发布时间：2023-09-28 09:19:54
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的电子封装的技术样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
丰子恺书籍装帧文人画
传统文人画讲究意境，所谓诗情画意、画外之音，莫不与意境息息相关。意境美，为一种说不出道不明的朦胧美。意境的创造，是对画家聪明才华及情怀的考验。宋以来文人论画，强调多读书，多游历名山大川，其目的就是要通过这两条途径磨练塑造人的气质、胸襟、情感、趣味，使画家成为高雅的作者，方能创作出具有不凡的、美的意境的作品。早在元代时期，赵孟頫标榜“古意”，谓“若无古意，虽工无益”，从文人的审美情趣出发，提倡继承唐与北宋绘画，重视神韵，追求清新朴素的画风，反对宋代院画过分追求纤巧与形似；“石如飞白木如箱，写竹还应八分通；若有人会此，方知书画本来同”，可见，他还强调书法与绘画的关系，将书法用笔进一步引用到绘画中，加强艺术感染力。而将时间定位到民国时期，丰子恺作为中国现代装帧设计的先行者，他的观点与赵孟頫不谋而合，继承了文人画的衣钵。
丰子恺擅长在作品中表现意境，这种意境在他的众多作品中可感悟到。《人散后，一钩新月天如水》是1924年丰子恺为朱自清和俞平伯主编的期刊《我们的七月》中所配的插图，画中以疏朗的笔墨表现了上卷的竹帘、廊边的小桌、零星分布的茶壶、茶杯和一弯新月，整幅画作散发出仙境一般的闲情逸致，使观者感到无限的美感。1933年，丰子恺为《西湖漫拾》封面所做的设计极为简约，通过草草数笔的勾勒，残垣的小桥、层叠的峰峦、粼粼的波光、飘荡的小船、高悬的皓月便跃然纸上，装饰性的构图衬托出书名的雅致。丰子恺是一个拥有浓厚传统文人气质的学者，除漫画外，他在书法、散文方面也有很高的造诣，品读他设计的书籍装帧作品，可体悟到中国传统文化的意境追求。丰子恺采用了古代文人画中诗、书、画的表达形式，他的作品，运用流畅的一笔式抒情漫画，使用传统的毛笔勾勒，人物造型简单概括，同时又不失神韵，虽然很多作品并无对人物五官面貌进行细致刻画，但仅寥寥数笔，便形神兼备、活灵活现，体现出东方式的朴素典雅。如《醉里》（1928年商务印书馆初版，罗黑芷著）的封面采用左右式构图，画中描绘了一个仰坐的醉汉形象，画中人物侧仰着身子，慵懒地斜靠后方，整个人的身体呈现出135度的钝角，画中并未对人物的神情进行深入刻画，从其仰起的面庞、倾斜的身体、后置的碎发可以看出这个人已经酩酊大醉了。丰子恺寥寥数笔的体态描绘极为传神。为考虑版式的整体统一，丰子恺的设计很少直接运用花哨的印刷字体，常选择自己独特的丰式书法作为封面字体，使设计更加庄重、典雅、质朴。《云霓》这本书，丰子恺完全用字体进行设计，构图上模仿古籍的装帧式样，将书籍信息分为三组进行安排，最上方为方块状的“子恺漫画”，中间将书名云霓放大处理后呈长条状，而落款处采用名字的缩写“TK”呈印章状，最终勾勒出长方形框，将信息全部收纳其中，古朴典雅、简洁清晰。
丰子恺的书籍装帧艺术中流露着诗画般的意境，不断散发出云卷云舒的淡定从容，这是他文人心境的一种体现。中国古代文人讲究内在美的锤炼，渊博的学识、高贵的品格、丰富的生活阅历方能铸造真知灼见。丰子恺总是采用言简意赅却具有传统韵味的线条表现他对书籍装帧艺术的理解。《踪迹》是朱自清的诗与散文集，由丰子恺设计的封面中，一张窄幅的竖幅海景图，斜着的几朵白云跳出画面，两只海鸥沿着海平面低飞，层层浪花错落有致，处处彰显着纯净、柔软与平和，整个页面布局紧密，将视觉中心放在页面的右侧，区区尺幅却情韵深厚，这种风格一直延续在他的艺术生涯中，以至于观者一接触到他的作品，便被其中的淡定从容所感染，有时忽略了他作品中提出的尖锐的社会问题。
文人画自元代以来成为中国画坛的主流形态，然而随着民族意识的高涨，不少文化先驱，如鲁迅在其言论与著作中对写意的文人画多有批评，原因很复杂，主要因为这一时期的社会形态需要带有启蒙作用、与社会生活密切相联系的美术。相对来说，传统文人画在直接反映现实生活方面显得有些“无能为力”。二三十年代的进步文坛普遍要求作品反映时代性与战斗性，一向温和的丰子恺也将题材扩大到了现实生活的层面，表现出强烈的爱与憎。品味他的封面、插画、扉页与题画作品，常会在不经意间读到生活中的众生百态、饥饱寒苦，也许这正是处于风雨飘摇的年代文人们寄情于画抒发愤懑的一种方式。1926年，《中国青年》5月刊邀丰子恺为“五卅纪念专号”设计封面，丰子恺在画面中央画出一座被云雾环绕的宝塔，塔顶射入了一支箭，这幅画源自唐朝射塔矢志的故事，寓意革命青年铭记悲痛，号召有为青年为了民族的解放立志发奋图强，具有浓厚的爱国主义情怀。同样，在之后的6月刊上，丰子恺描绘了一个小小少儿郎骑着战马奔赴战场的形象，处处体现作为新时期知识分子对国家命运的牵挂。对于那些生活在战乱时代的青年人来说，这类题材无疑起到了及时宣传和鼓动的重要作用。
丰子恺用装饰性构图和漫画的笔法装饰书籍，继承了文人画的写意性与抒情性，其作品中充满了文人士大夫的精神境界与审美情趣。更难能可贵的是，丰子恺将社会生活的题材也纳入了书籍装帧艺术中，使他的作品更具有时代风貌与生活趣味，增加了传统文化的魅力。
参考文献：
[1]中央美术学院教研室.中国美术简史[M].北京：高等教育出版社，1990.
[2]吴浩然.丰子恺装帧艺术选[M].济南：齐鲁书社，2010.
[3]邵大箴.艺术格调[M].济南：山东美术出版社，2002.
[4]葛路.中国绘画美学范畴体系[M].北京：北京大学出版社，2009.
[5]吕澎.20世纪中国艺术史[M].北京：北京大学出版社，2009.
作者王双系北京林业大学艺术设计系2010级
关键词：立体封装；SIP；堆叠；嵌入式计算机系统模块
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.1.010
目前大部分集成电路均采用平面封装形式，即在同一个平面内集成单个芯片的封装技术。由于受到面积的限制难以在同一平面上集成多个芯片。所谓立体封装是一项近几年来新兴的一种集成电路封装技术，突破了传统的平面封装的概念；它是在三维立体空间内实现单个封装体内堆叠多个芯片（已封装芯片或裸片）的封装技术（如图1所示）。近些年来随着微电子技术、计算机技术的迅猛发展，嵌入式计算机系统在各类系统级电子产品中得以广泛应用。各类移动设备、手持设备、民用电子产品的操作和控制越来越依赖于嵌入式计算机系统，而且要求系统不仅具有较高的性能，而且还要具有占用空间小、低功耗等特点。这就给嵌入式计算机系统提出了更高的要求。SIP立体封装芯片由于其集成度高，占用空间小，功耗低等特点，在未来的电子设备中将得到越来越广泛的应用。
立体封装芯片的主要特点
（1）集成密度高，可实现存储容量的倍增，组装效率可达200%以上；它使单个封装体内可以堆叠多个芯片，可以实现存储容量的倍增，比如对SRAM、SDRAM、FLASH、EEPROM进行堆叠，可以使存储容量提高8～10倍；
（2）单体内可实现不同类型的芯片堆叠，从而形成具有不同功能的高性能系统级芯片，比如将CPU、SRAM、FLASH等芯片经立体封装后，形成一个小型计算机机系统，从而形成系统芯片（SIP）封装新思路；
（3）芯片间的互连线路显著缩短，信号传输得更快且所受干扰更小；提高了芯片的性能，并降低了功耗；
（4）大幅度的节省PCB占用面积，可以使产品体积大幅度缩小；
（5）该技术可以对基于晶圆级立体封装的芯片进行再一次立体封装，其组装效率可随着被封装芯片的密度增长而增长，因此是一项极具发展潜力而且似乎不会过时的技术。
立体封装芯片技术发展状况
