來源：本文由 公眾號 半導體行業觀察（ID：icbank）翻譯自「Semiconductor Engineering」，謝謝。 

多年來，半導體行業見證了一系列封裝創新，例如系統級封裝（system-in-package）、芯片內置基板封裝（semiconductor embedded in substrate）、扇出型晶圓級封裝（fan-out wafer-level packaging）。

目前，在微芯片和電子產品的微型化過程中，有兩種有趣的封裝創新正在被應用。一種是結合了兩種久經考驗的技術的新概念；另一種是幾十年前的老技術，它正在以新的方式被人們使用。

將電子器件同灰塵、濕氣、空氣，甚至大氣壓隔離的密封封裝和封接工藝已經有了75年的歷史，比晶體管和集成電路還要久遠。密封封裝和封接工藝在電子器件周圍形成了難以穿透的保護層，讓空氣和水蒸氣遠離電子器件，使其不透氣、不透水，從而保護電子器件免受腐蝕和其他環境損害。

密封封裝和封接工藝的新發展使得更快、更輕、更小的電子產品成為可能。

任何有助于在不犧牲功能的情況下增加更多元件的技術都頗受手機制造商的歡迎。另一種追求小型化的前沿技術是類載板（substrate-like printed circuit board，SLP），它代表了柔性基板和剛性板的交叉。

SLP現在僅在智能手機中出現，但它可能會應用于物聯網器件，最終用于AI應用、AR/VR設備、以及汽車中。它最大的優點之一是不需要在PCB或基板之間進行選擇。

類載板

據Yole Développement稱，iPhone 8和iPhone X中使用了SLP，Yole將這種技術描述為“PCB和基板兩個世界的沖突”。根據Yole的說法，SLP可以被認為是改進的半加成工藝（modified semi-additive processes，mSAP）的一種替代方法。

Yole的技術和市場分析師Emilie Jolivet寫道：“先進的基板必須同時滿足微縮和功能路線圖的需求。在高端智能手機領域，從減成法到mSAP工藝、從PCB到SLP的變遷正在進行，這是由蘋果及其iPhone 8/iPhone x驅動的。預計三星和華為等其他高端智能手機供應商在不久的將來也會加入進來。”

SLP將不得不與其他技術競爭，即封裝基板vs無基板扇出型封裝，以及硅通孔封裝（TSV）vs TSV-less封裝

Yole預測，SLP市場將從2016年的19億美元增長到2023年的22.4億美元。

Yole的Vivienne Hsu表示：“28家選定的PCB/基板制造商都被認為擁有mSAP技術，其中一些可以生產SLP。在高端智能手機需求的驅動下，某些公司的資本支出似乎很高。與此同時，一些大公司的PCB/基板業務收入穩定。”

STATS ChipPAC的母公司，JCSET集團技術戰略總監Seung Wook Yoon將SLP描述為“行業游戲規則的改變者”。

SLP或許意味著外包半導體封裝測試（OSAT）客戶不必在PCB和基板之間為他們的產品進行選擇。Yoon預計三星將效仿蘋果的做法。

Yoon表示，扇出式晶圓級封裝是為高端應用處理器準備的，它們將用于高端產品，例如手機廠商的旗艦機。SLP適用于手機主板，它可以減小此類組件所需的空間。他指出，球柵陣列或倒裝芯片封裝更常用于手機中的細間距槽。晶圓級封裝可以提供更精細的間距。

Yoon將SLP比作板載封裝。

據Yole稱，PCB正逐步發展，除了互連之外，它們還可以提供集成。Yoon回應了這一觀點。他表示：“主要是為了集成。”

雖然SLP的第一個值得注意的應用是在手機中，但是但是這種先進的半導體封裝也可以在5G無線通信、AI、VR/AR、汽車電子和物聯網器件中找到應用。

Yoon指出，在高級封裝方面，系統級封裝技術和模組是另一種先進的節省空間的創新，但成本可能更高。

除手機外，Yoon認為SLP可能還用于物聯網器件。降低成本和縮減尺寸仍然是首要考慮因素。

密封封裝和封接

與此同時，密封封裝和封接已經無處不在。廣泛應用于汽車電子、航空航天系統、光通信元器件、光纖數據通信系統、傳感器制造等工業領域。汽車安全氣囊點火器就是密封封裝的一個例子。

肖特電子封裝事業部（肖特北美公司和德國肖特公司的子公司）光電研發主管Robert Hettler表示：“很難確定一個總體趨勢。在不同的市場和應用領域中存在很多趨勢。”

