各層之間需要連接的信號(hào)互連起來，最終構(gòu)成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模塊（如圖2所示）。采用SIP立體封裝技術(shù)構(gòu)成的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模塊，和傳統(tǒng)的平面板級(jí)系統(tǒng)節(jié)省PCB占用面積達(dá)80%以上，可大幅度縮小嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體積和重量。而且由于系統(tǒng)各部分之間的連接線路大幅縮短，從而系統(tǒng)的運(yùn)行速度、抗干擾特性、功耗等均有顯著改善，可靠性大幅度提升。
珠海歐比特公司根據(jù)航空、航天領(lǐng)域的需求，開發(fā)了基于SIP立體封裝技術(shù)的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模塊。該模塊集成了SPARC V8架構(gòu)的S698-T SOC芯片、SRAM、FLASH ROM、1553B總線接口、ARINC429總線接口、RS232接口、GPIO、AD轉(zhuǎn)換接口等。用戶僅需要很少的外部元件（電源、接插件）即可作為1553B總線節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)使用（其結(jié)構(gòu)如圖3所示）。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模塊預(yù)留了外部總線接口，用戶可方便地進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)。該模塊可以替代原來的一塊或數(shù)塊電路板，甚至可以替代原來的一臺(tái)計(jì)算機(jī)。
該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模塊采用四層堆疊結(jié)構(gòu)，采用144腳QFP封裝，外形尺寸如圖4所示。
（1）第一層主要包括：處理器、晶振、內(nèi)核電源轉(zhuǎn)換芯片等；
（ 2 ）第二層主要包括：2片1M×16bit 數(shù)據(jù)SRM；
（ 3 ）第三層主要包括：1片2M×16bit程序FLASH；
（4）第四層主要包括：1553B電平轉(zhuǎn)換、RS232電平轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)復(fù)位電路等。
結(jié)束語
綜上所述，SIP立體封裝是一項(xiàng)新興的立體封裝技術(shù)，雖然目前該技術(shù)還處于初期發(fā)展階段，其產(chǎn)品應(yīng)用還局限于航空、航天、軍事及高端工業(yè)控制領(lǐng)域，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，材料成本和生產(chǎn)效率的逐步提高，未來幾年內(nèi)，將廣泛應(yīng)用于各類嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，具有非常廣闊的市場前景。
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關(guān)鍵詞：電子檔案；元數(shù)據(jù)；管理；方案
DOI：10.16065/ki.issn1002-1620.2016.02.016
1四種電子檔案元數(shù)據(jù)的管理方法及其分析
1.1內(nèi)封裝
內(nèi)封裝指的是將電子檔案的內(nèi)容信息和其元數(shù)據(jù)“綁定”成一個(gè)完整對(duì)象。從國際范圍看，出現(xiàn)了多種數(shù)據(jù)封裝方法，如VEO、Mets、FoxML、MPEG-21和Bueketsl等。VEO和Mets在國際文件和檔案管理領(lǐng)域較具代表性。VEO封裝方法對(duì)我國檔案界的影響相對(duì)較大，國家檔案局的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《DAT/48-2009基于XML的電子文件封裝規(guī)范》就是基于VEO封裝方法對(duì)文本類和圖像類（僅靜態(tài)圖像）電子檔案的封裝規(guī)范進(jìn)行了約定。內(nèi)封裝存在兩種方法：一是將電子檔案的內(nèi)容信息（指存儲(chǔ)電子檔案內(nèi)容的數(shù)據(jù)文件，下同）轉(zhuǎn)換為Base64編碼，與元數(shù)據(jù)一并封裝到XML結(jié)構(gòu)中；二是將電子檔案的元數(shù)據(jù)直接封裝到內(nèi)容信息，內(nèi)容信息不做編碼處理，將元數(shù)據(jù)直接寫到數(shù)據(jù)文件中的特定位置。1.1.1XML內(nèi)封裝采取VEO封裝方法，將電子檔案的內(nèi)容信息進(jìn)行Base64編碼，并將內(nèi)容信息編碼與元數(shù)據(jù)一并封裝到XML結(jié)構(gòu)中。Base64是將二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼為64個(gè)可打印字符形式的表達(dá)方法，它用64個(gè)可打印字符能夠表示二進(jìn)制所有的數(shù)據(jù)。由于嚴(yán)格來說計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)文件均以二進(jìn)制儲(chǔ)存，所以理論上文本、圖形、圖像、影像和聲音類的電子檔案內(nèi)容信息均可以做Base64編碼并封裝在XML結(jié)構(gòu)中。此方案在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)并不存在障礙，但筆者對(duì)其執(zhí)行效率產(chǎn)生了疑問。對(duì)電子檔案內(nèi)容信息進(jìn)行Base64編碼后進(jìn)行XML結(jié)構(gòu)封裝/解封裝需要一定的系統(tǒng)開銷和耗時(shí)，對(duì)于文本類的小文件可能不存在問題，但對(duì)于數(shù)碼照相、錄像、錄音技術(shù)發(fā)展使得分辨率、采樣頻率等日漸提升導(dǎo)致的數(shù)據(jù)文件容量日益龐大的圖像類、影像類和聲音類電子檔案是否可以接受呢？筆者通過三個(gè)數(shù)量級(jí)對(duì)該問題進(jìn)行了測試，由于主要是測試大容量數(shù)據(jù)在進(jìn)行XML結(jié)構(gòu)封裝/解封裝時(shí)的效率問題，測試過程中直接使用原始的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行封裝，結(jié)果如表1。根據(jù)測試結(jié)果，大數(shù)據(jù)容量文件的封裝/解封裝性能存在明顯問題，考慮如今常見的B/S架構(gòu)系統(tǒng)執(zhí)行效率，諸如圖像、影像和聲音等大數(shù)據(jù)容量文件的封裝和解封裝不僅會(huì)制約系統(tǒng)性能，亦可能出現(xiàn)運(yùn)行超時(shí)問題。1.1.2內(nèi)容信息內(nèi)封裝內(nèi)容信息內(nèi)封裝方案指的是不改變電子檔案內(nèi)容信息的長期保存格式，將元數(shù)據(jù)通過技術(shù)手段直接嵌入到存儲(chǔ)電子檔案內(nèi)容的數(shù)據(jù)文件中的特定位置。如圖2所示。在設(shè)計(jì)該方案的過程中，筆者首先重點(diǎn)考慮了其是否可實(shí)現(xiàn)的問題，選擇了包括PDF、JPEG、GIF、TIFF、RAW、MP3、WAVE、MPEG4、AVI等常見數(shù)據(jù)格式進(jìn)行了分析和測試。由于對(duì)電子檔案真實(shí)性和憑證性鑒定的重要手段為HASH值校驗(yàn)，即將特殊安全保管的電子檔案內(nèi)容信息（不含元數(shù)據(jù)）原始HASH值與文件系統(tǒng)中長期保存的電子檔案內(nèi)容信息進(jìn)行比對(duì)，得出是否被篡改或破壞的結(jié)論。如果采取內(nèi)容信息內(nèi)封裝方案，在進(jìn)行電子檔案真實(shí)性和憑證性鑒定時(shí)，勢必需要將內(nèi)封裝的元數(shù)據(jù)抽取出來之后僅對(duì)比原始內(nèi)容信息的HASH值。因此，筆者在分析和測試過程中，重點(diǎn)測試和分析了兩點(diǎn)問題：①各常見數(shù)據(jù)格式是否有技術(shù)可實(shí)現(xiàn)內(nèi)封裝；②將內(nèi)封裝的元數(shù)據(jù)抽取出來后，不含元數(shù)據(jù)的內(nèi)容信息是否可通過HASH值校驗(yàn)。結(jié)果如表2。根據(jù)測試結(jié)果，RAW、WAVE、MPEG4、AVI等4種數(shù)據(jù)格式未找到能夠在其中嵌入數(shù)據(jù)的開發(fā)工具和技術(shù)；TIFF、MP3等兩種數(shù)據(jù)格式將元數(shù)據(jù)抽出后，數(shù)據(jù)格式的字符流發(fā)生變化，與封裝元數(shù)據(jù)之前的內(nèi)容信息HASH值比對(duì)不符合；僅有PDF、JPEG和GIF等3種數(shù)據(jù)格式全部通過了兩方面的測試。基于此，在現(xiàn)有信息技術(shù)條件下，由于多數(shù)常見數(shù)據(jù)格式無法實(shí)現(xiàn)，該方案并不可用。
1.2半封裝
半封裝主要指的是電子檔案元數(shù)據(jù)單獨(dú)做XML結(jié)構(gòu)封裝，在元數(shù)據(jù)封裝包中僅寫入電子檔案內(nèi)容信息的存儲(chǔ)位置，內(nèi)容信息不做編碼處理并獨(dú)立存儲(chǔ)，并在元數(shù)據(jù)的XML封裝包中添加電子檔案內(nèi)容信息的相對(duì)路徑，實(shí)現(xiàn)電子檔案的內(nèi)容信息和元數(shù)據(jù)的有效關(guān)聯(lián)。如圖3所示。由于半封裝的方案僅在電子檔案元數(shù)據(jù)XML結(jié)構(gòu)封裝包中寫入了內(nèi)容信息的相對(duì)路徑，并沒有將內(nèi)容信息與元數(shù)據(jù)聯(lián)系為一個(gè)數(shù)據(jù)文件整體。筆者認(rèn)為該方案與不封裝的方案實(shí)際并沒有差別，由于其實(shí)現(xiàn)的僅僅為元數(shù)據(jù)與內(nèi)容信息的邏輯關(guān)聯(lián)，而邏輯關(guān)聯(lián)顯然有更簡單的實(shí)現(xiàn)方法，因此本方案并沒有操作價(jià)值。
1.3不封裝
不封裝主要指電子檔案的元數(shù)據(jù)和內(nèi)容信息不進(jìn)行封裝處理，元數(shù)據(jù)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中以結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)形態(tài)進(jìn)行管理，內(nèi)容信息不做編碼處理，在文件服務(wù)器中以非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)形態(tài)獨(dú)立存儲(chǔ)、長期保存格式進(jìn)行管理，兩者間進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)。如圖4所示。不封裝方案顯然是以上幾種方案中最容易實(shí)現(xiàn)，且在信息技術(shù)環(huán)境下最易于管理的。但是，該方案的問題在于電子檔案元數(shù)據(jù)與內(nèi)容信息的真實(shí)性和憑證性并沒能緊密捆綁，邏輯關(guān)聯(lián)的方法是否能夠滿足電子檔案內(nèi)容信息的長期保存需要還有待時(shí)間的驗(yàn)證。
1.4特定封裝