随着IC器件尺寸不断缩小和运算速度的不断提高，封装技术已成为极为关键的技术。封装形式的优劣已影响到IC器件的频率、功耗、复杂性、可靠性和单位成本。集成电路封装的发展，一直是伴随着封装芯片的功能和元件数的增加而呈递进式发展。封装技术已经经历了多次变迁，从DIP、SOP、QFP、MLF、MCM、BGA到CSP、SIP，技术指标越来越先进。封装技术的发展已从连接、组装等一般性生产技术逐步演变为实现高度多样化电子信息设备的一个关键技术。目前封装的热点技术为高功率发光器件封装技术、低成本高效率图像芯片封装技术、芯片凸点和倒装技术、高可靠低成本封装技术、BGA基板封装技术、MCM多芯片组件封装技术、四边无引脚封装技术、CSP封装技术、SIP封装技术等。
立体封装被业界普遍看好，立体封装的代表产品是系统级封装（SIP）。SIP实际上就是一系统级的多芯片封装，它是将多个芯片和可能的无源元件集成在同一封装内，形成具有系统功能的模块，因而可以实现较高的性能密度、更高的集成度、更低的成本和更大的灵活性。立体封装技术是目前封装业的热点和发展趋势。
控制系统的设计人员所面临的挑战是如何能实现高性能、高可靠、小型化，希望所采用的新一代器件能比前一代产品的尺寸更小、同时拥有更多、更强的功能。半导体业界正在这一领域努力，希望在进一步提高器件功能的同时，获得更小尺寸的器件封装结构，同时又能维持、甚至降低器件的整体成本。实践证明，三维集成的成本要比对芯片进行持续缩小的工程成本要低，因此，立体封装是实现设备小型化的理想技术途径，这是驱动立体封装技术发展的主要因素。
立体封装主要有三种类型，即埋置型立体封装、有源基板型立体封装、和叠层型立体封装。当前，实现这三类立体封装主要有三种途径：一种是在各类基板内或多层布线介质层中“埋置”R、C 或IC 等元器件，最上层再贴装SMC 和SMD 来实现立体封装，这种结构称为埋置型立体封装；第二种是在硅圆片规模集成（WSI）后的有源基板上再实行多层布线，最上层再贴装SMC 和SMD，从而构成立体封装，这种结构称为有源基板型立体封装；第三种是在平面封装的基础上，把多个裸芯片、封装芯片、多芯片组件甚至圆片进行叠层互连，构成立体封装，这种结构称作叠层型立体封装。目前只有第三种方式进入了实用阶段，而且掌握第三种立体封装技术的公司很有限，国外主要是法国3D PLUS公司、美国VCI公司，国内仅有江苏长电公司和珠海欧比特公司。
立体封装技术其核心是要在有限的空间内合理解决芯片之间的互连问题，目前叠层型立体封装的主要互连技术有以下三种方式：
（1）在采用晶圆（裸片）堆叠放置的封装方式时，目前所用的互连技术是在焊区间使用引线键合的方法。随着芯片尺寸的缩小，引线键合方法受到了空间的限制，这主要是由于键合引线数量和密度，或是重叠式芯片制造而引起的。而键合引线的密度也会导致传输上的干扰和电子寄生。
（2）作为引线键合的一种替代技术，形成穿透硅圆片的通孔结构可以大大缩短互连的距离，从而消除了芯片叠层在数量上的限制。这种采用直接互连的方法能提高器件的工作速度，该技术方法通常被称作为硅片贯穿孔（TSV）技术，但目前由于采用该项技术的工程成本很高，还不能利用该技术进行大批量生产。
（3）标准封装堆叠（TSOP堆叠）和柔性PCB混合堆叠封装技术是三维立体封装是一种近些年来新兴的立体封装技术，其特色是将已封装的芯片（例如TSOP芯片）通过堆叠或柔性PCB堆叠后进行灌封，在经过切割成型、表面处理、激光雕刻实现芯片之间的互连；该技术具有很高的灵活性和适应性。值得一提的是，该技术可以对基于晶圆级立体封装的芯片进行再一次立体封装，因此是一项极具发展潜力而且似乎不会过时的技术。
SIP立体封装技术在嵌入式计算机系统中的应用
嵌入式计算机系统已广泛应用于航空、航天、工业控制、消费类电子等领域。
在航空、航天领域的箭载、船载、机载电子系统中，目前均采用开放式分布计算机系统，大部分的节点计算机为嵌入式计算机。随着箭载、船载、机载电子系统功能越来越强大，系统更复杂，节点计算机的数量也在逐步增加，势必造成电子系统的重量增加，从而导致动力系统的负荷增加，而需大幅度提升发动机的推力，使火箭、飞船、飞机的整体重量增加。最终将导致成本大幅度提升。因此，有效降低航空、航天领域的箭载、船载、机载电子系统中的嵌入式计算机系统的重量尤为重要，如何减小嵌入式计算机的体积和重量也越来越受到航空、航天领域设计人员的关注。
在工业控制及民用消费类电子领域，各种手持设备如掌上电脑、移动通信设备、各类手持机等都依赖于嵌入式计算机系统。如何较小嵌入式计算机的体积，是手持设备提升性能，降低成本，提高产品的市场竞争力的关键。
近些年来，随着集成电路的集成度越来越高，嵌入式计算机芯片的功能越来越强大，可集成存储器、串口、网口、USB、SPI、I2C等多种外设及接口，但由于嵌入式计算机芯片本身难以实现功率器件及大容量数据存储器的集成，因此在使用过程中接口的功率驱动电路以及大容量数据存储还需依赖平面板级设计来实现，这就给进一步提高嵌入式计算机系统的集成度，降低体积带来一定的限制。随着SIP立体封装技术的出现，为嵌入式计算机系统的进一步集成创造了条件。SIP立体封装技术可改变嵌入式计算机系统传统的平面板级设计模式，将嵌入式计算机系统的处理器、存储器、功率驱动接口等在三维空间内进行集成，可有效降低器件对PCB板的占用面积，从而大幅度降低嵌入式计算机系统的体积，减轻电子系统的整体重量，降低整体设备的成本。
SIP立体封装嵌入式计算机模块简介
SiP微型计算机系统芯片是一种具有大容量存储及多种外设接口的计算机系统芯片；其内部不仅可集成微处理器、大容量的SRAM、FLASH或SDRAM，而且还可集成UART、GPIO、I2C、SPI、网络等多种接口，使之构成一个功能强大的计算机系统。
在芯片设计时，一般情况下按照系统各部分的功能，将系统划分为处理器层、存储器层、外设接口层等。各层在垂直方向上进行堆叠，再将各层之间需要连接的信号互连起来，最终构成一个完整的计算机系统模块（如图2所示）。采用SIP立体封装技术构成的嵌入式计算机系统模块，和传统的平面板级系统节省PCB占用面积达80%以上，可大幅度缩小嵌入式计算机系统的体积和重量。而且由于系统各部分之间的连接线路大幅缩短，从而系统的运行速度、抗干扰特性、功耗等均有显著改善，可靠性大幅度提升。
珠海欧比特公司根据航空、航天领域的需求，开发了基于SIP立体封装技术的嵌入式计算机系统模块。该模块集成了SPARC V8架构的S698-T SOC芯片、SRAM、FLASH ROM、1553B总线接口、ARINC429总线接口、RS232接口、GPIO、AD转换接口等。用户仅需要很少的外部元件（电源、接插件）即可作为1553B总线节点计算机使用（其结构如图3所示）。该计算机系统模块预留了外部总线接口，用户可方便地进行系统扩展设计。该模块可以替代原来的一块或数块电路板，甚至可以替代原来的一台计算机。
该计算机系统模块采用四层堆叠结构，采用144脚QFP封装，外形尺寸如图4所示。
（1）第一层主要包括：处理器、晶振、内核电源转换芯片等；
（ 2 ）第二层主要包括：2片1M×16bit 数据SRM；
（ 3 ）第三层主要包括：1片2M×16bit程序FLASH；
（4）第四层主要包括：1553B电平转换、RS232电平转换、系统复位电路等。
结束语
综上所述，SIP立体封装是一项新兴的立体封装技术，虽然目前该技术还处于初期发展阶段，其产品应用还局限于航空、航天、军事及高端工业控制领域，但随着技术的进步，材料成本和生产效率的逐步提高，未来几年内，将广泛应用于各类嵌入式计算机系统中，具有非常广阔的市场前景。
参考文献：
[1]珠海欧比特控制工程股份有限公司. VDS25632VQ12使用说明书. 2011.
