彭博 崔波 吳亞光 李麗霞 鄭鑌

關(guān)鍵詞：IEC TC47/SC47D，半導(dǎo)體器件封裝，標(biāo)準(zhǔn)體系，系列標(biāo)準(zhǔn)

1 IEC TC47/SC47D簡介

在半導(dǎo)體器件的標(biāo)準(zhǔn)化工作中影響最大的國際或國外先進標(biāo)準(zhǔn)組織有國際電工委員會（IEC）、國際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織（SEMI）、電子器件聯(lián)合工程協(xié)會（JEDEC）、歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會電子器件委員會（CECC）等 [1]。

國際電工委員會（IEC）是專門從事電工電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化工作的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織。1961年IEC設(shè)立了TC47，即第47技術(shù)委員會—“半導(dǎo)體器件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會”，專門從事半導(dǎo)體器件相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制定工作[2]。隨著封裝重要性的不斷提高，于1993年在TC47內(nèi)成立了半導(dǎo)體器件封裝標(biāo)準(zhǔn)化分技術(shù)委員會（SC47D）。

SC47D的工作范圍是制定有關(guān)半導(dǎo)體器件封裝的機械和熱方面、封裝組裝技術(shù)和測量方法（包括晶圓級封裝）的國際標(biāo)準(zhǔn)。SC47D下設(shè)兩個工作組：WG1—封裝外形：負(fù)責(zé)外形圖和設(shè)計指南等方面的標(biāo)準(zhǔn)制定、協(xié)調(diào)和復(fù)審工作；WG2—半導(dǎo)體器件封裝的術(shù)語、定義、測試方法和相關(guān)要求：負(fù)責(zé)制定、協(xié)調(diào)和復(fù)審半導(dǎo)體器件封裝的術(shù)語、定義、測試方法和相關(guān)要求的標(biāo)準(zhǔn)[3]。

截至2022年10月，IEC TC47/SC47D及其工作組共有9個P成員國和18個O成員國。P成員國有：奧地利、巴基斯坦、德國、韓國、比利時、美國、日本、新加坡、中國，現(xiàn)任主席由美國專家擔(dān)任，秘書處由日本國家委員會承擔(dān)。O成員國有：白俄羅斯、波蘭、丹麥、俄羅斯、芬蘭、法國、荷蘭、捷克、羅馬尼亞、葡萄牙、瑞士、瑞典、泰國、烏克蘭、西班牙、意大利、伊朗、英國。與IEC TC47/SC47D相關(guān)聯(lián)的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織有IEC TC3/SC3D、IEC TC40、IEC TC47/SC47A、IEC TC65/SC65E、IEC TC91和JEITA。

2 IEC TC47/SC47D標(biāo)準(zhǔn)體系

IEC TC47/SC47D發(fā)布的現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)共24項，分別由2個工作組承擔(dān)制定和維護工作，標(biāo)準(zhǔn)可以分為兩類：第一類是半導(dǎo)體器件的機械標(biāo)準(zhǔn)化，第二類是半導(dǎo)體封裝的熱標(biāo)準(zhǔn)化。IEC TC47/SC47D標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)如圖1所示。

標(biāo)準(zhǔn)制定的年份分布情況如圖2所示，從圖中可以看出，在1993年分技術(shù)委員會成立之前，在27年間僅新制定標(biāo)準(zhǔn)共6項，主要為第一類 IEC 60191的第1部分至第6部分標(biāo)準(zhǔn)。2000-2012年新制定標(biāo)準(zhǔn)17項，均為IEC 60191-6的分標(biāo)準(zhǔn)。2013-2020年無新標(biāo)準(zhǔn)制定。2021年新制定1項標(biāo)準(zhǔn)，且開啟了第二類系列標(biāo)準(zhǔn)，即IEC 63378。