特定封裝指的是將電子檔案元數(shù)據(jù)與保障電子檔案憑證價(jià)值的電子檔案身份證[1]進(jìn)行封裝，封裝包進(jìn)行加密處理后存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中以結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)形態(tài)進(jìn)行管理，電子檔案的內(nèi)容信息不做編碼處理并以非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)形態(tài)獨(dú)立存儲(chǔ)，電子檔案身份證和元數(shù)據(jù)的封裝字符串與電子檔案的內(nèi)容信息進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)。如圖5所示。該方案除電子檔案內(nèi)容信息以外，電子檔案身份證和元數(shù)據(jù)都采取結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)形態(tài)存儲(chǔ)，在信息技術(shù)環(huán)境下易于實(shí)現(xiàn)和管理。同時(shí)，由于電子檔案身份證作為保障電子檔案真實(shí)性和憑證性的數(shù)字證書，將元數(shù)據(jù)與身份證捆綁實(shí)際上是實(shí)現(xiàn)了將元數(shù)據(jù)與電子檔案內(nèi)容信息直接封裝的效果。
2電子檔案元數(shù)據(jù)管理方案對(duì)比
根據(jù)上述4種主要的電子檔案元數(shù)據(jù)管理方案，筆者在功能性和安全性等方面進(jìn)行了對(duì)比。由于內(nèi)封裝方案的第二種方法“內(nèi)容信息內(nèi)封裝”在多數(shù)常見數(shù)據(jù)格式中無法實(shí)現(xiàn)，因此認(rèn)為其不適宜運(yùn)用于電子檔案元數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域，未進(jìn)行對(duì)比。本文主要對(duì)比了XML內(nèi)封裝、不封裝、半封裝和特定封裝等4種電子檔案元數(shù)據(jù)管理方案，對(duì)比結(jié)果如表3。根據(jù)對(duì)比結(jié)果，采取特定封裝的方案更符合當(dāng)前信息技術(shù)環(huán)境下電子檔案元數(shù)據(jù)的管理需求。XML內(nèi)封裝方案難以解決圖像、影像和聲音等類型大數(shù)據(jù)容量文件的處理問題，可行性不高；不封裝方案在真實(shí)性和憑證性校驗(yàn)方面欠缺帶有有效數(shù)字簽名的元數(shù)據(jù)支持，且元數(shù)據(jù)與內(nèi)容信息聯(lián)系不夠緊密；半封裝方案則綜合了XML內(nèi)封裝方案和不封裝方案的大部分缺點(diǎn)，不能滿足電子檔案元數(shù)據(jù)的管理需求。但是，特定封裝方案依舊存在元數(shù)據(jù)變動(dòng)導(dǎo)致電子檔案身份證加密字符串不斷重復(fù)制作的過程，這同樣會(huì)對(duì)確保電子檔案真實(shí)性和憑證性較為核心的電子檔案身份證帶來一定的數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)。
3建議采用的電子檔案元數(shù)據(jù)管理策略
筆者認(rèn)為，結(jié)合電子檔案元數(shù)據(jù)分開管理方法[2]、綜合特定封裝和不封裝兩套方案可較好地解決問題。即只將電子文件形成過程中的、直接關(guān)系電子檔案真實(shí)性和憑證性的對(duì)象元數(shù)據(jù)與電子檔案身份證進(jìn)行封裝，由于該部分元數(shù)據(jù)形成后不會(huì)再有變動(dòng)，可有效避免電子檔案身份證加密字符串的重復(fù)制作。同時(shí)，將對(duì)象元數(shù)據(jù)、事件元數(shù)據(jù)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中以結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)形態(tài)存儲(chǔ)，即可實(shí)現(xiàn)電子檔案身份證中的對(duì)象元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的對(duì)象元數(shù)據(jù)比對(duì)，也可提升事件元數(shù)據(jù)變更時(shí)的管理效率、提高元數(shù)據(jù)的使用效率、降低對(duì)電子檔案的內(nèi)容信息和身份證的數(shù)據(jù)管理風(fēng)險(xiǎn)。此外，該方案與存儲(chǔ)電子檔案內(nèi)容的數(shù)據(jù)文件格式無直接關(guān)系，不同的數(shù)據(jù)格式差異不會(huì)對(duì)元數(shù)據(jù)的管理造成技術(shù)架構(gòu)變化的風(fēng)險(xiǎn)，且任意數(shù)據(jù)格式均可使用同樣的一套技術(shù)體系實(shí)現(xiàn)對(duì)其元數(shù)據(jù)的安全有效管理，故該方案的可擴(kuò)展能力較強(qiáng)，在信息系統(tǒng)開發(fā)過程中技術(shù)的復(fù)用性亦較強(qiáng)。本文系北京數(shù)字檔案館（北京電子文件中心）建設(shè)項(xiàng)目系列研究之一。
參考文獻(xiàn)
［1］陶水龍，薛四新，田雷，張桂剛，李超.異構(gòu)系統(tǒng)中電子檔案憑證性保障的整體構(gòu)思［J］.檔案學(xué)研究，2012(5).
程:您好!在浦東新區(qū)政府和北京大學(xué)的大力支持和領(lǐng)導(dǎo)下,經(jīng)過一年多的籌備,上海浦東微電子封裝和系統(tǒng)集成公共服務(wù)平臺(tái)已經(jīng)正式開始運(yùn)營。
平臺(tái)由上海北京大學(xué)微電子研究院聯(lián)合多家封裝企業(yè)和研究單位共同建設(shè),在上海市浦東新區(qū)科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、上海市集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)、上海張江集成電路產(chǎn)業(yè)區(qū)開發(fā)有限公司、上海浦東高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究院和上海張江(集團(tuán))有限公司支持下運(yùn)營。平臺(tái)目標(biāo)旨在通過跨地域、跨行業(yè)、跨學(xué)科的產(chǎn)學(xué)研用合作,集聚優(yōu)勢資源,為我國微電子產(chǎn)業(yè)(主要是中小型企業(yè))提供需要的封裝設(shè)計(jì)加工、測試、可靠性分析與測試等服務(wù)并開展微機(jī)械系統(tǒng)MEMS/微光電子機(jī)械系統(tǒng)(MOEMS)封裝、3-D集成等系統(tǒng)集成技術(shù)研發(fā),為集成電路行業(yè)培養(yǎng)封裝和系統(tǒng)集成高端人才,逐步發(fā)展成能為全國集成電路企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)技術(shù)服務(wù)的微電子封裝與系統(tǒng)集成公共服務(wù)平臺(tái)。
平臺(tái)服務(wù)內(nèi)容包括先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)、小批量多品種集成電路封裝與測試、系統(tǒng)集成、可靠性分析測試和封裝人才培養(yǎng)等,將涵蓋封裝設(shè)計(jì)、仿真、材料、工藝和制造等多個(gè)領(lǐng)域。封裝設(shè)計(jì)服務(wù)將提供封裝設(shè)計(jì)及封裝模擬,封裝信號(hào)完整性分析等服務(wù)。小批量多品種封裝服務(wù)將提供中小型集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)需要的封裝技術(shù),為特殊應(yīng)用領(lǐng)域(如寬禁帶半導(dǎo)體高溫電子封裝、高頻系統(tǒng)封裝、大功率器件與集成電路封裝等)提供封裝服務(wù)。系統(tǒng)集成技術(shù)服務(wù)將提供圓片級(jí)封裝技術(shù)(WLP)、微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)/微光電子機(jī)械系統(tǒng)(MOEMS)封裝、3-D集成等先進(jìn)封裝/系統(tǒng)集成技術(shù)服務(wù),同時(shí)廣泛開展技術(shù)合作、技術(shù)孵化導(dǎo)入活動(dòng)。可靠性分析測試服務(wù)將圍繞可靠性測試技術(shù)發(fā)展需求,開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、具有廣泛應(yīng)用前景的技術(shù)和產(chǎn)品,為自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)高端芯片的設(shè)計(jì)制造項(xiàng)目提供技術(shù)支撐,為微電子企業(yè)提供集成電路測試、分析、驗(yàn)證、老化篩選和完整的測試解決方案和咨詢服務(wù)。另外,我國封裝技術(shù)人才的嚴(yán)重短缺,成為制約集成電路封裝業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。依托平臺(tái)強(qiáng)大的封裝研發(fā)力量,充分發(fā)揮海內(nèi)外專業(yè)人才示范作用,盡快培養(yǎng)本土IC封裝人才群,為企業(yè)作好人才梯隊(duì)儲(chǔ)備。
平臺(tái)擁有一支以中青年人才為科技骨干的、擁有雄厚技術(shù)力量和戰(zhàn)斗力的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。平臺(tái)的運(yùn)營目前是以中芯國際、UTAC、58研究所、天水華天科技、772研究所、香港科技大學(xué)和上海北京大學(xué)微電子研究院為技術(shù)依托,以國內(nèi)外知名封裝、微電子領(lǐng)域?qū)W者和資深專家為核心,主要核心科學(xué)家和技術(shù)專家包括有中國工程院院士、微電子技術(shù)專家許居衍,北京大學(xué)教授、中國科學(xué)院院士王陽元,香港科技大學(xué)教授、資深電子封裝專家、香港科大電子封裝實(shí)驗(yàn)室主任、先進(jìn)微系統(tǒng)封裝中心主任李世偉等。
另外,上海北京大學(xué)微電子研究院在平臺(tái)的技術(shù)和運(yùn)營方面也有很多優(yōu)勢。我院依托北京大學(xué)擁有雄厚的人才資源和學(xué)科優(yōu)勢,在微電子產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略、基礎(chǔ)技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用開發(fā)四個(gè)層面上展開工作,同時(shí)在射頻電路、混合信號(hào)集成電路、EMI、納米尺度MOS器件、MEMS技術(shù)、高壓大功率器件與電路、高可靠性封裝測試技術(shù)等領(lǐng)域取得了一系列研究成果。研究院具有許多在微電子主要領(lǐng)域和研究方向的專家、教授、研究員、工程師,同時(shí)也招收培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的研究生。他們?cè)贚ED驅(qū)動(dòng)芯片的設(shè)計(jì)與封裝、芯片級(jí)封裝、系統(tǒng)級(jí)封裝、三維立體封裝和可靠性封裝方面有很深入的研究,并取得了不少成果和專利。SIP封裝技術(shù)、三維立體封裝和可靠性封裝將成為北大上海微電子研究院重點(diǎn)發(fā)展的研究方向,這些技術(shù)基礎(chǔ)為封裝服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)發(fā)展提供了可靠的保障。
記者:成立該平臺(tái)的背景是什么?它對(duì)行業(yè)有哪些積極作用?