关键词：电子档案；元数据；管理；方案
DOI：10.16065/ki.issn1002-1620.2016.02.016
1四种电子档案元数据的管理方法及其分析
1.1内封装
内封装指的是将电子档案的内容信息和其元数据“绑定”成一个完整对象。从国际范围看，出现了多种数据封装方法，如VEO、Mets、FoxML、MPEG-21和Bueketsl等。VEO和Mets在国际文件和档案管理领域较具代表性。VEO封装方法对我国档案界的影响相对较大，国家档案局的行业标准《DAT/48-2009基于XML的电子文件封装规范》就是基于VEO封装方法对文本类和图像类（仅静态图像）电子档案的封装规范进行了约定。内封装存在两种方法：一是将电子档案的内容信息（指存储电子档案内容的数据文件，下同）转换为Base64编码，与元数据一并封装到XML结构中；二是将电子档案的元数据直接封装到内容信息，内容信息不做编码处理，将元数据直接写到数据文件中的特定位置。1.1.1XML内封装采取VEO封装方法，将电子档案的内容信息进行Base64编码，并将内容信息编码与元数据一并封装到XML结构中。Base64是将二进制数据编码为64个可打印字符形式的表达方法，它用64个可打印字符能够表示二进制所有的数据。由于严格来说计算机系统中存储的所有数据文件均以二进制储存，所以理论上文本、图形、图像、影像和声音类的电子档案内容信息均可以做Base64编码并封装在XML结构中。此方案在具体实现时并不存在障碍，但笔者对其执行效率产生了疑问。对电子档案内容信息进行Base64编码后进行XML结构封装/解封装需要一定的系统开销和耗时，对于文本类的小文件可能不存在问题，但对于数码照相、录像、录音技术发展使得分辨率、采样频率等日渐提升导致的数据文件容量日益庞大的图像类、影像类和声音类电子档案是否可以接受呢？笔者通过三个数量级对该问题进行了测试，由于主要是测试大容量数据在进行XML结构封装/解封装时的效率问题，测试过程中直接使用原始的数据文件进行封装，结果如表1。根据测试结果，大数据容量文件的封装/解封装性能存在明显问题，考虑如今常见的B/S架构系统执行效率，诸如图像、影像和声音等大数据容量文件的封装和解封装不仅会制约系统性能，亦可能出现运行超时问题。1.1.2内容信息内封装内容信息内封装方案指的是不改变电子档案内容信息的长期保存格式，将元数据通过技术手段直接嵌入到存储电子档案内容的数据文件中的特定位置。如图2所示。在设计该方案的过程中，笔者首先重点考虑了其是否可实现的问题，选择了包括PDF、JPEG、GIF、TIFF、RAW、MP3、WAVE、MPEG4、AVI等常见数据格式进行了分析和测试。由于对电子档案真实性和凭证性鉴定的重要手段为HASH值校验，即将特殊安全保管的电子档案内容信息（不含元数据）原始HASH值与文件系统中长期保存的电子档案内容信息进行比对，得出是否被篡改或破坏的结论。如果采取内容信息内封装方案，在进行电子档案真实性和凭证性鉴定时，势必需要将内封装的元数据抽取出来之后仅对比原始内容信息的HASH值。因此，笔者在分析和测试过程中，重点测试和分析了两点问题：①各常见数据格式是否有技术可实现内封装；②将内封装的元数据抽取出来后，不含元数据的内容信息是否可通过HASH值校验。结果如表2。根据测试结果，RAW、WAVE、MPEG4、AVI等4种数据格式未找到能够在其中嵌入数据的开发工具和技术；TIFF、MP3等两种数据格式将元数据抽出后，数据格式的字符流发生变化，与封装元数据之前的内容信息HASH值比对不符合；仅有PDF、JPEG和GIF等3种数据格式全部通过了两方面的测试。基于此，在现有信息技术条件下，由于多数常见数据格式无法实现，该方案并不可用。
1.2半封装
半封装主要指的是电子档案元数据单独做XML结构封装，在元数据封装包中仅写入电子档案内容信息的存储位置，内容信息不做编码处理并独立存储，并在元数据的XML封装包中添加电子档案内容信息的相对路径，实现电子档案的内容信息和元数据的有效关联。如图3所示。由于半封装的方案仅在电子档案元数据XML结构封装包中写入了内容信息的相对路径，并没有将内容信息与元数据联系为一个数据文件整体。笔者认为该方案与不封装的方案实际并没有差别，由于其实现的仅仅为元数据与内容信息的逻辑关联，而逻辑关联显然有更简单的实现方法，因此本方案并没有操作价值。
1.3不封装
不封装主要指电子档案的元数据和内容信息不进行封装处理，元数据在关系型数据库中以结构化的数据形态进行管理，内容信息不做编码处理，在文件服务器中以非结构化的数据形态独立存储、长期保存格式进行管理，两者间进行有效关联。如图4所示。不封装方案显然是以上几种方案中最容易实现，且在信息技术环境下最易于管理的。但是，该方案的问题在于电子档案元数据与内容信息的真实性和凭证性并没能紧密捆绑，逻辑关联的方法是否能够满足电子档案内容信息的长期保存需要还有待时间的验证。
1.4特定封装
特定封装指的是将电子档案元数据与保障电子档案凭证价值的电子档案身份证[1]进行封装，封装包进行加密处理后存储在关系型数据库中以结构化的数据形态进行管理，电子档案的内容信息不做编码处理并以非结构化的数据形态独立存储，电子档案身份证和元数据的封装字符串与电子档案的内容信息进行有效关联。如图5所示。该方案除电子档案内容信息以外，电子档案身份证和元数据都采取结构化的数据形态存储，在信息技术环境下易于实现和管理。同时，由于电子档案身份证作为保障电子档案真实性和凭证性的数字证书，将元数据与身份证捆绑实际上是实现了将元数据与电子档案内容信息直接封装的效果。
2电子档案元数据管理方案对比
根据上述4种主要的电子档案元数据管理方案，笔者在功能性和安全性等方面进行了对比。由于内封装方案的第二种方法“内容信息内封装”在多数常见数据格式中无法实现，因此认为其不适宜运用于电子档案元数据管理领域，未进行对比。本文主要对比了XML内封装、不封装、半封装和特定封装等4种电子档案元数据管理方案，对比结果如表3。根据对比结果，采取特定封装的方案更符合当前信息技术环境下电子档案元数据的管理需求。XML内封装方案难以解决图像、影像和声音等类型大数据容量文件的处理问题，可行性不高；不封装方案在真实性和凭证性校验方面欠缺带有有效数字签名的元数据支持，且元数据与内容信息联系不够紧密；半封装方案则综合了XML内封装方案和不封装方案的大部分缺点，不能满足电子档案元数据的管理需求。但是，特定封装方案依旧存在元数据变动导致电子档案身份证加密字符串不断重复制作的过程，这同样会对确保电子档案真实性和凭证性较为核心的电子档案身份证带来一定的数据风险。
3建议采用的电子档案元数据管理策略
笔者认为，结合电子档案元数据分开管理方法[2]、综合特定封装和不封装两套方案可较好地解决问题。即只将电子文件形成过程中的、直接关系电子档案真实性和凭证性的对象元数据与电子档案身份证进行封装，由于该部分元数据形成后不会再有变动，可有效避免电子档案身份证加密字符串的重复制作。同时，将对象元数据、事件元数据在关系型数据库中以结构化的数据形态存储，即可实现电子档案身份证中的对象元数据与数据库中存储的对象元数据比对，也可提升事件元数据变更时的管理效率、提高元数据的使用效率、降低对电子档案的内容信息和身份证的数据管理风险。此外，该方案与存储电子档案内容的数据文件格式无直接关系，不同的数据格式差异不会对元数据的管理造成技术架构变化的风险，且任意数据格式均可使用同样的一套技术体系实现对其元数据的安全有效管理，故该方案的可扩展能力较强，在信息系统开发过程中技术的复用性亦较强。本文系北京数字档案馆（北京电子文件中心）建设项目系列研究之一。
参考文献
［1］陶水龙，薛四新，田雷，张桂刚，李超.异构系统中电子档案凭证性保障的整体构思［J］.档案学研究，2012(5).
程:您好!在浦东新区政府和北京大学的大力支持和领导下,经过一年多的筹备,上海浦东微电子封装和系统集成公共服务平台已经正式开始运营。
平台由上海北京大学微电子研究院联合多家封装企业和研究单位共同建设,在上海市浦东新区科学技术委员会、上海市集成电路行业协会、上海张江集成电路产业区开发有限公司、上海浦东高新技术产业应用研究院和上海张江(集团)有限公司支持下运营。平台目标旨在通过跨地域、跨行业、跨学科的产学研用合作,集聚优势资源,为我国微电子产业(主要是中小型企业)提供需要的封装设计加工、测试、可靠性分析与测试等服务并开展微机械系统MEMS/微光电子机械系统(MOEMS)封装、3-D集成等系统集成技术研发,为集成电路行业培养封装和系统集成高端人才,逐步发展成能为全国集成电路企业提供优质技术服务的微电子封装与系统集成公共服务平台。
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平台拥有一支以中青年人才为科技骨干的、拥有雄厚技术力量和战斗力的技术团队。平台的运营目前是以中芯国际、UTAC、58研究所、天水华天科技、772研究所、香港科技大学和上海北京大学微电子研究院为技术依托,以国内外知名封装、微电子领域学者和资深专家为核心,主要核心科学家和技术专家包括有中国工程院院士、微电子技术专家许居衍,北京大学教授、中国科学院院士王阳元,香港科技大学教授、资深电子封装专家、香港科大电子封装实验室主任、先进微系统封装中心主任李世伟等。
另外,上海北京大学微电子研究院在平台的技术和运营方面也有很多优势。我院依托北京大学拥有雄厚的人才资源和学科优势,在微电子产业战略、基础技术、关键技术、应用开发四个层面上展开工作,同时在射频电路、混合信号集成电路、EMI、纳米尺度MOS器件、MEMS技术、高压大功率器件与电路、高可靠性封装测试技术等领域取得了一系列研究成果。研究院具有许多在微电子主要领域和研究方向的专家、教授、研究员、工程师,同时也招收培养了一批优秀的研究生。他们在LED驱动芯片的设计与封装、芯片级封装、系统级封装、三维立体封装和可靠性封装方面有很深入的研究,并取得了不少成果和专利。SIP封装技术、三维立体封装和可靠性封装将成为北大上海微电子研究院重点发展的研究方向,这些技术基础为封装服务平台的建设发展提供了可靠的保障。
记者:成立该平台的背景是什么?它对行业有哪些积极作用?
