小型化IC封装背后的创新技术

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现在的电子产品大都趋向小型化，集成化，这致使半导体芯片也在向小型化发展。为了实现芯片的小型化，不仅需要芯片设计厂商的创新设计，也需要代工厂和芯片零部件供应商的创新技术的支持。德国的肖特是一家可以为芯片厂商提供零部件的企业，它为高频应用而设计的全新TO封装克服了阻抗匹配和空间限制的局限性，可应用于10Gbit/s激光器，在特定设计条件下，可实现高达28Gbit/s的数据传输。

图1：肖特中国电子事业部销售总监叶国宏。

在很多不同应用领域，为保护敏感的电子元件不受温度和湿度变化的影响，需要对其进行气密性封装，进而提高产品性能。肖特中国电子事业部销售总监叶国宏在媒体见面会上表示，“特别是在高频数据通信领域，密封封装显得尤为重要。”原因如下：

一是，电子芯片对于湿度和温度变化非常敏感，在湿度较高时，如果温度降低就会产生冷凝水汽，这会致使半导体金属化镀层腐蚀；

二是，暴露于有害气体和环境中的芯片也变得更加敏感，并更容易老化；

三是，即使微量的氢气和水蒸气也会影响元器件性能，而半导体元件受水蒸气影响，功能退化，进而影响整个器件性能。

而好的玻璃-金属封装(GTMS)可以解决这些问题，他阐述了玻璃-金属封装的优势，他说，“首先是真空密封可以阻挡湿气渗透，保护元件不受温度湿度变化影响；其次是玻璃是无机材料，可以抗老化，可以提供长期可靠性保护。”

随后，叶国宏介绍了肖特在高频数据通信方面的创新，他表示，TO PLUS管座系列产品，为海量数据处理的高速传输而设计。过去TO管座仅支持10Gbit/s或14Gbit/s，如今，全新的TO管座------TEC TO具有更小体积和高致冷性能，是“盒式封装管壳”外的新选择。

他强调，该封装是带致冷器(TEC) 10Gbit/s激光器的理想选择，可以实现中长距离高速传输。可以替代常规封装外壳，挑战小型化的极限。不仅如此，肖特还可提供各种定制设计，以满足客户不同的工艺和技术要求，以及其他可增选设计，以进一步提高散热性能。

他同时指出，升级版的TO38管座外径仅3.8mm，体积相比常规TO56缩小30%以上。

图2：放大后的TEC TO封装。

本文下一页：在超薄玻璃业务上，肖特也取得了新的进步

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除了在管座上的创新之外，在超薄玻璃业务上，肖特也取得了新的进步。据肖特先进光学事业部超薄玻璃全球产品经理鞠文涛博士介绍，肖特采用了独家的连续式下拉法工艺来生产超薄玻璃。目前可以量产50微米厚的超薄玻璃片材。预计未来几年内可以实现10微米超薄玻璃的量产。

图3：肖特先进光学事业部超薄玻璃全球产品经理鞠文涛博士在讲解肖特的超薄玻璃工艺。

鞠文涛博士表示，玻璃作为无机材料，在芯片封装应用中，与常规的有机材料相比，能够带来更大的技术优势。微处理器的性能正在持续攀升，厚度也在逐代递减。使用有机基底材料时，移动设备中各个小型内核元件所产生的热量会导致偏差甚至可靠性问题。超薄玻璃则在较宽的温度范围内具有很高的尺寸稳定性。此外，它们还为扁平芯片的封装提供了平整的基础。

他认为，肖特AF32 eco 超薄玻璃的热膨胀系数与硅的热膨胀系数相当，因此可以作为兼容处理器的基础制造材料。这款超薄玻璃也非常适合中介层应用。由于含有碱金属离子， D263 eco玻璃热膨胀系数为7.2，可以被化学强化。经离子交换能可靠地通过化学强化过程。这使得具有超薄晶圆级厚度的玻璃能够足够强韧用作一些器件的防护盖板玻璃，比如指纹扫描器的防护盖。经化学强化的超薄玻璃的强度是没有被化学强化的玻璃的四倍。

图4：目前找到的一些超薄玻璃应用场景。

当然，超薄玻璃还可以用于可穿戴、医疗智能卡，一些物联网应用等中。鞠文涛博士还列举了用作薄膜电池的基地材料的应用，他认为超薄玻璃可实现厚度低于100微米的超薄设计；而且与传统基底材料相比，片材尺寸更大，成本更低；有助于实现更高的充放电容量。

同时，他也坦承，目前使用超薄玻璃的应用还不是很多，不是超薄玻璃不够好，而是如果换用超薄玻璃，企业需要更换原有的生产线设备和一些加工技术，因为超薄玻璃的加工技术与普通厚度玻璃的加工技术会不一样，要求会更高。

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