程:隨著封裝技術(shù)不斷發(fā)展演變,IC設(shè)計(jì)公司對(duì)微型化、輕便化、多功能化、高集成化和高可靠性的需求越來越高,目前浦東新區(qū)現(xiàn)有封裝測試企業(yè)并不能滿足中小型IC企業(yè)的要求,該平臺(tái)可以使相關(guān)企業(yè)獲得服務(wù)便捷、形式靈活、成本合理的封裝測試服務(wù),有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量,加快產(chǎn)品開發(fā)節(jié)奏,提高企業(yè)自身的競爭能力。
目前浦東已有100余家集成電路設(shè)計(jì)企業(yè),隨著近幾年出現(xiàn)的多項(xiàng)目晶圓(MPW)服務(wù)的開展,進(jìn)一步地降低了IC設(shè)計(jì)開發(fā)的初期投入,也大大促進(jìn)了集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展。但是,中小型IC設(shè)計(jì)企業(yè)在起步階段需要以QFP、BGA等形式封裝,封裝數(shù)量較小,很難獲得大型封測企業(yè)的服務(wù)支持,導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)周期加長和成本提高等諸多問題。而隨著IC設(shè)計(jì)企業(yè)的成長,產(chǎn)品線的不斷擴(kuò)展,需要的封裝品種也將不斷增加,一般的封裝企業(yè)不能提供有效的技術(shù)服務(wù)。因此小批量、多品種封裝必然成為集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中迫切的需求。
另外,很多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在對(duì)一些新型電路、高端產(chǎn)品和先進(jìn)技術(shù)的探索、創(chuàng)新和研究上,需要有微小型、高密度、高頻、高溫、高壓、大功率、高可靠性的封裝技術(shù)來支持。而大型封測廠并不能針對(duì)這種高端的、專一的、小量的封裝服務(wù)需求給予有力的幫助,因而這些集成電路企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)只能通過其它途徑尋求提供特殊需求服務(wù)的國外封測單位,這樣無形間帶來產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間和成本的壓力。建設(shè)這樣的封裝服務(wù)平臺(tái)則可以有效的解決此類問題,為他們創(chuàng)造便利的條件。
記者:對(duì)于解決封裝行業(yè)存在的一些問題,國外有無類似的平臺(tái)?我們建立該平臺(tái)有無借鑒國外的一些經(jīng)驗(yàn)?
程:世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨波浪式發(fā)展,目前各大公司紛紛在我國建立后工序工廠及設(shè)計(jì)公司,摩托羅拉、英特爾、AMD、三星、ST、億恒、Amkor、日立、三菱、富士通、東芝、松下、三洋都在我國建有后工序工廠,飛利浦在江蘇、廣東新建兩個(gè)后工序工廠。面對(duì)蓬勃發(fā)展的IC封裝業(yè),無論技術(shù)怎樣發(fā)展,市場需求是產(chǎn)業(yè)發(fā)展原動(dòng)力,既有規(guī)?；a(chǎn),又有市場變化對(duì)封裝要求加工批量小、節(jié)奏快、變數(shù)大的特點(diǎn),市場競爭不只是求規(guī)模,更重要的是求強(qiáng),大不一定就是強(qiáng),所以通過國際半導(dǎo)體形勢的發(fā)展來看,封裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式及戰(zhàn)略十分值得重視與探討。
該平臺(tái)就是在總結(jié)了國內(nèi)外集成電路封裝產(chǎn)業(yè)存在的問題之后而建立的。目前國外和中國臺(tái)灣地區(qū)有企業(yè)從事類似業(yè)務(wù),但沒有類似在政府和行業(yè)協(xié)會(huì)支持下專門從事封裝技術(shù)支持的公共服務(wù)平臺(tái)。
記者:該平臺(tái)是只面向浦東還是面向全國?
程:面向全國。
記者:與一些大型封裝測試公司相比,該平臺(tái)有哪些優(yōu)勢?您認(rèn)為它的前景怎樣?
答:隨著封裝技術(shù)不斷發(fā)展演變,IC設(shè)計(jì)公司提出了微型化、輕便化、多功能化、高集成化和高可靠性的需求,目前一些大型封裝公司并不能滿足中小型IC企業(yè)的要求,而該平臺(tái)的優(yōu)勢在于可以使相關(guān)企業(yè)獲得服務(wù)便捷、形式靈活、成本合理的封裝服務(wù),有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量,加快產(chǎn)品開發(fā)節(jié)奏,例如為中小型IC設(shè)計(jì)/光電器件企業(yè)提供如下的服務(wù):晶圓凸點(diǎn)制備、芯片級(jí)植焊球、有機(jī)底版設(shè)計(jì)及加工、表面貼裝回流焊、BGA/FC/MCM封裝及組裝等。針對(duì)部分電子系統(tǒng)制造商的要求,開展特殊封裝的研發(fā)與服務(wù),主要包括:集成電力電子模塊封裝(IPEM)、大功率LED的封裝、MEMS封裝設(shè)計(jì)與服務(wù)等。為大學(xué)與科研機(jī)構(gòu)提供各種特殊封裝材料/形式的封裝、咨詢、培訓(xùn)、系統(tǒng)集成服務(wù),以及各種可靠性測試和分析服務(wù)。上述服務(wù)都是一些大型封裝測試公司無法做到的。所以該平臺(tái)的服務(wù)模式本身就是一種優(yōu)勢。
另外,我國目前擁有良好的產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境,浦東地區(qū)具有雄厚的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),豐富的人才資源儲(chǔ)備和較好的技術(shù)基礎(chǔ),加上廣泛的市場需求和上海北京大學(xué)微電子研究院及其合作伙伴的技術(shù)和運(yùn)營優(yōu)勢,該平臺(tái)有著非常廣闊的發(fā)展前景。
記者:成立這樣一個(gè)平臺(tái),您一定也在這方面有非常深的了解,站在一個(gè)行業(yè)專家的角度,您對(duì)整個(gè)封裝業(yè)的現(xiàn)狀有哪些看法?
程:IC封裝測試業(yè)是IC產(chǎn)業(yè)鏈中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。一直以來,外資企業(yè)在中國IC封裝測試領(lǐng)域占據(jù)了優(yōu)勢,但內(nèi)資封裝測試企業(yè)蓬勃發(fā)展,中小企業(yè)不斷涌現(xiàn),內(nèi)資特別是民營企業(yè)的發(fā)展為IC封裝測試業(yè)增添了活力和希望。目前在長三角地區(qū),匯聚了江陰長電、南通富士通、安靠、優(yōu)特、威宇科技、上海紀(jì)元微科、上海華嶺等眾多大型微電子封裝測試企業(yè),在全國處于領(lǐng)先地位。西部地區(qū)封裝測試業(yè)包括天水華天科技也有較快的發(fā)展。另外,2007年10月,英特爾(成都)有限公司微處理器工廠順利運(yùn)營并實(shí)現(xiàn)首枚多核處理器出口。同時(shí),中芯國際(SMIC)、馬來西亞友尼森(Unisem)、美國芯源系統(tǒng)(MPS)等半導(dǎo)體封裝測試項(xiàng)目在成都相繼投產(chǎn),西部封裝測試廠的產(chǎn)能將會(huì)進(jìn)一步釋放。
目前,國內(nèi)外資IDM型封裝測試企業(yè)主要為母公司服務(wù),OEM型封裝測試企業(yè)所接訂單多為中高端產(chǎn)品,而內(nèi)資封裝測試企業(yè)的產(chǎn)品已由DIP、SOP 等傳統(tǒng)低端產(chǎn)品向QFP、QFN、BGA、CSP等中高端產(chǎn)品發(fā)展。
綜觀目前國內(nèi)整個(gè)封裝業(yè)在對(duì)中小型集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的服務(wù)方面存在以下不足:
(1)國內(nèi)企業(yè)高端技術(shù)投資有限,產(chǎn)品多集中于中低端,難以在高端市場上取得突破;
(2)國內(nèi)先進(jìn)封裝技術(shù)的實(shí)施幾乎完全依靠從國外引入;
(3)已有封裝企業(yè)對(duì)于處于起步階段的IC設(shè)計(jì)公司小批量封裝要求能提供的服務(wù)極少,不利于整個(gè)IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;
(4)無法滿足小批量集成電路特殊封裝的需求。
(下轉(zhuǎn)第47頁)
記者:未來封測業(yè)的發(fā)展怎樣?該平臺(tái)的未來發(fā)展規(guī)劃是怎樣?
一、前言
日本電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（JEITA）的電子安裝技術(shù)委員會(huì)制定了2013年度版的“日本安裝技術(shù)路線圖”。該“安裝技術(shù)路線圖”報(bào)告，表述了終端電子產(chǎn)品、半導(dǎo)體封裝、電子組件、印制板和電子安裝設(shè)備的現(xiàn)狀認(rèn)識(shí)和將來技術(shù)開發(fā)的課題。
日本安裝技術(shù)路線圖”中，主要涉及有終端電子產(chǎn)品、半導(dǎo)體封裝、電子組件、印制板和安裝設(shè)備等五個(gè)大領(lǐng)域。它由每兩年這些領(lǐng)域的相關(guān)團(tuán)體（包括JEITA、STRJ、JPCA、JARA、CIAJ、SEAJ、JIEP、JWS、JSME）、研究所（SIRIJ、ASET）共同研究、商討而修訂出來（參與制定的相關(guān)團(tuán)體、機(jī)構(gòu)見圖1所示）。
20世紀(jì)80年代，日本電子信息產(chǎn)業(yè)曾經(jīng)擅長并引領(lǐng)世界消費(fèi)型電子產(chǎn)品的制造技術(shù)，經(jīng)過90年代初的市場景氣泡沫的破滅，以及21世紀(jì)第一個(gè)十年中世界經(jīng)濟(jì)形勢、國際商業(yè)模式的變化，日本逐漸喪失了駕馭世界電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展潮流的信心，失去了挑戰(zhàn)新產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)的氣魄。實(shí)際上，自1996年以來，日本電子信息產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)衰退跡象的警鐘就持續(xù)不斷地敲響。此次新的2013年度版“日本安裝技術(shù)路線圖”，不僅從技術(shù)開發(fā)上，而且還從此事業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的觀點(diǎn)上，提出了驅(qū)動(dòng)下一代電子信息產(chǎn)品技術(shù)的市場創(chuàng)新和開拓的建議，從而迎接來自這方面的最后挑戰(zhàn)。