程:随着封装技术不断发展演变,IC设计公司对微型化、轻便化、多功能化、高集成化和高可靠性的需求越来越高,目前浦东新区现有封装测试企业并不能满足中小型IC企业的要求,该平台可以使相关企业获得服务便捷、形式灵活、成本合理的封装测试服务,有利于提高产品质量,加快产品开发节奏,提高企业自身的竞争能力。
目前浦东已有100余家集成电路设计企业,随着近几年出现的多项目晶圆(MPW)服务的开展,进一步地降低了IC设计开发的初期投入,也大大促进了集成电路设计行业的发展。但是,中小型IC设计企业在起步阶段需要以QFP、BGA等形式封装,封装数量较小,很难获得大型封测企业的服务支持,导致产品开发周期加长和成本提高等诸多问题。而随着IC设计企业的成长,产品线的不断扩展,需要的封装品种也将不断增加,一般的封装企业不能提供有效的技术服务。因此小批量、多品种封装必然成为集成电路产业链中迫切的需求。
另外,很多企业和研究机构在对一些新型电路、高端产品和先进技术的探索、创新和研究上,需要有微小型、高密度、高频、高温、高压、大功率、高可靠性的封装技术来支持。而大型封测厂并不能针对这种高端的、专一的、小量的封装服务需求给予有力的帮助,因而这些集成电路企业和研究机构只能通过其它途径寻求提供特殊需求服务的国外封测单位,这样无形间带来产品开发时间和成本的压力。建设这样的封装服务平台则可以有效的解决此类问题,为他们创造便利的条件。
记者:对于解决封装行业存在的一些问题,国外有无类似的平台?我们建立该平台有无借鉴国外的一些经验?
程:世界半导体产业面临波浪式发展,目前各大公司纷纷在我国建立后工序工厂及设计公司,摩托罗拉、英特尔、AMD、三星、ST、亿恒、Amkor、日立、三菱、富士通、东芝、松下、三洋都在我国建有后工序工厂,飞利浦在江苏、广东新建两个后工序工厂。面对蓬勃发展的IC封装业,无论技术怎样发展,市场需求是产业发展原动力,既有规模化生产,又有市场变化对封装要求加工批量小、节奏快、变数大的特点,市场竞争不只是求规模,更重要的是求强,大不一定就是强,所以通过国际半导体形势的发展来看,封装产业的发展模式及战略十分值得重视与探讨。
该平台就是在总结了国内外集成电路封装产业存在的问题之后而建立的。目前国外和中国台湾地区有企业从事类似业务,但没有类似在政府和行业协会支持下专门从事封装技术支持的公共服务平台。
记者:该平台是只面向浦东还是面向全国?
程:面向全国。
记者:与一些大型封装测试公司相比,该平台有哪些优势?您认为它的前景怎样?
答:随着封装技术不断发展演变,IC设计公司提出了微型化、轻便化、多功能化、高集成化和高可靠性的需求,目前一些大型封装公司并不能满足中小型IC企业的要求,而该平台的优势在于可以使相关企业获得服务便捷、形式灵活、成本合理的封装服务,有利于提高产品质量,加快产品开发节奏,例如为中小型IC设计/光电器件企业提供如下的服务:晶圆凸点制备、芯片级植焊球、有机底版设计及加工、表面贴装回流焊、BGA/FC/MCM封装及组装等。针对部分电子系统制造商的要求,开展特殊封装的研发与服务,主要包括:集成电力电子模块封装(IPEM)、大功率LED的封装、MEMS封装设计与服务等。为大学与科研机构提供各种特殊封装材料/形式的封装、咨询、培训、系统集成服务,以及各种可靠性测试和分析服务。上述服务都是一些大型封装测试公司无法做到的。所以该平台的服务模式本身就是一种优势。
另外,我国目前拥有良好的产业政策环境,浦东地区具有雄厚的产业基础,丰富的人才资源储备和较好的技术基础,加上广泛的市场需求和上海北京大学微电子研究院及其合作伙伴的技术和运营优势,该平台有着非常广阔的发展前景。
记者:成立这样一个平台,您一定也在这方面有非常深的了解,站在一个行业专家的角度,您对整个封装业的现状有哪些看法?
程:IC封装测试业是IC产业链中的一个重要环节。一直以来,外资企业在中国IC封装测试领域占据了优势,但内资封装测试企业蓬勃发展,中小企业不断涌现,内资特别是民营企业的发展为IC封装测试业增添了活力和希望。目前在长三角地区,汇聚了江阴长电、南通富士通、安靠、优特、威宇科技、上海纪元微科、上海华岭等众多大型微电子封装测试企业,在全国处于领先地位。西部地区封装测试业包括天水华天科技也有较快的发展。另外,2007年10月,英特尔(成都)有限公司微处理器工厂顺利运营并实现首枚多核处理器出口。同时,中芯国际(SMIC)、马来西亚友尼森(Unisem)、美国芯源系统(MPS)等半导体封装测试项目在成都相继投产,西部封装测试厂的产能将会进一步释放。
目前,国内外资IDM型封装测试企业主要为母公司服务,OEM型封装测试企业所接订单多为中高端产品,而内资封装测试企业的产品已由DIP、SOP 等传统低端产品向QFP、QFN、BGA、CSP等中高端产品发展。
综观目前国内整个封装业在对中小型集成电路设计企业的服务方面存在以下不足:
(1)国内企业高端技术投资有限,产品多集中于中低端,难以在高端市场上取得突破;
(2)国内先进封装技术的实施几乎完全依靠从国外引入;
(3)已有封装企业对于处于起步阶段的IC设计公司小批量封装要求能提供的服务极少,不利于整个IC产业的发展;
(4)无法满足小批量集成电路特殊封装的需求。
(下转第47页)
记者:未来封测业的发展怎样?该平台的未来发展规划是怎样?
一、前言
日本电子信息技术产业协会（JEITA）的电子安装技术委员会制定了2013年度版的“日本安装技术路线图”。该“安装技术路线图”报告，表述了终端电子产品、半导体封装、电子组件、印制板和电子安装设备的现状认识和将来技术开发的课题。
日本安装技术路线图”中，主要涉及有终端电子产品、半导体封装、电子组件、印制板和安装设备等五个大领域。它由每两年这些领域的相关团体（包括JEITA、STRJ、JPCA、JARA、CIAJ、SEAJ、JIEP、JWS、JSME）、研究所（SIRIJ、ASET）共同研究、商讨而修订出来（参与制定的相关团体、机构见图1所示）。
20世纪80年代，日本电子信息产业曾经擅长并引领世界消费型电子产品的制造技术，经过90年代初的市场景气泡沫的破灭，以及21世纪第一个十年中世界经济形势、国际商业模式的变化，日本逐渐丧失了驾驭世界电子信息产业发展潮流的信心，失去了挑战新产品技术开发的气魄。实际上，自1996年以来，日本电子信息产业出现衰退迹象的警钟就持续不断地敲响。此次新的2013年度版“日本安装技术路线图”，不仅从技术开发上，而且还从此事业发展战略的观点上，提出了驱动下一代电子信息产品技术的市场创新和开拓的建议，从而迎接来自这方面的最后挑战。
以下，分别从终端电子产品、半导体封装、电子组件、印制电路板和电子安装设备等五个方面， 来介绍2013年度版“日本安装技术路线图”（以下简称为“路线图” ）的新指导思想与新指南内容。
二、终端电子产品
2.1 产品分类及对发展新领域的期待
在2013年度版的“路线图”中关于电子信息产品的分类，延续了2011年度版的分类方式。即电子信息产品品种以穿戴型电子产品、数字视频摄像、智能电话、数字电视、汽车导航、笔记本电脑和汽车电子七大类为中心进行分析。
可以看到，近年日本曾擅长掌握的电子终端产品尖端制造技术，已经失去了国际竞争优势。日本电子信息产品产业大环境的改变，使日本终端电子产品制造商面临着发展“根基沉降” 的严峻现实。这一产品市场变化的最明显特点，是需求急速的电子化和追求安全性。由于网络的适应性和各种标准化的适应性，有必要创造新的市场和各种社会功能融合的系统，为此强烈建议再认识研究开发的重要性以及灵活运用“Open innovation”和“close”的商业模式/开发体制的构筑必要性。
随着期待着日元汇率的趋于稳定，必须明确重整 “日本制造（made in Japan）”的观念，以及对世界上不可缺少的日本安装技术能力的再认识和投资的期待。在2013年度版的“安装技术路线图”中，还期待着赋予能源环境和医疗等新市场或者全球战略的再构筑以重要的位置。
2.2 改变生活环境而出现的电子产品的新领域、新市场
在引人注目的以改变人们生活环境而涌现出的电子产品新市场中，我们可以捕捉到这些新型电子产品需求所出现的技术新动向。“路线图”中归纳为以下的由延长寿命、优化生活空间、能源三个方面背景下发展起来的、具有广阔发展前景的新型电子终端产品市场：
（1） 延长人类寿命方面
在高龄化、低成长经济和高度网络化的背景下，近年从以家庭为中心的娱乐家电到实现最高端商业工具 / 高功能信息产品的智能手机、智能电视、平板电脑、住宅/照明、演艺和与QOL关联的监护用机器人等电子终端产品得到了迅速地发展。
（2） 可移动性生活空间方面
根据日益发展的人群或者信息的可移动性需求，围绕着创造更优异的生活空间而出现的具有安全性（如自动汽车驾驶仪）、便利性（如IT的提高，服务于移动姿态的多样化的电子产品）、环境友好性（如零辐射电子产品）的产品。
（3） 能源方面