更高的精度是趨勢之一。世界對于數據和更快傳輸速度的日益增長的渴望，增加了對高性能芯片的需求。

Hettler表示：“更快的芯片需要可靠的、高性能的密封封裝，以實現更快的數據傳輸速度。如果沒有新一代的高性能、高精度密封封裝，那么所謂的連接到客戶的“最后一英里”——覆蓋到家庭的光纖傳輸線——是不可能實現的。肖特最近推出了50G密封晶體管外殼封裝，它為數據通信網絡急需的帶寬增加鋪平了道路。50G密封晶體管外殼技術（transistor outline，TO）還可以使數據更快地傳輸到無線基站，提供了一種可用于部署5G蜂窩網絡的技術，這一改進將比目前的4G基礎設施提供的速度有指數級的提升。”

Hettler還提到了用于密封封裝和封接的各種材料。

Hettler表示：“在材料層面，對于非磁性材料，如鈦和鈮的使用需求正在增加，這些材料在許多高可靠性應用中非常引人注目。如果需要非磁性且輕質的外殼，那么玻璃鈦化合物特別適用于航空航天、石油天然氣以及醫療技術領域。另外，鎳銅合金由于具有耐酸堿性，所以非常適合化學腐蝕環境。在醫療電子領域，植入式設備的趨勢也導致了對鈦和鉭等生物相容性材料的需求增加。在這里，高可靠性、越來越微型化的密封封裝的發展是非常重要的。玻璃—鋁密封技術的發展使得如今能夠制造鋁制的密封饋穿件。這種材料非常適用于需要輕質材料或通常使用鋁外殼的應用，例如超級電容器、雙層電容器、鋰離子電池。新開發的鋁蓋系統采用密封的玻璃—鋁密封饋穿件，可支持更高性能和更持久性能的電容器和電池。”

現代電子產品的小型化是優先考慮的問題，密封封裝和封接可以滿足這種需求。

Hettler表示：“玻璃—金屬封接和陶瓷—金屬封接的小型化是一個引人注目的關鍵問題。越來越多的應用需求，尤其是越來越小的外形尺寸組件的需求，使小型化成為產品創新的關鍵主題。在光纖領域中可以找到一個特別相關的例子，用于高速數據傳輸的TO封裝已經縮小了尺寸，以便適用于新的尖端應用：在從TO56到TO38封裝的開發和過渡中，封裝尺寸縮小了近33％。除了玻璃—金屬封接和陶瓷—金屬封接的小型化以外，全陶瓷多層外殼和基板也受到越來越多的關注。多層陶瓷支持日益小型化的發展趨勢，滿足日益提高的復雜性需求，同時還提供出色的熱管理性能：多層設計支持微型3D互連解決方案，為小型密封封裝中的高密度輸入/輸出能力鋪平了道路，可用于饋穿件和多層陶瓷電路板基板。高溫共燒陶瓷的高導熱性和300℃以上的耐高溫性能使HTCC基板非常適合高功率應用。”

密封封裝和封接的應用現狀如何？

Hettler表示：“密封封裝和封接最常用的用途在許多不同的領域有很大的不同。一些最引人注目的應用包括光纖和高速數據傳輸，汽車安全系統和其他組件，以及壓力傳感器饋穿和封裝應用。在國防、航空和航天工業中，密封外殼和連接器通常用于保護可靠性關鍵控制和儀器電子設備。”

微機電系統（MEMS）器件是需要密封封裝和封接的一個領域，而不僅僅是在某些特定應用中的一項優秀的技術。

Hettler表示：“MEMS是敏感和脆弱的組件，通常放置在惡劣的環境中，或是放置在更換昂貴或不方便更換的地方。密封封裝和封接提供了可靠的保護，有助于延長這些器件的使用壽命。例如，肖特HermeS玻璃晶圓基板采用密封式玻璃通孔，可實現小型化、高可靠性和強大的3D晶圓級芯片尺寸封裝（WLCSP）。精細通孔允許電信號和功率可靠地傳導進出MEMS器件。近年來，玻璃晶圓在密封封裝中的使用迅速增加。其核心原因是玻璃作為一種特殊的封裝材料具有優越的性能，包括其生物相容性、對射頻的優異透明性和對可見光的透明性，這使得各種光學應用成為可能。TGV技術可實現工業傳感器、RF MEMS和醫療電子產品的長期、可靠和極其堅固的封裝。”

結論

要實現微芯片和電子產品的日益小型化，我們需要各種新的封裝技術。其次，經過實踐檢驗的方法也能滿足需求，如密封封裝和封接。