以下，分別從終端電子產(chǎn)品、半導(dǎo)體封裝、電子組件、印制電路板和電子安裝設(shè)備等五個(gè)方面， 來介紹2013年度版“日本安裝技術(shù)路線圖”（以下簡稱為“路線圖” ）的新指導(dǎo)思想與新指南內(nèi)容。
二、終端電子產(chǎn)品
2.1 產(chǎn)品分類及對(duì)發(fā)展新領(lǐng)域的期待
在2013年度版的“路線圖”中關(guān)于電子信息產(chǎn)品的分類，延續(xù)了2011年度版的分類方式。即電子信息產(chǎn)品品種以穿戴型電子產(chǎn)品、數(shù)字視頻攝像、智能電話、數(shù)字電視、汽車導(dǎo)航、筆記本電腦和汽車電子七大類為中心進(jìn)行分析。
可以看到，近年日本曾擅長掌握的電子終端產(chǎn)品尖端制造技術(shù)，已經(jīng)失去了國際競爭優(yōu)勢。日本電子信息產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)大環(huán)境的改變，使日本終端電子產(chǎn)品制造商面臨著發(fā)展“根基沉降” 的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí)。這一產(chǎn)品市場變化的最明顯特點(diǎn)，是需求急速的電子化和追求安全性。由于網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性和各種標(biāo)準(zhǔn)化的適應(yīng)性，有必要?jiǎng)?chuàng)造新的市場和各種社會(huì)功能融合的系統(tǒng)，為此強(qiáng)烈建議再認(rèn)識(shí)研究開發(fā)的重要性以及靈活運(yùn)用“Open innovation”和“close”的商業(yè)模式/開發(fā)體制的構(gòu)筑必要性。
隨著期待著日元匯率的趨于穩(wěn)定，必須明確重整 “日本制造（made in Japan）”的觀念，以及對(duì)世界上不可缺少的日本安裝技術(shù)能力的再認(rèn)識(shí)和投資的期待。在2013年度版的“安裝技術(shù)路線圖”中，還期待著賦予能源環(huán)境和醫(yī)療等新市場或者全球戰(zhàn)略的再構(gòu)筑以重要的位置。
2.2 改變生活環(huán)境而出現(xiàn)的電子產(chǎn)品的新領(lǐng)域、新市場
在引人注目的以改變?nèi)藗兩瞽h(huán)境而涌現(xiàn)出的電子產(chǎn)品新市場中，我們可以捕捉到這些新型電子產(chǎn)品需求所出現(xiàn)的技術(shù)新動(dòng)向?！奥肪€圖”中歸納為以下的由延長壽命、優(yōu)化生活空間、能源三個(gè)方面背景下發(fā)展起來的、具有廣闊發(fā)展前景的新型電子終端產(chǎn)品市場：
（1） 延長人類壽命方面
在高齡化、低成長經(jīng)濟(jì)和高度網(wǎng)絡(luò)化的背景下，近年從以家庭為中心的娛樂家電到實(shí)現(xiàn)最高端商業(yè)工具 / 高功能信息產(chǎn)品的智能手機(jī)、智能電視、平板電腦、住宅/照明、演藝和與QOL關(guān)聯(lián)的監(jiān)護(hù)用機(jī)器人等電子終端產(chǎn)品得到了迅速地發(fā)展。
（2） 可移動(dòng)性生活空間方面
根據(jù)日益發(fā)展的人群或者信息的可移動(dòng)性需求，圍繞著創(chuàng)造更優(yōu)異的生活空間而出現(xiàn)的具有安全性（如自動(dòng)汽車駕駛儀）、便利性（如IT的提高，服務(wù)于移動(dòng)姿態(tài)的多樣化的電子產(chǎn)品）、環(huán)境友好性（如零輻射電子產(chǎn)品）的產(chǎn)品。
（3） 能源方面
從在流通路徑（能源，供電，電力消耗）中創(chuàng)造可再生能源、災(zāi)害對(duì)策，以及從節(jié)能、蓄能的角度考慮，今后會(huì)發(fā)展起可適于智能社會(huì)團(tuán)體（smart commuuity）、智能住宅（smart house）和能源收獲獵取等方面的應(yīng)用性電子產(chǎn)品。
2.3 智能手機(jī)牽引尖端安裝技術(shù)的發(fā)展
作為瞬息萬變的市場變遷案例，迄今的攜帶電話是連接到無線網(wǎng)絡(luò)的終端的中心，從2010年到2011年在因特網(wǎng)利用上由優(yōu)越的智能電話取代，沒有微處理器的存在就不會(huì)有電子化的汽車產(chǎn)業(yè)變化到環(huán)境友好性汽車，與此同時(shí)提高了安全性、便利性和舒適性，這不止關(guān)系到汽車單體而且還關(guān)系到向著以電動(dòng)車為核心的汽車電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
今后，智能手機(jī)在攜帶電話中占有很大比例。由于為了適應(yīng)信息數(shù)據(jù)保存或者高速網(wǎng)絡(luò)，而產(chǎn)生了存儲(chǔ)大容量化，這一發(fā)展趨向還在加速。另外由于要求使用時(shí)間更加長，因而發(fā)展它的小型大容量化、高功效的供電系統(tǒng)成為重要課題。
“路線圖”中提出：成為當(dāng)今時(shí)代寵兒的智能電話，它的安裝構(gòu)成，是在以8～12層的積層板為主流的主板上進(jìn)行LSI的高密度安裝（安裝個(gè)數(shù)最大的為28個(gè)，電子組件為1300個(gè)）。到2016年左右主流尺寸為50×50mm～55×120mm， 雖然與現(xiàn)狀沒有大的變化，但是LSI的安裝個(gè)數(shù)將會(huì)減少到14～25個(gè)，功能模板也比現(xiàn)在的減少3個(gè)。由于成本或者安裝空間的制約，正在致力于芯片的系統(tǒng)芯片化（SoC，System on chip）或者模塊功能的整合等，連接器數(shù)量也會(huì)大幅度縮小，到2022年這種潮流將會(huì)加速。
2.4 穿戴型電子產(chǎn)品的小型、多功能化
“路線圖”中預(yù)測了穿戴型電子產(chǎn)品（WW）的發(fā)展趨勢。穿戴型電子產(chǎn)品的電池功率期待著在未來兩年內(nèi)普遍達(dá)到1周的使用壽命，其整個(gè)產(chǎn)品的重量在100g以下。它的流行性等設(shè)計(jì)能力也會(huì)成為商品價(jià)值的重要要素。今后功能方面擴(kuò)展到健康、醫(yī)療管理等領(lǐng)域，將成為穿戴型電子產(chǎn)品很重要的新市場。未來幾年，為客戶提供更廣泛服務(wù)的穿戴型電子產(chǎn)品，將會(huì)紛紛閃亮登場。像眼鏡型、手表型等產(chǎn)品也在逐步得到普及。分析穿戴型電子產(chǎn)品的電子安裝結(jié)構(gòu)，目前以主板是1塊4～6層的HDI（高密度互連）型多層板為主流，而到2016年前后則會(huì)發(fā)展到8層的高多層HDI板。尤其是無源組件等埋入基板內(nèi)的制造技術(shù)已問世。這項(xiàng)技術(shù)在攜帶型電子產(chǎn)品用基板中的普及，將會(huì)使安裝的電子組件數(shù)量增加，最多達(dá)到100個(gè)，LSI埋入數(shù)達(dá)到 2～3個(gè)。
2.5 汽車電子產(chǎn)品的安裝高密度化加快
“路線圖”中提出，汽車的電子控制裝置（ECU）的安裝也會(huì)有大的發(fā)展。當(dāng)前，HEV、EV獲得正式普及，它也加速了汽車各種部位控制的電子化。以提高汽車行駛中安全性為主的通信系統(tǒng)的不斷完善，對(duì)應(yīng)的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和輕量化要求將會(huì)繼續(xù)成為汽車電子產(chǎn)品中目前突出需要解決的問題。
縱觀目前ECU外部的安裝構(gòu)成，它的基板尺寸表現(xiàn)出多樣化：從小型的30×30mm基板到300×150mm大型基板?；逵玫幕宀牧鲜且訤R-4型基板為主。另外，在EUC內(nèi)部的安裝構(gòu)成中，出于安裝空間等考慮，它的安裝構(gòu)成設(shè)計(jì)，將會(huì)發(fā)展得更為高密度化。預(yù)測它用的基板總數(shù)從現(xiàn)在的最多3塊左右，減少到2016年的1～2塊，預(yù)計(jì)基板尺寸以100～140mm×75～160mm為主流。由于適應(yīng)熱以及振動(dòng)的對(duì)策等，將會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)的有機(jī)樹脂基的基板，改換成陶瓷基的基板，另外一方面發(fā)展傾向是基板的進(jìn)一步的高多層化。在基板上安裝的LSI數(shù)量將會(huì)從現(xiàn)在的7～15個(gè)，增到7～30個(gè)。由于上述的汽車功能的高度化等，可以預(yù)見到汽車電子控制的加速，車載ECU的高密度也會(huì)加速。
三、半導(dǎo)體封裝
3.1 低耗電和高速化成為半導(dǎo)體封裝開發(fā)的主旋律
在“路線圖”中提出與以往版本的路線圖所不同的是：為了實(shí)現(xiàn)以智能電話為典型代表的攜帶電子產(chǎn)品的低耗能化，當(dāng)前半導(dǎo)體封裝技術(shù)發(fā)展的主要課題，鎖定在實(shí)現(xiàn)電源電壓的低電壓化，以及適應(yīng)高速化總線頻帶寬幅擴(kuò)大和傳送距離的縮短方面。與外部的信號(hào)頻率雖然供給5GHz 以上的高速信號(hào)的器件QFP或者QFN，但是為了適應(yīng)總線頻率幅寬的器件，而需要采用端子數(shù)多的BGA或者FBGA的封裝形式。
此“路線圖”中預(yù)測：由于在二維構(gòu)造的封裝配線中，原有的密集的焊盤設(shè)計(jì)已到了極限，因此必須使用TSV的三維配線方式，以及加快實(shí)現(xiàn)采用光信號(hào)傳輸?shù)男路绞健?/p>
3.2 封裝引腳數(shù)的增加驅(qū)動(dòng)安裝形式、散熱對(duì)策的改變
“路線圖”提出：電子安裝業(yè)目前面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一，是智能電話等攜帶型電子產(chǎn)品開始采用了高性能應(yīng)用處理器（AP，Application processor），它驅(qū)動(dòng)了IC封裝向著更加高密度化發(fā)展進(jìn)程。例如在iphone 4s的A5中，它的IC封裝設(shè)計(jì)，在0.4mm 節(jié)距中其中引線端子數(shù)量增加到1361針。為了適應(yīng)低電壓化，IC封裝中的引線數(shù)量仍呈現(xiàn)著繼續(xù)增加的傾向。目前存儲(chǔ)器型PoP封裝所用的引線數(shù)已采用240針。預(yù)計(jì)自2014年起，512位（bit）的寬I/O存儲(chǔ)器將會(huì)走向?qū)嵱没囊_數(shù)預(yù)計(jì)達(dá)到1200針以上。高端電子機(jī)器中安裝的半導(dǎo)體封裝中，例如60mm方形芯片的引腳數(shù)最多為4600針，今后由于追求低耗電化或者高功能化，到2016年左右預(yù)計(jì)將會(huì)上升到5000針。這種引腳數(shù)迅速增多的發(fā)展態(tài)勢，也迫使由于電力消耗增大，而使封裝中的散熱新對(duì)策，將打破原有傳統(tǒng)的解決形式以全新方式問世。