从在流通路径（能源，供电，电力消耗）中创造可再生能源、灾害对策，以及从节能、蓄能的角度考虑，今后会发展起可适于智能社会团体（smart commuuity）、智能住宅（smart house）和能源收获猎取等方面的应用性电子产品。
2.3 智能手机牵引尖端安装技术的发展
作为瞬息万变的市场变迁案例，迄今的携带电话是连接到无线网络的终端的中心，从2010年到2011年在因特网利用上由优越的智能电话取代，没有微处理器的存在就不会有电子化的汽车产业变化到环境友好性汽车，与此同时提高了安全性、便利性和舒适性，这不止关系到汽车单体而且还关系到向着以电动车为核心的汽车电子信息产业发展。
今后，智能手机在携带电话中占有很大比例。由于为了适应信息数据保存或者高速网络，而产生了存储大容量化，这一发展趋向还在加速。另外由于要求使用时间更加长，因而发展它的小型大容量化、高功效的供电系统成为重要课题。
“路线图”中提出：成为当今时代宠儿的智能电话，它的安装构成，是在以8～12层的积层板为主流的主板上进行LSI的高密度安装（安装个数最大的为28个，电子组件为1300个）。到2016年左右主流尺寸为50×50mm～55×120mm， 虽然与现状没有大的变化，但是LSI的安装个数将会减少到14～25个，功能模板也比现在的减少3个。由于成本或者安装空间的制约，正在致力于芯片的系统芯片化（SoC，System on chip）或者模块功能的整合等，连接器数量也会大幅度缩小，到2022年这种潮流将会加速。
2.4 穿戴型电子产品的小型、多功能化
“路线图”中预测了穿戴型电子产品（WW）的发展趋势。穿戴型电子产品的电池功率期待着在未来两年内普遍达到1周的使用寿命，其整个产品的重量在100g以下。它的流行性等设计能力也会成为商品价值的重要要素。今后功能方面扩展到健康、医疗管理等领域，将成为穿戴型电子产品很重要的新市场。未来几年，为客户提供更广泛服务的穿戴型电子产品，将会纷纷闪亮登场。像眼镜型、手表型等产品也在逐步得到普及。分析穿戴型电子产品的电子安装结构，目前以主板是1块4～6层的HDI（高密度互连）型多层板为主流，而到2016年前后则会发展到8层的高多层HDI板。尤其是无源组件等埋入基板内的制造技术已问世。这项技术在携带型电子产品用基板中的普及，将会使安装的电子组件数量增加，最多达到100个，LSI埋入数达到 2～3个。
2.5 汽车电子产品的安装高密度化加快
“路线图”中提出，汽车的电子控制装置（ECU）的安装也会有大的发展。当前，HEV、EV获得正式普及，它也加速了汽车各种部位控制的电子化。以提高汽车行驶中安全性为主的通信系统的不断完善，对应的车内网络和轻量化要求将会继续成为汽车电子产品中目前突出需要解决的问题。
纵观目前ECU外部的安装构成，它的基板尺寸表现出多样化：从小型的30×30mm基板到300×150mm大型基板。基板用的基板材料是以FR-4型基板为主。另外，在EUC内部的安装构成中，出于安装空间等考虑，它的安装构成设计，将会发展得更为高密度化。预测它用的基板总数从现在的最多3块左右，减少到2016年的1～2块，预计基板尺寸以100～140mm×75～160mm为主流。由于适应热以及振动的对策等，将会出现传统的有机树脂基的基板，改换成陶瓷基的基板，另外一方面发展倾向是基板的进一步的高多层化。在基板上安装的LSI数量将会从现在的7～15个，增到7～30个。由于上述的汽车功能的高度化等，可以预见到汽车电子控制的加速，车载ECU的高密度也会加速。
三、半导体封装
3.1 低耗电和高速化成为半导体封装开发的主旋律
在“路线图”中提出与以往版本的路线图所不同的是：为了实现以智能电话为典型代表的携带电子产品的低耗能化，当前半导体封装技术发展的主要课题，锁定在实现电源电压的低电压化，以及适应高速化总线频带宽幅扩大和传送距离的缩短方面。与外部的信号频率虽然供给5GHz 以上的高速信号的器件QFP或者QFN，但是为了适应总线频率幅宽的器件，而需要采用端子数多的BGA或者FBGA的封装形式。
此“路线图”中预测：由于在二维构造的封装配线中，原有的密集的焊盘设计已到了极限，因此必须使用TSV的三维配线方式，以及加快实现采用光信号传输的新方式。
3.2 封装引脚数的增加驱动安装形式、散热对策的改变
“路线图”提出：电子安装业目前面临的最严峻挑战之一，是智能电话等携带型电子产品开始采用了高性能应用处理器（AP，Application processor），它驱动了IC封装向着更加高密度化发展进程。例如在iphone 4s的A5中，它的IC封装设计，在0.4mm 节距中其中引线端子数量增加到1361针。为了适应低电压化，IC封装中的引线数量仍呈现着继续增加的倾向。目前存储器型PoP封装所用的引线数已采用240针。预计自2014年起，512位（bit）的宽I/O存储器将会走向实用化，它的引脚数预计达到1200针以上。高端电子机器中安装的半导体封装中，例如60mm方形芯片的引脚数最多为4600针，今后由于追求低耗电化或者高功能化，到2016年左右预计将会上升到5000针。这种引脚数迅速增多的发展态势，也迫使由于电力消耗增大，而使封装中的散热新对策，将打破原有传统的解决形式以全新方式问世。
“路线图”提出：随着移动电话的迅速普及，使得低成本型封装――QFN受得更多青睐。特别是在引脚数为100针以下的需求正在扩大，对采用QFN封装量在扩大。这主要因为，从设计观点上考虑，目前采用QFN封装，在提升封装的安装中合格率是有优势的。因此未来在QFN封装上，它的端子数、外形尺寸将不会有太大的变化。
另外，23mm方形以下的小型封装中，采用FBGA（fine-piteh BGA）封装的趋势在增加。微细节距（0.4mm节距）、面栅阵列的FBGA封装，现已量产，已在携带型终端电子产品中得到正式的采用，例如已经大量地安装在最新问世的智能手机中。另外携带型终端电子产品中还出现了采用引脚数200针级的封装选其它型封装形式以替代部分QFN封装的新动向，预测今后在对新型封装方面需求还会扩大。但是新型封装为了确保其可靠性，多采用底部填充胶材料，这样就会使其材料成本出现增加。
3.3 WL-CSP在智能手机中应用量扩大
“路线图”指出：目前市场需求增加明显的另外一类封装是WL-CSP（wafer level-csp）。正因它很最适用于高可靠性、小型化的终端电子产品，由此作为移动电话中安装的需求，近年得到迅速的扩大。
最近新的技术成果纷纷问世，包括相继开发了缓和安装时的应力等的优良结构封装设计，以及采用底部填充胶的许多开发事例。在芯片面积上，2010年前只限于30mm×300mm、100针以下的小型芯片之内，但是2011年以来，60mm×60mm、400针以下的芯片尺寸的出现，推动安装高密度化的加速。“路线图”推测：如若发展采用底部填充胶或者元器件埋入基板等技术的封装，则会开始采用80mm×800 mm、700针的大型芯片。尤其是在2010年之后，芯片面积尺寸为100mm×100mm、1000针以上的WLP（wafer level package，芯片级封装） 技术将会得到发展。
为了提高安装的可靠性而提出了引入应力缓冲层（stress buffer），加厚表面的保护层等方法。另外WL-CSP将会进一步的低成本化，这必须致力于开展平面化的处理新方法。
3.4 车载的功率半导体用封装急待解决散热问题
关于车载的功率半导体用封装，在“路线图”提出：现采用的车载用功率组件的封装接合温度最高也不过170℃，但是由于到2016年时将会上升到230℃，因此今后将会被厚Cu线、Cu夹（clip）和Cu/Al带等连接方式所取代。使用提高可靠性的焊盘金属化（over pad metallization， OPM）处理，也是有效的方法之一。另外未来还会还加强对双面冷却或者直接散热片（fin）冷却构造等新冷却技术的研究。
“路线图”预测：为了使功率半导体的耐封装接合温度达到 270℃，未来还必须开发陶瓷/金属封装或者耐循环温度性高的裸芯片粘结（die bond）材料。关于无铅型裸芯片粘结材料的开发，采用烧结Ag胶，或者采用Sn-Sb焊料材料的途径，将是重要的选择方案。在解决车载的功率半导体封装的散热问题中，其关键手段是采用从芯片两面热传导的散热技术。
3.5 有机树脂封装基板的配线微细化所面临的新课题
在“路线图”中还特别提到封装构成材料的重要性和封装基板存在需解决的技术难点。在新型的有机树脂封装基板中，特别表现在携带型电子产品用SiP封装（Systemin package，系统封装）或PoP封装中，解决封装基板的面翘曲问题成为了当前的关键课题。因此有必要提高封装基板材料的芯层（内芯覆铜板）、抗蚀材料等关键原材料的性能。在这两种材料的开发中，提高它的弹性模量，是至关重要的。目前封装基板的L/S（线宽/线间距）最小的为15μm/15μm。预计到2016年时，L/S将会推进到最小10μm/10μm的程度。另外由于Si互连板（inter poser）的出现，也加速了有机树脂封装基板的导线微细化。在这一变化中，实现其低成本化又成为一大课题。另外，在封装基板材料的新材料中，新型的玻璃材料的采用也成为当前一大新材料的亮点。