2.1 IEC 60191《半導(dǎo)體器件的機械標(biāo)準(zhǔn)化》標(biāo)準(zhǔn)

IEC 60191-1《半導(dǎo)體器件的機械標(biāo)準(zhǔn)化 第1部分：分立器件外形圖繪制的一般規(guī)則》規(guī)定了分立器件（包括引線數(shù)小于8的分立式表面貼裝半導(dǎo)體器件）的外形圖繪制的一般規(guī)則，該標(biāo)準(zhǔn)由WG2負(fù)責(zé)制定和維護。

IEC 60191-2《半導(dǎo)體器件的機械標(biāo)準(zhǔn)化 第2部分：外形尺寸》是IEC自1966年以來出版的活頁出版物，包含了220多張PDF格式的各種封裝外形的圖紙，便于不同國家間封裝外形圖繪制的標(biāo)準(zhǔn)化，目前以數(shù)據(jù)庫格式提供，該標(biāo)準(zhǔn)由WG1負(fù)責(zé)制定和維護。

IEC 60191-3《半導(dǎo)體器件的機械標(biāo)準(zhǔn)化 第3部分：集成電路外形圖繪制的一般規(guī)則》規(guī)定了集成電路外形圖繪制的一般規(guī)則，該標(biāo)準(zhǔn)由WG1負(fù)責(zé)制定和維護。

IEC 60191-4《半導(dǎo)體器件的機械標(biāo)準(zhǔn)化 第4部分：半導(dǎo)體器件封裝外形的分類和編碼體系》規(guī)定了半導(dǎo)體器件的封裝外形分類與命名方法，以及為半導(dǎo)體器件封裝生成通用性命名的系統(tǒng)方法，該標(biāo)準(zhǔn)由WG2負(fù)責(zé)制定和維護。

IEC 60191-5《半導(dǎo)體器件的機械標(biāo)準(zhǔn)化 第5部分：用于集成電路載帶自動焊（TAB）的推薦值》規(guī)定了采用載帶自動焊（TAB）作為結(jié)構(gòu)和互連主要構(gòu)成的集成電路封裝推薦值，該標(biāo)準(zhǔn)適用于制造廠提供給用戶的成品單元，對集成電路（IC）到載帶的互連（內(nèi)引線焊接）沒有明確要求，該標(biāo)準(zhǔn)由WG1負(fù)責(zé)制定和維護。

IEC 60191-6《半導(dǎo)體器件的機械標(biāo)準(zhǔn)化 第6部分：表面安裝半導(dǎo)體器件封裝外形圖繪制的一般規(guī)則》規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)貼裝半導(dǎo)體器件封裝外形圖繪制的一般規(guī)則，該標(biāo)準(zhǔn)是對IEC 60191-1和IEC 60191-3的補充，規(guī)定了引線數(shù)大于或等于8的所有表面貼裝分立器件、以及IEC 60191-4中的“E形式”的集成電路的外形圖繪制的一般規(guī)則。IEC 60191-6標(biāo)準(zhǔn)由18個部分組成，18項標(biāo)準(zhǔn)及各部分關(guān)系如圖3所示。其中6-13、6-16、6-18、6-19、6-20、6-21和6-22由WG2負(fù)責(zé)制定和維護，其余標(biāo)準(zhǔn)由WG1負(fù)責(zé)制定和維護。

2.2 IEC 63378《半導(dǎo)體封裝的熱標(biāo)準(zhǔn)化》標(biāo)準(zhǔn)

IEC TR 63378-1《半導(dǎo)體封裝的熱標(biāo)準(zhǔn)化 第1部分：BGA，QFP型半導(dǎo)體封裝的熱阻和熱參數(shù)》是一份技術(shù)報告，規(guī)定了通常用于BGA和QFP型半導(dǎo)體封裝熱特性的術(shù)語和定義、熱參數(shù)，以及封裝的使用指南，該技術(shù)報告由WG2負(fù)責(zé)制定和維護。