“路線圖”提出：隨著移動(dòng)電話的迅速普及，使得低成本型封裝――QFN受得更多青睞。特別是在引腳數(shù)為100針以下的需求正在擴(kuò)大，對(duì)采用QFN封裝量在擴(kuò)大。這主要因?yàn)?，從設(shè)計(jì)觀點(diǎn)上考慮，目前采用QFN封裝，在提升封裝的安裝中合格率是有優(yōu)勢的。因此未來在QFN封裝上，它的端子數(shù)、外形尺寸將不會(huì)有太大的變化。
另外，23mm方形以下的小型封裝中，采用FBGA（fine-piteh BGA）封裝的趨勢在增加。微細(xì)節(jié)距（0.4mm節(jié)距）、面柵陣列的FBGA封裝，現(xiàn)已量產(chǎn)，已在攜帶型終端電子產(chǎn)品中得到正式的采用，例如已經(jīng)大量地安裝在最新問世的智能手機(jī)中。另外攜帶型終端電子產(chǎn)品中還出現(xiàn)了采用引腳數(shù)200針級(jí)的封裝選其它型封裝形式以替代部分QFN封裝的新動(dòng)向，預(yù)測今后在對(duì)新型封裝方面需求還會(huì)擴(kuò)大。但是新型封裝為了確保其可靠性，多采用底部填充膠材料，這樣就會(huì)使其材料成本出現(xiàn)增加。
3.3 WL-CSP在智能手機(jī)中應(yīng)用量擴(kuò)大
“路線圖”指出：目前市場需求增加明顯的另外一類封裝是WL-CSP（wafer level-csp）。正因它很最適用于高可靠性、小型化的終端電子產(chǎn)品，由此作為移動(dòng)電話中安裝的需求，近年得到迅速的擴(kuò)大。
最近新的技術(shù)成果紛紛問世，包括相繼開發(fā)了緩和安裝時(shí)的應(yīng)力等的優(yōu)良結(jié)構(gòu)封裝設(shè)計(jì)，以及采用底部填充膠的許多開發(fā)事例。在芯片面積上，2010年前只限于30mm×300mm、100針以下的小型芯片之內(nèi)，但是2011年以來，60mm×60mm、400針以下的芯片尺寸的出現(xiàn)，推動(dòng)安裝高密度化的加速?！奥肪€圖”推測：如若發(fā)展采用底部填充膠或者元器件埋入基板等技術(shù)的封裝，則會(huì)開始采用80mm×800 mm、700針的大型芯片。尤其是在2010年之后，芯片面積尺寸為100mm×100mm、1000針以上的WLP（wafer level package，芯片級(jí)封裝） 技術(shù)將會(huì)得到發(fā)展。
為了提高安裝的可靠性而提出了引入應(yīng)力緩沖層（stress buffer），加厚表面的保護(hù)層等方法。另外WL-CSP將會(huì)進(jìn)一步的低成本化，這必須致力于開展平面化的處理新方法。
3.4 車載的功率半導(dǎo)體用封裝急待解決散熱問題
關(guān)于車載的功率半導(dǎo)體用封裝，在“路線圖”提出：現(xiàn)采用的車載用功率組件的封裝接合溫度最高也不過170℃，但是由于到2016年時(shí)將會(huì)上升到230℃，因此今后將會(huì)被厚Cu線、Cu夾（clip）和Cu/Al帶等連接方式所取代。使用提高可靠性的焊盤金屬化（over pad metallization， OPM）處理，也是有效的方法之一。另外未來還會(huì)還加強(qiáng)對(duì)雙面冷卻或者直接散熱片（fin）冷卻構(gòu)造等新冷卻技術(shù)的研究。
“路線圖”預(yù)測：為了使功率半導(dǎo)體的耐封裝接合溫度達(dá)到 270℃，未來還必須開發(fā)陶瓷/金屬封裝或者耐循環(huán)溫度性高的裸芯片粘結(jié)（die bond）材料。關(guān)于無鉛型裸芯片粘結(jié)材料的開發(fā)，采用燒結(jié)Ag膠，或者采用Sn-Sb焊料材料的途徑，將是重要的選擇方案。在解決車載的功率半導(dǎo)體封裝的散熱問題中，其關(guān)鍵手段是采用從芯片兩面熱傳導(dǎo)的散熱技術(shù)。
3.5 有機(jī)樹脂封裝基板的配線微細(xì)化所面臨的新課題
在“路線圖”中還特別提到封裝構(gòu)成材料的重要性和封裝基板存在需解決的技術(shù)難點(diǎn)。在新型的有機(jī)樹脂封裝基板中，特別表現(xiàn)在攜帶型電子產(chǎn)品用SiP封裝（Systemin package，系統(tǒng)封裝）或PoP封裝中，解決封裝基板的面翹曲問題成為了當(dāng)前的關(guān)鍵課題。因此有必要提高封裝基板材料的芯層（內(nèi)芯覆銅板）、抗蝕材料等關(guān)鍵原材料的性能。在這兩種材料的開發(fā)中，提高它的彈性模量，是至關(guān)重要的。目前封裝基板的L/S（線寬/線間距）最小的為15μm/15μm。預(yù)計(jì)到2016年時(shí)，L/S將會(huì)推進(jìn)到最小10μm/10μm的程度。另外由于Si互連板（inter poser）的出現(xiàn)，也加速了有機(jī)樹脂封裝基板的導(dǎo)線微細(xì)化。在這一變化中，實(shí)現(xiàn)其低成本化又成為一大課題。另外，在封裝基板材料的新材料中，新型的玻璃材料的采用也成為當(dāng)前一大新材料的亮點(diǎn)。
3.6 封裝用焊接材料期待新型無鉛焊料材料的問世
過去，作為高熔點(diǎn)的粘合可塑性高導(dǎo)熱材料往往使用以鉛為主要成分的焊料。到2016年預(yù)計(jì)會(huì)重新評(píng)估RoHS，仍期待新型無鉛焊料材料的問世。從導(dǎo)熱率和耐循環(huán)溫度的角度考慮，Sn-Sb焊料將是未來最有發(fā)展前景的無鉛焊料。
四、電子部品
4.1 電子部品品種與發(fā)展趨勢
電子部品以LCR組件為主，它包括有電阻（R）、電容（C）、電感（L）無源組件、EMC組件、ESD組件、連接器、輸入輸出器件、傳感器/調(diào)節(jié)器（actuator）和高頻器件等。
考慮以人為本的生活空間中應(yīng)用電子產(chǎn)品的要求特性，期待著小型、高可靠性、高速信號(hào)、高頻、高電流、耐環(huán)境、耐振動(dòng)和耐高溫特性等電子組件功能的進(jìn)一步發(fā)展。屬于電子組件產(chǎn)品中的LCR組件尤其是電感L與電容C組合的LC濾波器、移動(dòng)電話用的通信類高頻模塊等需求數(shù)量目前在持續(xù)地?cái)U(kuò)大，所有芯片化、小型輕量化都在加速。
4.2 電容、電阻、濾波器的發(fā)展
陶瓷電容器的小型化開發(fā)走在最先端。已經(jīng)進(jìn)入0201尺寸的樣品出廠階段，2～3年以后將會(huì)量產(chǎn)化。另一方面，汽車用途中附金屬端子的電容器最近也在增長。Al電解電容器的小型化要求也正在逐年提高，為此Al箔層的薄型化成為重要的差異化技術(shù)，與2000年相比，現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一半程度的小型化。今后將會(huì)出現(xiàn)進(jìn)一步薄型化的要求，目標(biāo)是現(xiàn)在的約40%的小型化。圖2表示了陶瓷片式電容的各種尺寸構(gòu)成比率。
電阻的小型化還比電容遲2～3年。目前的主力尺寸是1005，占全體的4成。正在出現(xiàn)移行到0603尺寸的潮流，且有增加的傾向。將來會(huì)取代1608尺寸。另外為了適應(yīng)要求高電力化的潮流，正在采取微調(diào)修整（trimming） 方法重新評(píng)估，同時(shí)也采用長邊電極和電阻組件的雙面化等方法。濾波器中目前最小的是0603尺寸，但是到2016年將會(huì)移行到0402，到2021年前后0201尺寸將會(huì)問世。高頻用電感器到2016年前后將會(huì)移行到0201尺寸，比濾波器的小型化還要加速。
4.3 基板內(nèi)埋入組件的發(fā)展
“路線圖”中提出，作為基板（PCB）埋入組件的制造群與市場，正在逐步強(qiáng)化地形成。現(xiàn)有組件是以在基板的表面上進(jìn)行安裝、搭載。它用的Sn電極為主流，其優(yōu)點(diǎn)是廉價(jià)且可大量應(yīng)用于現(xiàn)有的SMT工藝。由于基板的厚度受到埋入組件尺寸上的制約，因此埋入組件基板的整個(gè)厚度難以薄型化。作為埋入組件基板的整體厚度也難以薄型化。為此，作為埋入專用的薄型組件，采用Cu電極的電子組件正在問世。這種工藝法對(duì)其薄型化做出貢獻(xiàn)的同時(shí)，由于追求其高可靠性的開發(fā)、以及埋入芯片以后的導(dǎo)通孔形成的研制成功，使得這種工藝路線主導(dǎo)今后的組件埋入技術(shù)的可能性得到提升。但是需要指出的是，提高其位置重合精度、以及降低制造成本的問題仍需得到進(jìn)一步的解決。
4.4 智能手機(jī)等問世對(duì)電子部品的新需求
“路線圖”中強(qiáng)調(diào)，隨著智能手機(jī)等移動(dòng)終端產(chǎn)品的普及，出現(xiàn)了對(duì)電子部品的各種要求。一種是對(duì)于導(dǎo)電性粘結(jié)劑的適應(yīng)性。但是還指出了Ag遷移發(fā)生的問題和改善導(dǎo)熱性等的必要性，要求進(jìn)一步研究開發(fā)。另外，還提出了對(duì)樹脂電極的新要求。根據(jù)安裝時(shí)的應(yīng)力或者裝置落下時(shí)的沖擊吸收等觀點(diǎn)來看存在著一部分需要，繼續(xù)開發(fā)更高可靠性的產(chǎn)品成為重要課題。
以觸摸屏（touch panel）的普及為代表的新型接口（interface）的輸入輸出裝置（device）也成為亮點(diǎn)。由于從操作功能本身技術(shù)上進(jìn)步的人到機(jī)器的做工作，機(jī)器認(rèn)識(shí)了人，機(jī)器對(duì)于人來說可以想定為獨(dú)立的做工作那種情況。除了利用攝像、傳感器的圖像識(shí)別裝置以外，與動(dòng)作傳感器、操作者的人機(jī)對(duì)話系統(tǒng)今后將會(huì)進(jìn)一步普及。利用數(shù)據(jù)的輸入輸出信息，即使人沒有意識(shí)也可以進(jìn)化到能夠輸入輸出的接口。
4.5 未來以健康為目的的電子醫(yī)療產(chǎn)品發(fā)展
未來引領(lǐng)電子組件市場發(fā)展的應(yīng)用之一是“健康” 領(lǐng)域。這個(gè)新市場表現(xiàn)在：（1）世界許多國家進(jìn)入高齡化，其時(shí)代所賦予的新任務(wù)，是以支持身體功能的電子產(chǎn)品為主；（2）旨在維持健康管理（health care）的血壓計(jì)等監(jiān)視健康狀態(tài)的移動(dòng)型電子醫(yī)療產(chǎn)品等；（3）為實(shí)現(xiàn)包括精神生活在內(nèi)的行動(dòng)安全機(jī)器人等醫(yī)療健康產(chǎn)品，都期待著問世。
五、印制電路板
在“路線圖”的PCB部分中，報(bào)告提示了應(yīng)該呈現(xiàn)十年前的PCB態(tài)勢，并且明確了日本PCB業(yè)面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的態(tài)勢。“路線圖”制定了日本PCB業(yè)界在未來發(fā)展的信息指南?！奥肪€圖”中還闡述了當(dāng)前發(fā)展熱門產(chǎn)品――高電流、高散熱基板，大面積撓性電子基板和Si/玻璃/有機(jī)樹脂互連板等技術(shù)新動(dòng)向。
5.1 迎來轉(zhuǎn)變的日本PCB業(yè)
日本PCB業(yè)以2008年世界金融危機(jī)的沖擊為開端，之后未能止住PCB生產(chǎn)額一路下滑的頹勢。緊接著，日本PCB產(chǎn)業(yè)又受到了2011年、2012年日本影像產(chǎn)品的大規(guī)模市場丟失的嚴(yán)重影響，造成日本PCB在世界上失去了引領(lǐng)下一代的產(chǎn)品群、進(jìn)行尖端產(chǎn)品開發(fā)的資金來源，并且它在今后的恢復(fù)、復(fù)興中又面臨著重重困難。日本的PCB業(yè)界正面臨著轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)PCB產(chǎn)品與技術(shù)的時(shí)期。