3.6 封装用焊接材料期待新型无铅焊料材料的问世
过去，作为高熔点的粘合可塑性高导热材料往往使用以铅为主要成分的焊料。到2016年预计会重新评估RoHS，仍期待新型无铅焊料材料的问世。从导热率和耐循环温度的角度考虑，Sn-Sb焊料将是未来最有发展前景的无铅焊料。
四、电子部品
4.1 电子部品品种与发展趋势
电子部品以LCR组件为主，它包括有电阻（R）、电容（C）、电感（L）无源组件、EMC组件、ESD组件、连接器、输入输出器件、传感器/调节器（actuator）和高频器件等。
考虑以人为本的生活空间中应用电子产品的要求特性，期待着小型、高可靠性、高速信号、高频、高电流、耐环境、耐振动和耐高温特性等电子组件功能的进一步发展。属于电子组件产品中的LCR组件尤其是电感L与电容C组合的LC滤波器、移动电话用的通信类高频模块等需求数量目前在持续地扩大，所有芯片化、小型轻量化都在加速。
4.2 电容、电阻、滤波器的发展
陶瓷电容器的小型化开发走在最先端。已经进入0201尺寸的样品出厂阶段，2～3年以后将会量产化。另一方面，汽车用途中附金属端子的电容器最近也在增长。Al电解电容器的小型化要求也正在逐年提高，为此Al箔层的薄型化成为重要的差异化技术，与2000年相比，现在已经实现了一半程度的小型化。今后将会出现进一步薄型化的要求，目标是现在的约40%的小型化。图2表示了陶瓷片式电容的各种尺寸构成比率。
电阻的小型化还比电容迟2～3年。目前的主力尺寸是1005，占全体的4成。正在出现移行到0603尺寸的潮流，且有增加的倾向。将来会取代1608尺寸。另外为了适应要求高电力化的潮流，正在采取微调修整（trimming） 方法重新评估，同时也采用长边电极和电阻组件的双面化等方法。滤波器中目前最小的是0603尺寸，但是到2016年将会移行到0402，到2021年前后0201尺寸将会问世。高频用电感器到2016年前后将会移行到0201尺寸，比滤波器的小型化还要加速。
4.3 基板内埋入组件的发展
“路线图”中提出，作为基板（PCB）埋入组件的制造群与市场，正在逐步强化地形成。现有组件是以在基板的表面上进行安装、搭载。它用的Sn电极为主流，其优点是廉价且可大量应用于现有的SMT工艺。由于基板的厚度受到埋入组件尺寸上的制约，因此埋入组件基板的整个厚度难以薄型化。作为埋入组件基板的整体厚度也难以薄型化。为此，作为埋入专用的薄型组件，采用Cu电极的电子组件正在问世。这种工艺法对其薄型化做出贡献的同时，由于追求其高可靠性的开发、以及埋入芯片以后的导通孔形成的研制成功，使得这种工艺路线主导今后的组件埋入技术的可能性得到提升。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问题仍需得到进一步的解决。
4.4 智能手机等问世对电子部品的新需求
“路线图”中强调，随着智能手机等移动终端产品的普及，出现了对电子部品的各种要求。一种是对于导电性粘结剂的适应性。但是还指出了Ag迁移发生的问题和改善导热性等的必要性，要求进一步研究开发。另外，还提出了对树脂电极的新要求。根据安装时的应力或者装置落下时的冲击吸收等观点来看存在着一部分需要，继续开发更高可靠性的产品成为重要课题。
以触摸屏（touch panel）的普及为代表的新型接口（interface）的输入输出装置（device）也成为亮点。由于从操作功能本身技术上进步的人到机器的做工作，机器认识了人，机器对于人来说可以想定为独立的做工作那种情况。除了利用摄像、传感器的图像识别装置以外，与动作传感器、操作者的人机对话系统今后将会进一步普及。利用数据的输入输出信息，即使人没有意识也可以进化到能够输入输出的接口。
4.5 未来以健康为目的的电子医疗产品发展
未来引领电子组件市场发展的应用之一是“健康” 领域。这个新市场表现在：（1）世界许多国家进入高龄化，其时代所赋予的新任务，是以支持身体功能的电子产品为主；（2）旨在维持健康管理（health care）的血压计等监视健康状态的移动型电子医疗产品等；（3）为实现包括精神生活在内的行动安全机器人等医疗健康产品，都期待着问世。
五、印制电路板
在“路线图”的PCB部分中，报告提示了应该呈现十年前的PCB态势，并且明确了日本PCB业面临着严峻挑战的态势。“路线图”制定了日本PCB业界在未来发展的信息指南。“路线图”中还阐述了当前发展热门产品――高电流、高散热基板，大面积挠性电子基板和Si/玻璃/有机树脂互连板等技术新动向。
5.1 迎来转变的日本PCB业
日本PCB业以2008年世界金融危机的冲击为开端，之后未能止住PCB生产额一路下滑的颓势。紧接着，日本PCB产业又受到了2011年、2012年日本影像产品的大规模市场丢失的严重影响，造成日本PCB在世界上失去了引领下一代的产品群、进行尖端产品开发的资金来源，并且它在今后的恢复、复兴中又面临着重重困难。日本的PCB业界正面临着转变传统PCB产品与技术的时期。
5.2 PCB新技术发展及其应用领域的持续扩大
另一方面应看到，PCB产品中新技术的应用领域持续扩大，新型的生产PCB方式正在崛起。
新型的PCB生产工艺方式，主要表现在：利用各种载体的印刷形成半导体、导体和电介质等的“大面积、挠性的” 印刷电子（printable electronics）的出现。另外还有玻璃/硅互连板、光导波路基板等。在电路形成技术方面，作为与微细化的半导体或者MEMS组合的“智能系统集成”技术，期待着未来会扩大到医疗、衣料、物流和宇宙航空等新型应用市场中。
在2013年度版“路线图”中新加入了埋入组件（embedede component） 基板技术的章节和关于高散热大电流基板、玻璃互连板（glass interposer）的话题（topics）。整体而言，由于日本制造商的衰落再加上超高日元汇率而移交海外生产等背景，日本国内的PCB业界形势严峻而引人注目。电容或者电阻用的低成本High-k材料，利用印刷形成半导体的电子移动速度快的高功能性油墨材料或者阻挡层（barrier）材料。
特别是L/S=10μm/10μm以下的微细线路形成时理想的平坦性为100nm级，因此还必须开发目前的1/3以下平坦性Cu箔材料等。
基板微细化未来值得关注的解决方法之一，是基板材料采用玻璃互连板（glass interposer），尺寸稳定性或者平坦性优良，适合于微细线路层的形成，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导通孔形成时的加工或者搬运操作（bandling）的课题，实现需要花费相当多的时间。
关于基板埋入组件，“路线图”提出：需要解决的最大问题是制造合格率。现在尚未达到70%程度，还不能着急地提高到接近100%的水平，因此难以降低成本。另外埋入组件的厚度还不能从现在的150μm厚度控制到50μm厚度，因此难以为原来的薄型化做出贡献。
5.3 对PCB设备提出了新要求
“路线图”中，还对PCB设备方面提出了更严格的要求。这些新要求主要包括：保证L/S=5μm/5μm的鲜像度的光掩模（photomask）和曝光装置，或者LDI（激光直接成像，Laser direct imaging）装置，可以形成均质而矩形的微细线路的高速蚀刻装置和保护微细线路的非接触搬运系统等一个接一个的开发难题。
今后PCB设备系统开发的特征之一，是不能着力于包括现有工程在内的独立操作的计算机型设备的开发，而是要在整体上贯穿制造的系统装置开发。为此必须共享关于制造的数据库，这意味着不同行业的联系至关重要。
六、电子安装设备
2011年度后半期以后，包括中国大陆的世界市场景气度进一步恶化，这使得日本的电子安装设备的最大销售市场转移到泰国、越南、印度尼西亚和缅甸等东南亚地区。
“路线图”中预测，纵观世界电子产品的发展，未来几年还不会出现原有成熟型市场的新增长，但车载产品、智能测量仪等环境关联产品可期待今后市场的新增长。世界人口的持续增长，再加上以需求为核心的中等收入者的增加，围绕这些产品的安装设备需求今后将会持续扩大。
[关键词]高密度集成；三维芯片堆叠；芯片倒装焊接；多层基板布线；SIP封装
中图分类号：TN405 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0351-01
1.引言
现代战争中，战场上的电磁环境日益复杂，以往那种彼此分立、功能单一的电子战装备已远远不能适应作战需要。一体化和小型化已成为当前电子战装备发展的重点和未来电子战装备总的发展方向。而数字雷达就是一体化、小型化电子装备的产物，它具有体积小、重量轻、高集成、数字化、高密度、模块化的众多优点，在未来战场上，将无可匹敌。由于其特点，它的组装技术要求比较高，目前应用广泛的就是高密度集成组装技术。
