半導(dǎo)體封裝和電路板裝配融合趨勢(shì)對(duì)電子制造業(yè)的影響

Richard Heimsch(DEK機(jī)械有限公司)

在整個(gè)電子行業(yè)中，新型封裝技術(shù)正推動(dòng)制造業(yè)發(fā)生變化，以滿足蜂巢式電話等小型、輕型產(chǎn)品的要求。因此，市場(chǎng)上出現(xiàn)組合主動(dòng)和被動(dòng)元件、模擬和數(shù)字電路，甚至功率元件的封裝模組，這種將傳統(tǒng)分離功能混合起來(lái)的做法，以及永遠(yuǎn)存在的封裝要求一尤其是小型化一令各級(jí)別包括晶圓級(jí)、元件級(jí)和電路板級(jí)的裝配制造面對(duì)更大挑戰(zhàn)。

我們看到，新型封裝技術(shù)促使元件的后端封裝工序與裝配工藝的前端工序漸漸整合，這種工藝變化向今天的電子制造商提出一個(gè)重要問題，因?yàn)檫@種變化使傳統(tǒng)的界線和區(qū)別變得模糊。從技術(shù)角度來(lái)看，元件和組件將沒有區(qū)別；從商業(yè)角度來(lái)看，供應(yīng)商和客戶之間的界線變得不太清晰，可以這樣設(shè)想，這些界線會(huì)繼續(xù)模糊，直至不再存在。

1 芯片中有什么?

就在不久前，組件制造商從元件銷售商處選定和購(gòu)買元件，然后裝配在主板上。SMT制造商在這個(gè)領(lǐng)域做得非常好，而元件制造商學(xué)會(huì)了大量制造復(fù)雜元件的方法，使得元件價(jià)格成為了最重要的規(guī)格。

由于設(shè)計(jì)人員在單個(gè)裝置中并人模擬和數(shù)字元件，或被動(dòng)和主動(dòng)元件，因此元件的封裝變成不固定的一功能決定外形尺寸。這對(duì)制造商來(lái)說(shuō)既是一件好事，也造成難處。僅考慮元件尺寸大幅減小，而復(fù)雜性沒有增加的情況，就如0201尺寸元件的發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)必定走向01005元件。事實(shí)證明，有效地利用這些更小型元件制造是一項(xiàng)困難的任務(wù)。它們的小尺寸，以及縮小元件間距的經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)需求，給當(dāng)前的自動(dòng)制造設(shè)備如貼裝機(jī)造成沉重的負(fù)擔(dān)，焊膏、貼裝膠、焊球、傳導(dǎo)性環(huán)氧樹脂、助焊劑、底部填充劑、厚膜導(dǎo)體或密封劑的印刷必須快速和極為準(zhǔn)確。小型硬盤、掌上型電腦、膝上型電腦、尋呼機(jī)和蜂巢式電話對(duì)小型元件的巨大需求，無(wú)疑比小型元件的使用所造成的任何制造問題更為重要，SMT制造商不得不適應(yīng)這一變化。

全新封裝結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)使制造問題倍增，它們不同于傳統(tǒng)的元件，多芯片模組等復(fù)雜封裝的物理設(shè)計(jì)、尺寸或引腳輸出沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)。所以，盡管SMT制造的幾乎所有環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)了高度標(biāo)準(zhǔn)化，但卻無(wú)法確切地說(shuō)明倒裝芯片或芯片尺寸封裝(CSP)應(yīng)該如何布線，封裝尺寸完全沒有標(biāo)準(zhǔn)，元件需要怎樣的外形尺寸，封裝就是怎樣的尺寸。

2 游戲規(guī)則正在改變

不幸的是，向小型化的快速進(jìn)展把制造商推人一項(xiàng)危險(xiǎn)的游戲，雖然新型封裝可滿足市場(chǎng)對(duì)新產(chǎn)品的速度和功能需求，但它們的創(chuàng)新性卻使最終系統(tǒng)的大批量裝配復(fù)雜化，因此，很難滿足新產(chǎn)品的第三個(gè)重要要求一低成本。

這樣看來(lái)，新型封裝缺乏標(biāo)準(zhǔn)化不僅僅是一個(gè)制造挑戰(zhàn)，如果制造工藝不能快速適應(yīng)新的封裝，制造商將面臨產(chǎn)品上市延遲，從而喪失早期銷售良機(jī)的問題一早期銷售一般將快速轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的市場(chǎng)份額。在具有短壽命周期特征的市場(chǎng)中，從設(shè)計(jì)到上市的任何延遲都是非常嚴(yán)重的，如果不能快速制造最終產(chǎn)品，或者新型封裝設(shè)計(jì)造成原有的制造設(shè)備廢棄，這項(xiàng)業(yè)務(wù)將不能長(zhǎng)久發(fā)展。

3 新的商業(yè)模式

無(wú)疑，成功的制造商應(yīng)當(dāng)是靈活的、能夠快速配合新的封裝設(shè)計(jì)，能夠有效地利用現(xiàn)有的重要設(shè)備。一些制造商很可能開始定制適合其制造系統(tǒng)和工藝的 “組件”，這使得傳統(tǒng)的組件制造商介入裝配領(lǐng)域，因?yàn)樗麄儼阎鲃?dòng)和被動(dòng)組件安裝在基板上，因此，新技術(shù)的一個(gè)有趣的副產(chǎn)品就是重組供應(yīng)鏈，模糊傳統(tǒng)的客戶和供應(yīng)商之間的界線，而且，更重要的是，需要建立適應(yīng)當(dāng)前狀況的新型商業(yè)模式。

過(guò)去，垂直集成型的公司擁有利用電子市場(chǎng)機(jī)遇的最佳定位，這些公司的巨大購(gòu)買力和龐大研發(fā)預(yù)算保證其獲得持續(xù)成功，但是，現(xiàn)在狀況不再是這樣，所需要的是能夠響應(yīng)市場(chǎng)、封裝和制造業(yè)的動(dòng)態(tài)變化的新型模式，與老的模式有著本質(zhì)的區(qū)別，雖然表面上情形是同樣的—器件尺寸繼續(xù)縮小，同時(shí)復(fù)雜性增加，使現(xiàn)在電路設(shè)計(jì)人員更多的注意力投入封裝領(lǐng)域。

為了應(yīng)對(duì)如此緊迫的制造靈活需求，公司的運(yùn)作架構(gòu)應(yīng)當(dāng)是橫向而集中的，而不是垂直集成式，橫向而透明的公司架構(gòu)能夠更好地將先進(jìn)知識(shí)傳遞給廣泛的商業(yè)伙伴，較少受到惰性的影響。所以，從戰(zhàn)略上看，此類公司能夠更好地在核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)快速而不斷改進(jìn)的行業(yè)中生存。

制造必是制造商和制造設(shè)備供應(yīng)商之間的合作，如果一家公司與一個(gè)能夠提供專門技術(shù)的商業(yè)伙伴共同工作，且其專門技術(shù)可在這樣的情形下發(fā)揮重要作用—SMT和封裝之間的關(guān)系經(jīng)常變化。這樣，這家公司將能夠適應(yīng)不斷的變化和創(chuàng)新，將其作為標(biāo)準(zhǔn)。只有這樣充滿動(dòng)力的公司能夠配合，而不是抗拒后端元件封裝和前端裝配的融合趨勢(shì)。