5.2 PCB新技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域的持續(xù)擴(kuò)大
另一方面應(yīng)看到，PCB產(chǎn)品中新技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)擴(kuò)大，新型的生產(chǎn)PCB方式正在崛起。
新型的PCB生產(chǎn)工藝方式，主要表現(xiàn)在：利用各種載體的印刷形成半導(dǎo)體、導(dǎo)體和電介質(zhì)等的“大面積、撓性的” 印刷電子（printable electronics）的出現(xiàn)。另外還有玻璃/硅互連板、光導(dǎo)波路基板等。在電路形成技術(shù)方面，作為與微細(xì)化的半導(dǎo)體或者M(jìn)EMS組合的“智能系統(tǒng)集成”技術(shù)，期待著未來會(huì)擴(kuò)大到醫(yī)療、衣料、物流和宇宙航空等新型應(yīng)用市場中。
在2013年度版“路線圖”中新加入了埋入組件（embedede component） 基板技術(shù)的章節(jié)和關(guān)于高散熱大電流基板、玻璃互連板（glass interposer）的話題（topics）。整體而言，由于日本制造商的衰落再加上超高日元匯率而移交海外生產(chǎn)等背景，日本國內(nèi)的PCB業(yè)界形勢嚴(yán)峻而引人注目。電容或者電阻用的低成本High-k材料，利用印刷形成半導(dǎo)體的電子移動(dòng)速度快的高功能性油墨材料或者阻擋層（barrier）材料。
特別是L/S=10μm/10μm以下的微細(xì)線路形成時(shí)理想的平坦性為100nm級(jí)，因此還必須開發(fā)目前的1/3以下平坦性Cu箔材料等。
基板微細(xì)化未來值得關(guān)注的解決方法之一，是基板材料采用玻璃互連板（glass interposer），尺寸穩(wěn)定性或者平坦性優(yōu)良，適合于微細(xì)線路層的形成，它有大幅降低制造成本的可能性。但是由于玻璃的特性而存在導(dǎo)通孔形成時(shí)的加工或者搬運(yùn)操作（bandling）的課題，實(shí)現(xiàn)需要花費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間。
關(guān)于基板埋入組件，“路線圖”提出：需要解決的最大問題是制造合格率?，F(xiàn)在尚未達(dá)到70%程度，還不能著急地提高到接近100%的水平，因此難以降低成本。另外埋入組件的厚度還不能從現(xiàn)在的150μm厚度控制到50μm厚度，因此難以為原來的薄型化做出貢獻(xiàn)。
5.3 對(duì)PCB設(shè)備提出了新要求
“路線圖”中，還對(duì)PCB設(shè)備方面提出了更嚴(yán)格的要求。這些新要求主要包括：保證L/S=5μm/5μm的鮮像度的光掩模（photomask）和曝光裝置，或者LDI（激光直接成像，Laser direct imaging）裝置，可以形成均質(zhì)而矩形的微細(xì)線路的高速蝕刻裝置和保護(hù)微細(xì)線路的非接觸搬運(yùn)系統(tǒng)等一個(gè)接一個(gè)的開發(fā)難題。
今后PCB設(shè)備系統(tǒng)開發(fā)的特征之一，是不能著力于包括現(xiàn)有工程在內(nèi)的獨(dú)立操作的計(jì)算機(jī)型設(shè)備的開發(fā)，而是要在整體上貫穿制造的系統(tǒng)裝置開發(fā)。為此必須共享關(guān)于制造的數(shù)據(jù)庫，這意味著不同行業(yè)的聯(lián)系至關(guān)重要。
六、電子安裝設(shè)備
2011年度后半期以后，包括中國大陸的世界市場景氣度進(jìn)一步惡化，這使得日本的電子安裝設(shè)備的最大銷售市場轉(zhuǎn)移到泰國、越南、印度尼西亞和緬甸等東南亞地區(qū)。
“路線圖”中預(yù)測，縱觀世界電子產(chǎn)品的發(fā)展，未來幾年還不會(huì)出現(xiàn)原有成熟型市場的新增長，但車載產(chǎn)品、智能測量儀等環(huán)境關(guān)聯(lián)產(chǎn)品可期待今后市場的新增長。世界人口的持續(xù)增長，再加上以需求為核心的中等收入者的增加，圍繞這些產(chǎn)品的安裝設(shè)備需求今后將會(huì)持續(xù)擴(kuò)大。
[關(guān)鍵詞]高密度集成；三維芯片堆疊；芯片倒裝焊接；多層基板布線；SIP封裝
中圖分類號(hào)：TN405 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）07-0351-01
1.引言
現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，戰(zhàn)場上的電磁環(huán)境日益復(fù)雜，以往那種彼此分立、功能單一的電子戰(zhàn)裝備已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)作戰(zhàn)需要。一體化和小型化已成為當(dāng)前電子戰(zhàn)裝備發(fā)展的重點(diǎn)和未來電子戰(zhàn)裝備總的發(fā)展方向。而數(shù)字雷達(dá)就是一體化、小型化電子裝備的產(chǎn)物，它具有體積小、重量輕、高集成、數(shù)字化、高密度、模塊化的眾多優(yōu)點(diǎn)，在未來戰(zhàn)場上，將無可匹敵。由于其特點(diǎn)，它的組裝技術(shù)要求比較高，目前應(yīng)用廣泛的就是高密度集成組裝技術(shù)。
2.高密度集成組裝關(guān)鍵技術(shù)
1）多層基板制造技術(shù)
高頻內(nèi)埋置多層布線基板中導(dǎo)體損耗和趨膚效應(yīng)已十分顯著，導(dǎo)體的電導(dǎo)率、金屬引線的表面平坦度、厚度和臺(tái)階形貌均直接關(guān)系到信號(hào)傳輸質(zhì)量。因此，在內(nèi)埋置多層布線基板制作技術(shù)中，金屬材料的x取、工藝設(shè)計(jì)和制作工藝對(duì)電路性能指標(biāo)的影響是至關(guān)重要的。集成大量數(shù)字芯片，擬采用硅基多層布線結(jié)構(gòu)，盡可能將芯片集成在硅基板中。
內(nèi)埋置多層布線基板總體結(jié)構(gòu)示意圖1如下：
這種技術(shù)，可以給裸芯片和外貼元器件提供安裝平臺(tái)，它實(shí)現(xiàn)芯片和元器件之間電氣互連，它為芯片及其他功率器件提供散熱通道。隨著電子裝備向微小型方向發(fā)展，對(duì)基板的要求也越來越高，需要在基板內(nèi)埋入無源和有源器件，要能夠搭載新功能器件（如：MEMS器件、光電器件、RF及混合信號(hào)），如圖2所示。而隨著新材料和新工藝的發(fā)展涌現(xiàn)出了更多形式的多層高密度基板，如LTCC基板、多層AlN基板、多層薄膜基板、多層Si基板，這些新產(chǎn)品的出現(xiàn)極大地推動(dòng)了高密度集成組裝技術(shù)的進(jìn)步。如（圖2）所示：
例如：某數(shù)字雷達(dá)的多層基板里包括多層微帶的功分器、微波數(shù)字混頻電路、一體化數(shù)字接收機(jī)。多層微帶功分器采用帶狀線逐層疊加方式，并通過邊緣端口盲槽和垂直SMA端口盲槽進(jìn)行輸入和輸出，實(shí)現(xiàn)了用單塊多層微帶板完成功分器垂直方向的集成設(shè)計(jì)和制造，比分別設(shè)計(jì)或平面設(shè)計(jì)制造體積縮小近一半；微波數(shù)字混頻電路，采用盲孔多層微帶板制造技術(shù)，有效實(shí)現(xiàn)了微波變頻和放大功能；一體化數(shù)字接收機(jī)通過合理的疊層、終端匹配、等長線控制、串?dāng)_控制保證信號(hào)完整傳輸，控制信號(hào)反射、振蕩。
2）芯片層疊組裝技術(shù)
疊層封裝是在系統(tǒng)集成密度、系統(tǒng)的復(fù)雜程度以及元件的集成度提高需求下提出的。對(duì)部分芯片進(jìn)行層疊封裝，采用引線鍵合，以便滿足小型化要求。引線鍵合芯片層疊封裝中采用懸垂型（Overhang stacking）芯片層疊方式，見圖3所示，懸垂型在芯片間增加墊片支撐出一定高度的空間，以便于鍵合絲在各層芯片上鍵合。兩層芯片之間層間采用0.154mm厚度的Al2O3陶瓷基板做為懸垂支撐，采用H-37導(dǎo)電膠和E-400絕緣膠等做為粘接材料，能滿足剪切強(qiáng)度的要求。芯片和基板之間采用鍵合的方式進(jìn)行連接。如圖3所示：
3）芯片倒裝焊接技術(shù)
倒裝微互連技術(shù)（FCB）是在整個(gè)芯片表面按柵陣列形狀布置I/O端子，芯片直接以倒扣方式安裝到布線板上，通過柵陣I/O端子與布線板上相應(yīng)的電極焊盤實(shí)現(xiàn)電氣連接，取消了WB周邊布置端子的連接方式。如圖4所示，在節(jié)距比較窄的條件下，可以布置更多的端子，從而能降低對(duì)引腳窄節(jié)距化的過高要求。從圖4還可以看出倒裝焊不需要向四周引出I/O端子，互連的長度大大縮短，具有更優(yōu)越的高頻、低延遲、低串?dāng)_的電路性能，更適用于高頻電子產(chǎn)品應(yīng)用。如圖4所示：
4）系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)
系統(tǒng)封裝技術(shù)（system in package）是將一個(gè)電子功能系統(tǒng)，或其子系統(tǒng)中的大部分內(nèi)容甚至全部安置在一個(gè)封裝內(nèi)。因此它可以顯著的縮小系統(tǒng)或子系統(tǒng)的尺寸，大大提高了單位體積內(nèi)電路的集成度，有利于整機(jī)系統(tǒng)向小型化、多功能、高可靠性方向發(fā)展。電子戰(zhàn)整機(jī)系統(tǒng)正趨向于更微型化的系統(tǒng)封裝（SIP），因此在一個(gè)封裝系統(tǒng)里集成了數(shù)字、模擬、微波、毫米波甚至光電信號(hào)，設(shè)計(jì)需要考慮整體的機(jī)械支撐、電氣互連、電磁兼容、散熱管理等一體化集成設(shè)計(jì)技術(shù)。
5）系統(tǒng)集成組裝技術(shù)
對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，相對(duì)于中低頻電路，射頻收發(fā)及數(shù)模處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需考慮封裝損耗、寄生效應(yīng)、相互干擾等因素。因此，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須注意以下幾個(gè)問題：1）為了避免相互干擾，數(shù)字部分和射頻模擬部分將從物理上進(jìn)行分開設(shè)計(jì)；2）盡量減少射頻芯片的熱阻和寄生電感；3）大量數(shù)字芯片采用3D組裝以提高組裝密度；4）數(shù)字和射頻模擬部分對(duì)基板的工藝兼容性和可隔離性；5）封裝必須考慮數(shù)字部分和射頻模擬部分的相互干擾，同時(shí)減少插入損耗。
3.結(jié)束語