2.高密度集成组装关键技术
1）多层基板制造技术
高频内埋置多层布线基板中导体损耗和趋肤效应已十分显著，导体的电导率、金属引线的表面平坦度、厚度和台阶形貌均直接关系到信号传输质量。因此，在内埋置多层布线基板制作技术中，金属材料的x取、工艺设计和制作工艺对电路性能指标的影响是至关重要的。集成大量数字芯片，拟采用硅基多层布线结构，尽可能将芯片集成在硅基板中。
内埋置多层布线基板总体结构示意图1如下：
这种技术，可以给裸芯片和外贴元器件提供安装平台，它实现芯片和元器件之间电气互连，它为芯片及其他功率器件提供散热通道。随着电子装备向微小型方向发展，对基板的要求也越来越高，需要在基板内埋入无源和有源器件，要能够搭载新功能器件（如：MEMS器件、光电器件、RF及混合信号），如图2所示。而随着新材料和新工艺的发展涌现出了更多形式的多层高密度基板，如LTCC基板、多层AlN基板、多层薄膜基板、多层Si基板，这些新产品的出现极大地推动了高密度集成组装技术的进步。如（图2）所示：
例如：某数字雷达的多层基板里包括多层微带的功分器、微波数字混频电路、一体化数字接收机。多层微带功分器采用带状线逐层叠加方式，并通过边缘端口盲槽和垂直SMA端口盲槽进行输入和输出，实现了用单块多层微带板完成功分器垂直方向的集成设计和制造，比分别设计或平面设计制造体积缩小近一半；微波数字混频电路，采用盲孔多层微带板制造技术，有效实现了微波变频和放大功能；一体化数字接收机通过合理的叠层、终端匹配、等长线控制、串扰控制保证信号完整传输，控制信号反射、振荡。
2）芯片层叠组装技术
叠层封装是在系统集成密度、系统的复杂程度以及元件的集成度提高需求下提出的。对部分芯片进行层叠封装，采用引线键合，以便满足小型化要求。引线键合芯片层叠封装中采用悬垂型（Overhang stacking）芯片层叠方式，见图3所示，悬垂型在芯片间增加垫片支撑出一定高度的空间，以便于键合丝在各层芯片上键合。两层芯片之间层间采用0.154mm厚度的Al2O3陶瓷基板做为悬垂支撑，采用H-37导电胶和E-400绝缘胶等做为粘接材料，能满足剪切强度的要求。芯片和基板之间采用键合的方式进行连接。如图3所示：
3）芯片倒装焊接技术
倒装微互连技术（FCB）是在整个芯片表面按栅阵列形状布置I/O端子，芯片直接以倒扣方式安装到布线板上，通过栅阵I/O端子与布线板上相应的电极焊盘实现电气连接，取消了WB周边布置端子的连接方式。如图4所示，在节距比较窄的条件下，可以布置更多的端子，从而能降低对引脚窄节距化的过高要求。从图4还可以看出倒装焊不需要向四周引出I/O端子，互连的长度大大缩短，具有更优越的高频、低延迟、低串扰的电路性能，更适用于高频电子产品应用。如图4所示：
4）系统级封装技术
系统封装技术（system in package）是将一个电子功能系统，或其子系统中的大部分内容甚至全部安置在一个封装内。因此它可以显著的缩小系统或子系统的尺寸，大大提高了单位体积内电路的集成度，有利于整机系统向小型化、多功能、高可靠性方向发展。电子战整机系统正趋向于更微型化的系统封装（SIP），因此在一个封装系统里集成了数字、模拟、微波、毫米波甚至光电信号，设计需要考虑整体的机械支撑、电气互连、电磁兼容、散热管理等一体化集成设计技术。
5）系统集成组装技术
对于结构设计来说，相对于中低频电路，射频收发及数模处理系统结构设计需考虑封装损耗、寄生效应、相互干扰等因素。因此，系统结构设计必须注意以下几个问题：1）为了避免相互干扰，数字部分和射频模拟部分将从物理上进行分开设计；2）尽量减少射频芯片的热阻和寄生电感；3）大量数字芯片采用3D组装以提高组装密度；4）数字和射频模拟部分对基板的工艺兼容性和可隔离性；5）封装必须考虑数字部分和射频模拟部分的相互干扰，同时减少插入损耗。
3.结束语
高密度集成组装技术在国内处于起步阶段。由于小型化和一体化电子装备应运而生，所以此项技术也将代替传统的组装技术，广泛的应用到数字化装备中的发展创新中，本文只是简单的介绍了其中的一些关键技术，而具体的集成组装技术应该根据实际产品情况来确定最佳设计制造工艺。
参考文献
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LED封装经过最近20年的高速发展，在技术和应用上已经逐渐成熟。特别是经过最近10年的高速增长，已经成为半导体市场的主力军，在应用领域快速普及，特别是在背光、照明、显示、指示等行业LED封装产品已经非得到常广泛的应用。由于其具备环保、节能等特点，已经成为各国政府重点发展的新型节能产业。我国也通过政策扶持来鼓励LED行业快速发展，但是与全球LED发达国家和地区还有一定的差距。在产能上，我国现在已经是全球LED封装第一大国，但是中高端封装产品还不多，产品竞争力还不够强。迫切需要发展高性能、高可靠性的LED封装产品。
目前，全球高性能的LED封装代表企业分布如下：
欧美、日本企业是全球高性能LED封装的领导企业，是高品质、高可靠性LED封装的第一阵营。台湾地区和韩国企业是全球LED封装产量最大的地区，占据着着中高端LED封装阵营。中国LED封装企业经过这些年的发展，部分高品质封装企业已经逐步步入中高端LED封装阵营，但是总体产品质量还不够高，还需要封装企业继续追赶。
二、高可靠性LED封装产品主要表现在六个方面
1.使用高质量的封装原材料、辅助材料。目前高端封装材料基本都掌握在欧美、日本企业手中，部分高端材料对我国出口有技术壁垒，例如：日亚最高端的LED芯片、荧光粉。我们迫切需要提高自主高性能材料的水平，来带动LED封装水平的提高。我国LED封装材料制造企业通过最近几年的学习、吸收、创新，在技术上已经取得长足进步。部分支架、芯片、荧光粉、胶水已经达到或接近国际先进水平，为我们制造高可靠性、长寿命LED提供了强有力的保障。
2.使用可靠的封装制造设备。制造设备的精密、可靠是高品质LED封装的基础。由于我国LED封装企业起步较晚，目前我国LED封装企业的设备都比较先进，在设备性能上与欧美、日本企业基本在同一水平上。例如：IS的光学设备，ASM、K&S、KJ的固晶、焊线、封装、分类测试设备等都是目前行业一流的生产设备，这也给我们生产高可靠性的LED提供了设备保障。
3.优秀的产品设计能力。优秀的产品设计是高质量LED的技术保障。出色的工业设计是高质量LED的基础，随着国家对LED发展战略的不断提高，各高校和企业相续开通了专门的LED相关专业，为我国LED行业培训了一大批优秀的专业人才。
部分开通LED和光电子相关专业的高校：北京航空航天大学；大连民族学院；中山大学；沈阳理工大学；华侨大学；宁波大学；天津工业大学；广东轻工职业技术学院；中国海洋大学；广东纺织职业技术学院。
从上可以看出，在LED相对比较发达的长三角，珠三角和环渤海地区的高校开通LED和光电子相关专业比较集中一些，这些高校也为我国封装企业提供了专业对接度高的高素质人才，为封装企业的长期稳定发展提供了人才原动力。
4.可靠的封装工艺、流程设计。封装是整个LED的核心制造过程，当我们拥有好的材料、设备和设计方案后，可靠的制造流程是制造出高品质LED的基础。LED的制造流程大概可以分为以下几部分：①固晶关键工序；②焊线关键工序；③封装关键工序；④分切、剥离主要工序；⑤分类、包装主要工序。
固晶、焊线、封装是核心制造工序，每个工序都有非常复杂的子工序，在工艺流程设计中就需要考虑到产品的各项性能，例如：散热、发光、防潮、抗UV、抗老化等，还要充分考虑在制造过程中的清洗方式和条件、烘烤方式和条件、温湿度控制、ESD防护、污染物隔离、氧化防护等等各个环节。随着大家对LED质量要求的越来越高，对工艺流程的管控也越来越严格。例如：导入等离子清洗，设计万级无尘间甚至千级无尘间，全流程ESD防护。
5.使用先进的检测设备和标准的检测方法。检测设备和检测方法是我过LED封装企业相对薄弱的环节，最近几年，我国LED检测设备生产厂家有了长足的进步，不过相对国外检测设备生产厂家和检测机构来说，还是有一定的差距。主要是截至到现在，我国没有系统的关于LED产品的检测标准出台和权威的检测认证机构，也没有统一规范的行业检测标准。整个LED行业检测和认证都依赖国外标准和国际LED巨头的检测标准。最近几年，欧美和日本不断提高LED的技术门槛，通过标准的不断提高来限制我国LED产品的出口门槛，导致我国大批低端LED封装企业失去海外市场。鉴于这种情况，我国一些LED相对发达的地区相许出台了一部分地方性的LED标准和法规，引导该地区的LED企业规范检测标准和手法，提高产品质量。应对LED行业的新变化，国内的一些LED检测设备厂商也加大了技术研发，不断推出更稳定、精准的测试设备，面前国内LED检测设备主要生产商家如下：远方光电、实验室用、生产检测用；中为光电、实验室用、生产检测用；星谱光电 、实验室用、生产检测用；大族光电 、生产检测用；三色光电、实验室用；华腾半导体、生产检测用；台工电子、生产检测用；虹谱光电、生产检测用、实验室用。