高密度集成組裝技術(shù)在國內(nèi)處于起步階段。由于小型化和一體化電子裝備應(yīng)運(yùn)而生，所以此項(xiàng)技術(shù)也將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的組裝技術(shù)，廣泛的應(yīng)用到數(shù)字化裝備中的發(fā)展創(chuàng)新中，本文只是簡單的介紹了其中的一些關(guān)鍵技術(shù)，而具體的集成組裝技術(shù)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品情況來確定最佳設(shè)計(jì)制造工藝。
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LED封裝經(jīng)過最近20年的高速發(fā)展，在技術(shù)和應(yīng)用上已經(jīng)逐漸成熟。特別是經(jīng)過最近10年的高速增長，已經(jīng)成為半導(dǎo)體市場的主力軍，在應(yīng)用領(lǐng)域快速普及，特別是在背光、照明、顯示、指示等行業(yè)LED封裝產(chǎn)品已經(jīng)非得到常廣泛的應(yīng)用。由于其具備環(huán)保、節(jié)能等特點(diǎn)，已經(jīng)成為各國政府重點(diǎn)發(fā)展的新型節(jié)能產(chǎn)業(yè)。我國也通過政策扶持來鼓勵(lì)LED行業(yè)快速發(fā)展，但是與全球LED發(fā)達(dá)國家和地區(qū)還有一定的差距。在產(chǎn)能上，我國現(xiàn)在已經(jīng)是全球LED封裝第一大國，但是中高端封裝產(chǎn)品還不多，產(chǎn)品競爭力還不夠強(qiáng)。迫切需要發(fā)展高性能、高可靠性的LED封裝產(chǎn)品。
目前，全球高性能的LED封裝代表企業(yè)分布如下：
歐美、日本企業(yè)是全球高性能LED封裝的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)，是高品質(zhì)、高可靠性LED封裝的第一陣營。臺(tái)灣地區(qū)和韓國企業(yè)是全球LED封裝產(chǎn)量最大的地區(qū)，占據(jù)著著中高端LED封裝陣營。中國LED封裝企業(yè)經(jīng)過這些年的發(fā)展，部分高品質(zhì)封裝企業(yè)已經(jīng)逐步步入中高端LED封裝陣營，但是總體產(chǎn)品質(zhì)量還不夠高，還需要封裝企業(yè)繼續(xù)追趕。
二、高可靠性LED封裝產(chǎn)品主要表現(xiàn)在六個(gè)方面
1.使用高質(zhì)量的封裝原材料、輔助材料。目前高端封裝材料基本都掌握在歐美、日本企業(yè)手中，部分高端材料對(duì)我國出口有技術(shù)壁壘，例如：日亞最高端的LED芯片、熒光粉。我們迫切需要提高自主高性能材料的水平，來帶動(dòng)LED封裝水平的提高。我國LED封裝材料制造企業(yè)通過最近幾年的學(xué)習(xí)、吸收、創(chuàng)新，在技術(shù)上已經(jīng)取得長足進(jìn)步。部分支架、芯片、熒光粉、膠水已經(jīng)達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平，為我們制造高可靠性、長壽命LED提供了強(qiáng)有力的保障。
2.使用可靠的封裝制造設(shè)備。制造設(shè)備的精密、可靠是高品質(zhì)LED封裝的基礎(chǔ)。由于我國LED封裝企業(yè)起步較晚，目前我國LED封裝企業(yè)的設(shè)備都比較先進(jìn)，在設(shè)備性能上與歐美、日本企業(yè)基本在同一水平上。例如：IS的光學(xué)設(shè)備，ASM、K&S、KJ的固晶、焊線、封裝、分類測試設(shè)備等都是目前行業(yè)一流的生產(chǎn)設(shè)備，這也給我們生產(chǎn)高可靠性的LED提供了設(shè)備保障。
3.優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力。優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是高質(zhì)量LED的技術(shù)保障。出色的工業(yè)設(shè)計(jì)是高質(zhì)量LED的基礎(chǔ)，隨著國家對(duì)LED發(fā)展戰(zhàn)略的不斷提高，各高校和企業(yè)相續(xù)開通了專門的LED相關(guān)專業(yè)，為我國LED行業(yè)培訓(xùn)了一大批優(yōu)秀的專業(yè)人才。
部分開通LED和光電子相關(guān)專業(yè)的高校：北京航空航天大學(xué)；大連民族學(xué)院；中山大學(xué)；沈陽理工大學(xué)；華僑大學(xué)；寧波大學(xué)；天津工業(yè)大學(xué)；廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院；中國海洋大學(xué)；廣東紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院。
從上可以看出，在LED相對(duì)比較發(fā)達(dá)的長三角，珠三角和環(huán)渤海地區(qū)的高校開通LED和光電子相關(guān)專業(yè)比較集中一些，這些高校也為我國封裝企業(yè)提供了專業(yè)對(duì)接度高的高素質(zhì)人才，為封裝企業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展提供了人才原動(dòng)力。
4.可靠的封裝工藝、流程設(shè)計(jì)。封裝是整個(gè)LED的核心制造過程，當(dāng)我們擁有好的材料、設(shè)備和設(shè)計(jì)方案后，可靠的制造流程是制造出高品質(zhì)LED的基礎(chǔ)。LED的制造流程大概可以分為以下幾部分：①固晶關(guān)鍵工序；②焊線關(guān)鍵工序；③封裝關(guān)鍵工序；④分切、剝離主要工序；⑤分類、包裝主要工序。
固晶、焊線、封裝是核心制造工序，每個(gè)工序都有非常復(fù)雜的子工序，在工藝流程設(shè)計(jì)中就需要考慮到產(chǎn)品的各項(xiàng)性能，例如：散熱、發(fā)光、防潮、抗UV、抗老化等，還要充分考慮在制造過程中的清洗方式和條件、烘烤方式和條件、溫濕度控制、ESD防護(hù)、污染物隔離、氧化防護(hù)等等各個(gè)環(huán)節(jié)。隨著大家對(duì)LED質(zhì)量要求的越來越高，對(duì)工藝流程的管控也越來越嚴(yán)格。例如：導(dǎo)入等離子清洗，設(shè)計(jì)萬級(jí)無塵間甚至千級(jí)無塵間，全流程ESD防護(hù)。
5.使用先進(jìn)的檢測設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法。檢測設(shè)備和檢測方法是我過LED封裝企業(yè)相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)，最近幾年，我國LED檢測設(shè)備生產(chǎn)廠家有了長足的進(jìn)步，不過相對(duì)國外檢測設(shè)備生產(chǎn)廠家和檢測機(jī)構(gòu)來說，還是有一定的差距。主要是截至到現(xiàn)在，我國沒有系統(tǒng)的關(guān)于LED產(chǎn)品的檢測標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)和權(quán)威的檢測認(rèn)證機(jī)構(gòu)，也沒有統(tǒng)一規(guī)范的行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)LED行業(yè)檢測和認(rèn)證都依賴國外標(biāo)準(zhǔn)和國際LED巨頭的檢測標(biāo)準(zhǔn)。最近幾年，歐美和日本不斷提高LED的技術(shù)門檻，通過標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高來限制我國LED產(chǎn)品的出口門檻，導(dǎo)致我國大批低端LED封裝企業(yè)失去海外市場。鑒于這種情況，我國一些LED相對(duì)發(fā)達(dá)的地區(qū)相許出臺(tái)了一部分地方性的LED標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，引導(dǎo)該地區(qū)的LED企業(yè)規(guī)范檢測標(biāo)準(zhǔn)和手法，提高產(chǎn)品質(zhì)量。應(yīng)對(duì)LED行業(yè)的新變化，國內(nèi)的一些LED檢測設(shè)備廠商也加大了技術(shù)研發(fā)，不斷推出更穩(wěn)定、精準(zhǔn)的測試設(shè)備，面前國內(nèi)LED檢測設(shè)備主要生產(chǎn)商家如下：遠(yuǎn)方光電、實(shí)驗(yàn)室用、生產(chǎn)檢測用；中為光電、實(shí)驗(yàn)室用、生產(chǎn)檢測用；星譜光電 、實(shí)驗(yàn)室用、生產(chǎn)檢測用；大族光電 、生產(chǎn)檢測用；三色光電、實(shí)驗(yàn)室用；華騰半導(dǎo)體、生產(chǎn)檢測用；臺(tái)工電子、生產(chǎn)檢測用；虹譜光電、生產(chǎn)檢測用、實(shí)驗(yàn)室用。
LED光電檢測設(shè)備產(chǎn)品按其功能特點(diǎn)和應(yīng)用場所概括為實(shí)驗(yàn)室光電檢測分析儀器和生產(chǎn)用光電檢測設(shè)備兩大體系。LED實(shí)驗(yàn)室光電檢測分析儀器主要用于科研院所研發(fā)、生產(chǎn)制造企業(yè)質(zhì)量控制、檢測服務(wù)機(jī)構(gòu)和質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的各類實(shí)驗(yàn)室，以產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)量控制為目的；而LED生產(chǎn)用光電檢測設(shè)備是相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室用光電檢測分析儀器而言，應(yīng)規(guī)?；a(chǎn)需求出現(xiàn)，是指嵌入到LED生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工序中，對(duì)生產(chǎn)過程中LED的光、色、電等性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測試與控制檢測的設(shè)備，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)要求較高。2011年，全球LED光電檢測設(shè)備及儀器市場規(guī)模達(dá)到近5億美元，從事LED光電檢測設(shè)備生產(chǎn)的廠家也達(dá)到近百家。由于亞洲及周邊國家和地區(qū)一直是全球電子封裝的主要生產(chǎn)基地，LED生產(chǎn)用光電檢測設(shè)備技術(shù)因此具有良好的發(fā)展基礎(chǔ)，獲得了較快速的發(fā)展。日本、韓國、我國臺(tái)灣地區(qū)生產(chǎn)用光電檢測設(shè)備技術(shù)水平已經(jīng)逐步與歐美發(fā)展實(shí)現(xiàn)同步，進(jìn)入全球領(lǐng)先的行列，我國大陸緊隨其后，近幾年進(jìn)步迅速，部分檢測設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)也已經(jīng)接近國際水平。尤其是在生產(chǎn)檢測設(shè)備領(lǐng)域，國產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)取得非常大的進(jìn)步，市場占有率也非?？捎^；但是在實(shí)驗(yàn)用檢測設(shè)備領(lǐng)域，特別是關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)檢測設(shè)備方面，與國外檢測設(shè)備廠家還有一定的差距需要彌補(bǔ)。以下是部分國外主要檢測設(shè)備廠家：IS、實(shí)驗(yàn)室用；藍(lán)菲光學(xué)、實(shí)驗(yàn)室用；緯明、實(shí)驗(yàn)室用、生產(chǎn)檢測用；嘉大、生產(chǎn)檢測用；涉谷 、生產(chǎn)檢測用；ASM、生產(chǎn)檢測用；健鼎、生產(chǎn)檢測用；長裕、生產(chǎn)檢測用、實(shí)驗(yàn)室用。
6.合理的使用條件。合理的使用條件也是提高LED壽命的關(guān)鍵。由于LED封裝產(chǎn)品需要在直流低電壓的條件下工作，所以給LED提供適合其工作條件的電流、電壓對(duì)LED壽命影響也非常關(guān)鍵。在應(yīng)用環(huán)境中要注意以下幾方面對(duì)LED壽命的影響：①恒定的電流、電壓；②足夠的散熱設(shè)計(jì)；③良好的焊接方式；④暢通的散熱通道；⑤足夠的輔助散熱。
LED在使用過程中首先要注意焊接方式，焊接方法要規(guī)范安全，否則會(huì)對(duì)LED形成損壞。目前大家普遍推廣SMT技術(shù)逐漸取代手工焊接技術(shù)，保證在焊接作業(yè)過程中的安全可靠性。在LED工作過程中還要保證其驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性和散熱良好。早期LED驅(qū)動(dòng)電源還不是很成熟的時(shí)候很多LED在使用過程中常因電源不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致LED壽命短，頻繁遭遇客戶投訴和抱怨，對(duì)LED形成不小的負(fù)面影響。隨著人們對(duì)電源的重視和對(duì)質(zhì)量要求的提高，目前LED驅(qū)動(dòng)電源的質(zhì)量已經(jīng)得到很好的提高，基本可以保證LED長時(shí)間長符合的穩(wěn)定工作。
散熱也是在使用過程中影響LED壽命的關(guān)鍵。散熱能力不夠會(huì)導(dǎo)致LED在使用過程中節(jié)溫升高，導(dǎo)致LED轉(zhuǎn)換效率降低，直至PN結(jié)被燒壞。特別是在高溫天氣下，還要給LED燈具增加輔助散熱，以保證LED不會(huì)因?yàn)楦邷貙?dǎo)致失效。近幾年，新型的散熱材料和散熱技術(shù)正不斷的被LED企業(yè)應(yīng)用，LED產(chǎn)品的熱阻已經(jīng)越來越小，散熱能力越來越強(qiáng)。
[關(guān)鍵詞]低溫 共燒陶瓷 LED封裝
中圖分類號(hào)：D97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）02-0340-02
1 引言
固態(tài)照明（SSL）是最一般照明方式，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1]。LED燈具散熱的主要形式是熱傳導(dǎo)，鑒于陶瓷材料良好的導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性，越來越多的研究者提出了將陶瓷材料應(yīng)用到LED器件的封裝改善散熱效率，提高預(yù)計(jì)光效率[2]。表面焊接中燈具和熱管道都是通過熱焊接黏貼，因此在燈具內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，并且熱應(yīng)力在LED燈具生產(chǎn)加工中不會(huì)消失，熱應(yīng)力以及由LED封裝時(shí)吸收的水分是導(dǎo)致電子分層的主要原因[3]。LED封裝中不同材料的熱膨脹系數(shù)（CTE）是誘導(dǎo)熱應(yīng)力普遍存在于回流焊接加熱過程的重要原因，封裝過程中水分的存在還會(huì)減少界面分層粘合強(qiáng)度[4，5]和誘導(dǎo)hygromechnical應(yīng)力[6]。LED封裝中，芯連接和芯片的分層封鎖了熱散播路徑，同時(shí)這兩者連接點(diǎn)溫度增加會(huì)使LED性能降低?；赑CB的LED量子效應(yīng)的重要影響基底。LED燈具工作中，熱輻射是由涂膠工藝之間表面貼裝器件（SMD）和板上芯片（COB）[7]。本文低溫共燒陶瓷（LTCC）技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)LED器件一級(jí)襯底的散熱提供了更好解決方案[8]。因此，研究熱陶瓷封裝結(jié)構(gòu)對(duì)LED散熱性能有著重大意義[9]。
低溫共燒陶瓷（LTCC）封裝技術(shù)有極好的熱傳播路徑，即LED器件熱傳導(dǎo)，LTCC封裝擁有良好熱性能，能保證LED器件實(shí)現(xiàn)高亮度、高光密度、可靠性高、長壽命，同時(shí)保持目標(biāo)LED結(jié)溫[10]。
傳統(tǒng)的COB封裝技術(shù)，芯片直接安裝在無框架的印刷電路板（PCB）上。由于LED芯片是直接鍵合環(huán)氧?；衔铮‥MC）膠囊填充，芯片熱阻會(huì)降低，COB封裝的熱散效率比PCB封裝不理想，在芯片中產(chǎn)生的熱量很容易消散到金屬底座，且絕緣層和COB之間導(dǎo)熱系數(shù)比較低，LED器件零件排列密集，白色照明系統(tǒng)，都使得COB封裝散的LED光源應(yīng)用時(shí)解決散熱問題變得更加嚴(yán)峻[11]。
為分析這些問題，本了一個(gè)電、光、熱特性比較，研究新型LTCC-COB封裝與SMD-PCB封裝這兩種封裝形式在熱散性能各方面的差異。
2 兩種封裝形式
SMD-PCB封裝結(jié)構(gòu)簡化模型和LED燈珠SMD-PCB封裝結(jié)構(gòu)分別如圖3.1所示所示，SMD型有一個(gè)LED的附著在PCB的[12，13]結(jié)構(gòu)。
此結(jié)構(gòu)中，六個(gè)燈珠安裝在圓形底座上，金屬塊暴露密，封裝結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處熱量能順利釋放。SMD-PCB封裝工藝的LED燈具流程包括管芯連接、絲焊、模具組、切割、焊接附散熱器，有利于芯片自動(dòng)化組裝[14]。但是，絕緣子使用導(dǎo)致熱輻射效率低。SMD-PCB封裝（圖1）可以像EMC采用更簡潔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；PCB上的LED芯片采用管芯連接并且熱沉填充焊料在焊墊上焊接。
采用LTCC-COB封裝裝配的LED封裝結(jié)構(gòu)簡圖以及該封裝結(jié)構(gòu)下LED燈珠陣列形式（圖2）所示。
COB對(duì)熱輻射的限制，器件與PCB之間絕緣層導(dǎo)熱系數(shù)降低[15]。LTCC技術(shù)應(yīng)用可以很好解決此問題。LTCC技術(shù)的對(duì)改善低熱傳導(dǎo)和熱擴(kuò)散優(yōu)勢明顯，該技術(shù)使熱量通過LED陣列結(jié)構(gòu)和熱沉。流程為LTCC帶、沖孔、經(jīng)孔填充印刷，疊層，燒結(jié)。LTCC基板設(shè)計(jì)交錯(cuò)排列材料（Al、=0.6mm）和（Al2O3 =01mm）。
3 結(jié)果與討論
圖3和4顯示兩種曲線和發(fā)光峰強(qiáng)度分別觀察其電學(xué)和光學(xué)特性。
光電特性如圖3所示，LTCC-COB封裝電壓低于SMD-PCB封裝，該曲線反應(yīng)SMD-PCB封裝比LTCC-COB封裝光伏特性1.75倍優(yōu)于SMD-PCB封裝，它說明如圖4所示。散裝材料的熱阻[16]。
其中是散熱電阻，T是厚度，K是導(dǎo)熱系數(shù)，A是截面面積。在這研究有收縮電阻之間的銀墊和通過因?yàn)閿U(kuò)散條件是相同的。收縮/擴(kuò)散熱電阻用下列方程表示[17]：
其中是平均接觸電阻，a、b為接觸面積，比為a/b，基板厚度t，是關(guān)于接觸面積比a/b與板厚t的一階貝塞爾函數(shù)，為特征值。
實(shí)驗(yàn)測出輸出電流保持為200mA時(shí)，SMD-PCB封裝下，LED器件溫度和下基板溫度分別為125℃和115℃。
同樣，鋁制熱沉封裝結(jié)構(gòu)和電路板溫度進(jìn)行測量。在SMD-PCB封裝LED燈具中，封裝區(qū)域和基板溫度分別為61.5℃和板為55.3℃，封裝區(qū)與基板以及封裝區(qū)與空氣的熱阻分別為1.24K/W和7.9K/W。在LTCC-COB封裝下，封裝區(qū)溫度為58.5℃和板為51.3℃，熱阻分別是0.228K/W和7.3K/W。隨著LED燈具溫度升高可觀察幾個(gè)影響，例如：當(dāng)設(shè)備的溫度提高2℃，可靠性將減少10%。在室溫下，LED的發(fā)光強(qiáng)度將在相應(yīng)的減少大約l%和亮度下降將高達(dá)35%，增加結(jié)溫降低了整體效率設(shè)備，降低正向電壓，使發(fā)射轉(zhuǎn)移到波長更長，降低器件壽命和可靠性[18]。
如上所述，LTCC-COB封裝光電特性比SMD-PCB更優(yōu)秀。因此，LTCC-COB封裝將有望顯著提高性能。效率降低和轉(zhuǎn)移波長會(huì)引起色溫變化特別是基于藍(lán)光的白光LED器件[19]。
此外，在熒光粉的上升溫度降低量子效率畝減少流明輸出[20]?？赡鼙憩F(xiàn)出光電性能變化或減少輸出，高溫、高電壓差，電流擁擠、金屬遷移高晶體缺陷密度。
4 結(jié)論
在這項(xiàng)研究中，LTCC-COB封裝LED燈的解決方案較SMD-PCB型LED封裝斷電特性優(yōu)。其散熱優(yōu)勢明顯，即薄輪廓，更好的顏色混合，穩(wěn)定輸出電壓及簡單散熱要求。具有低熱阻和，依靠傳導(dǎo)熱的散熱器及基座將對(duì)今后生產(chǎn)應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。成本、壽命、更長的期望和嚴(yán)格的熱特性約束將進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)LED基于照明系統(tǒng)的熱解決方案的發(fā)展。其次，該LTCC-COB封裝，LED設(shè)備直接安裝在金屬襯底上，芯片可以很容易地發(fā)出熱量，LTCC-COB封裝直接連接到PCB基板的方式，也具有良好的熱輻射特性，這都大大改進(jìn)的熱特性LTCC-COB封裝LED燈。雖然驅(qū)動(dòng)電流顯著增加，但是損耗相對(duì)較低的光功率，同時(shí)可以不使用多個(gè)設(shè)備，來達(dá)到最大限度地提高光輸出在一般照明應(yīng)用需要高功率LED光源的目的，具有較高現(xiàn)實(shí)意義。
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