LED光电检测设备产品按其功能特点和应用场所概括为实验室光电检测分析仪器和生产用光电检测设备两大体系。LED实验室光电检测分析仪器主要用于科研院所研发、生产制造企业质量控制、检测服务机构和质检机构的各类实验室，以产品研发和质量控制为目的；而LED生产用光电检测设备是相对于实验室用光电检测分析仪器而言，应规模化生产需求出现，是指嵌入到LED生产企业生产工序中，对生产过程中LED的光、色、电等性能参数进行实时测试与控制检测的设备，对自动化技术要求较高。2011年，全球LED光电检测设备及仪器市场规模达到近5亿美元，从事LED光电检测设备生产的厂家也达到近百家。由于亚洲及周边国家和地区一直是全球电子封装的主要生产基地，LED生产用光电检测设备技术因此具有良好的发展基础，获得了较快速的发展。日本、韩国、我国台湾地区生产用光电检测设备技术水平已经逐步与欧美发展实现同步，进入全球领先的行列，我国大陆紧随其后，近几年进步迅速，部分检测设备的技术指标也已经接近国际水平。尤其是在生产检测设备领域，国产设备已经取得非常大的进步，市场占有率也非常可观；但是在实验用检测设备领域，特别是关键标准检测设备方面，与国外检测设备厂家还有一定的差距需要弥补。以下是部分国外主要检测设备厂家：IS、实验室用；蓝菲光学、实验室用；纬明、实验室用、生产检测用；嘉大、生产检测用；涉谷 、生产检测用；ASM、生产检测用；健鼎、生产检测用；长裕、生产检测用、实验室用。
6.合理的使用条件。合理的使用条件也是提高LED寿命的关键。由于LED封装产品需要在直流低电压的条件下工作，所以给LED提供适合其工作条件的电流、电压对LED寿命影响也非常关键。在应用环境中要注意以下几方面对LED寿命的影响：①恒定的电流、电压；②足够的散热设计；③良好的焊接方式；④畅通的散热通道；⑤足够的辅助散热。
LED在使用过程中首先要注意焊接方式，焊接方法要规范安全，否则会对LED形成损坏。目前大家普遍推广SMT技术逐渐取代手工焊接技术，保证在焊接作业过程中的安全可靠性。在LED工作过程中还要保证其驱动的稳定性和散热良好。早期LED驱动电源还不是很成熟的时候很多LED在使用过程中常因电源不达标，导致LED寿命短，频繁遭遇客户投诉和抱怨，对LED形成不小的负面影响。随着人们对电源的重视和对质量要求的提高，目前LED驱动电源的质量已经得到很好的提高，基本可以保证LED长时间长符合的稳定工作。
散热也是在使用过程中影响LED寿命的关键。散热能力不够会导致LED在使用过程中节温升高，导致LED转换效率降低，直至PN结被烧坏。特别是在高温天气下，还要给LED灯具增加辅助散热，以保证LED不会因为高温导致失效。近几年，新型的散热材料和散热技术正不断的被LED企业应用，LED产品的热阻已经越来越小，散热能力越来越强。
[关键词]低温 共烧陶瓷 LED封装
中图分类号：D97 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0340-02
1 引言
固态照明（SSL）是最一般照明方式，在众多领域得到了广泛应用[1]。LED灯具散热的主要形式是热传导，鉴于陶瓷材料良好的导热性和稳定性，越来越多的研究者提出了将陶瓷材料应用到LED器件的封装改善散热效率，提高预计光效率[2]。表面焊接中灯具和热管道都是通过热焊接黏贴，因此在灯具内部会产生热应力，并且热应力在LED灯具生产加工中不会消失，热应力以及由LED封装时吸收的水分是导致电子分层的主要原因[3]。LED封装中不同材料的热膨胀系数（CTE）是诱导热应力普遍存在于回流焊接加热过程的重要原因，封装过程中水分的存在还会减少界面分层粘合强度[4，5]和诱导hygromechnical应力[6]。LED封装中，芯连接和芯片的分层封锁了热散播路径，同时这两者连接点温度增加会使LED性能降低。基于PCB的LED量子效应的重要影响基底。LED灯具工作中，热辐射是由涂胶工艺之间表面贴装器件（SMD）和板上芯片（COB）[7]。本文低温共烧陶瓷（LTCC）技术对实现LED器件一级衬底的散热提供了更好解决方案[8]。因此，研究热陶瓷封装结构对LED散热性能有着重大意义[9]。
低温共烧陶瓷（LTCC）封装技术有极好的热传播路径，即LED器件热传导，LTCC封装拥有良好热性能，能保证LED器件实现高亮度、高光密度、可靠性高、长寿命，同时保持目标LED结温[10]。
传统的COB封装技术，芯片直接安装在无框架的印刷电路板（PCB）上。由于LED芯片是直接键合环氧模化合物（EMC）胶囊填充，芯片热阻会降低，COB封装的热散效率比PCB封装不理想，在芯片中产生的热量很容易消散到金属底座，且绝缘层和COB之间导热系数比较低，LED器件零件排列密集，白色照明系统，都使得COB封装散的LED光源应用时解决散热问题变得更加严峻[11]。
为分析这些问题，本了一个电、光、热特性比较，研究新型LTCC-COB封装与SMD-PCB封装这两种封装形式在热散性能各方面的差异。
2 两种封装形式
SMD-PCB封装结构简化模型和LED灯珠SMD-PCB封装结构分别如图3.1所示所示，SMD型有一个LED的附着在PCB的[12，13]结构。
此结构中，六个灯珠安装在圆形底座上，金属块暴露密，封装结构节点处热量能顺利释放。SMD-PCB封装工艺的LED灯具流程包括管芯连接、丝焊、模具组、切割、焊接附散热器，有利于芯片自动化组装[14]。但是，绝缘子使用导致热辐射效率低。SMD-PCB封装（图1）可以像EMC采用更简洁的结构设计；PCB上的LED芯片采用管芯连接并且热沉填充焊料在焊垫上焊接。
采用LTCC-COB封装装配的LED封装结构简图以及该封装结构下LED灯珠阵列形式（图2）所示。
COB对热辐射的限制，器件与PCB之间绝缘层导热系数降低[15]。LTCC技术应用可以很好解决此问题。LTCC技术的对改善低热传导和热扩散优势明显，该技术使热量通过LED阵列结构和热沉。流程为LTCC带、冲孔、经孔填充印刷，叠层，烧结。LTCC基板设计交错排列材料（Al、=0.6mm）和（Al2O3 =01mm）。
3 结果与讨论
图3和4显示两种曲线和发光峰强度分别观察其电学和光学特性。
光电特性如图3所示，LTCC-COB封装电压低于SMD-PCB封装，该曲线反应SMD-PCB封装比LTCC-COB封装光伏特性1.75倍优于SMD-PCB封装，它说明如图4所示。散装材料的热阻[16]。
其中是散热电阻，T是厚度，K是导热系数，A是截面面积。在这研究有收缩电阻之间的银垫和通过因为扩散条件是相同的。收缩/扩散热电阻用下列方程表示[17]：
其中是平均接触电阻，a、b为接触面积，比为a/b，基板厚度t，是关于接触面积比a/b与板厚t的一阶贝塞尔函数，为特征值。
实验测出输出电流保持为200mA时，SMD-PCB封装下，LED器件温度和下基板温度分别为125℃和115℃。
同样，铝制热沉封装结构和电路板温度进行测量。在SMD-PCB封装LED灯具中，封装区域和基板温度分别为61.5℃和板为55.3℃，封装区与基板以及封装区与空气的热阻分别为1.24K/W和7.9K/W。在LTCC-COB封装下，封装区温度为58.5℃和板为51.3℃，热阻分别是0.228K/W和7.3K/W。随着LED灯具温度升高可观察几个影响，例如：当设备的温度提高2℃，可靠性将减少10%。在室温下，LED的发光强度将在相应的减少大约l%和亮度下降将高达35%，增加结温降低了整体效率设备，降低正向电压，使发射转移到波长更长，降低器件寿命和可靠性[18]。
如上所述，LTCC-COB封装光电特性比SMD-PCB更优秀。因此，LTCC-COB封装将有望显著提高性能。效率降低和转移波长会引起色温变化特别是基于蓝光的白光LED器件[19]。
此外，在荧光粉的上升温度降低量子效率亩减少流明输出[20]。可能表现出光电性能变化或减少输出，高温、高电压差，电流拥挤、金属迁移高晶体缺陷密度。
4 结论
在这项研究中，LTCC-COB封装LED灯的解决方案较SMD-PCB型LED封装断电特性优。其散热优势明显，即薄轮廓，更好的颜色混合，稳定输出电压及简单散热要求。具有低热阻和，依靠传导热的散热器及基座将对今后生产应用具有指导意义。成本、寿命、更长的期望和严格的热特性约束将进一步驱动LED基于照明系统的热解决方案的发展。其次，该LTCC-COB封装，LED设备直接安装在金属衬底上，芯片可以很容易地发出热量，LTCC-COB封装直接连接到PCB基板的方式，也具有良好的热辐射特性，这都大大改进的热特性LTCC-COB封装LED灯。虽然驱动电流显著增加，但是损耗相对较低的光功率，同时可以不使用多个设备，来达到最大限度地提高光输出在一般照明应用需要高功率LED光源的目的，具有较高现实意义。
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