3 IEC TC47/SC47D標(biāo)準(zhǔn)制定現(xiàn)狀

目前，IEC TC47/SC47D分別在電子封裝模型標(biāo)準(zhǔn)和先進半導(dǎo)體封裝基板、半導(dǎo)體封裝的熱標(biāo)準(zhǔn)方面開展制定工作。

（1）新項目提案：《電子封裝模型指南—XML要求》（Part model guideline for electronic-devicepackages - Part 1： XML requirements） ，于2020年2月由美國提出，該項目被同意作為技術(shù)報告提出，美國國家委員會將在2023年第二季度完成技術(shù)報告提交。該技術(shù)報告主要介紹了在封裝領(lǐng)域，電氣和電子產(chǎn)品中零件制造商與其客戶質(zhì)檢交互零件數(shù)據(jù)的要求，其適用于所有形式的電子零件。

（2）新項目提案：IEC 6xxxx Ed.1《先進半導(dǎo)體封裝基板的要求規(guī)范：第1部分 封裝基板的回流焊評估測試方法》（Required Specifications of packagesubstrates for advanced semiconductor packaging ： Part1- Current Reflow Evaluation Test Method for PackageSubstrate） ，2022年10月在美國舊金山召開的IECTC47/SC47D WG2工作組會議上，日本國家委員會提出此提案，并計劃做新的系列標(biāo)準(zhǔn)，同時提出后續(xù)該系列標(biāo)準(zhǔn)第2部分和第3部分的計劃，計劃第2部分：《封裝基板的可靠性試驗失效分析方法》（IEC 6xxxxx - 2 Part2 Failure Analysis Methods forReliability Test of Packaged Substrates），第3部分：《用于封裝基板可靠性評估的標(biāo)準(zhǔn)基板》（IEC6xxxxx - 3 Part3 Standard Substrates for ReliabilityEvaluation of Package Substrates）回流焊評估測試方法。第1部分計劃于2023年2月完成新工作項目（NP）文件。

（3）正在制定中的IEC 63378-2 ED.1：《半導(dǎo)體封裝熱標(biāo)準(zhǔn)化 第2部分：穩(wěn)態(tài)分析用半導(dǎo)體封裝的三維熱仿真模型》（Thermal standardizationon semiconductor packaging - Part 2： 3D thermalsimulation models of semiconductor packages forsteady-state analysis ），其規(guī)定了半導(dǎo)體封裝的三維熱仿真模型，該模型用于電子器件穩(wěn)態(tài)熱流體分析，以準(zhǔn)確評估結(jié)溫。該標(biāo)準(zhǔn)是由日本國家委員會于2022年3月提出的新工作項目，預(yù)計2023年1月完成委員會草案（CD）文件。

（4）正在制定中的IEC 63378-3 ED.1： 《半導(dǎo)體封裝熱標(biāo)準(zhǔn)化 第3部分：瞬態(tài)分析用半導(dǎo)體封裝的熱電路仿真模型》（Thermal standardizationon s emiconductor p ackages - P art 3 ： T hermal c ircuitsimulation models of semiconductor packages fortransient analysis ），其規(guī)定了單芯片半導(dǎo)體封裝的熱電路網(wǎng)絡(luò)模型，該模型用于電子器件瞬態(tài)分析，以便在封裝制造前評估芯片結(jié)溫。該標(biāo)準(zhǔn)是由日本國家委員會于2021年1月提出的新工作項目，預(yù)計2023年1月完成委員會草案（CD）文件。

（5）新項目提案：IEC 63378-4 Ed.1： 《半導(dǎo)體封裝熱標(biāo)準(zhǔn)化 第4部分：用于評估細(xì)節(jié)距半導(dǎo)體封裝熱特性的印制電路板規(guī)范》（Printed circuitboard specifications to evaluate thermal characteristicsof fine pitch semiconductor packages ），該標(biāo)準(zhǔn)主要解決JEDEC標(biāo)準(zhǔn)不適用于細(xì)節(jié)距半導(dǎo)體封裝熱特性評估的問題，計劃將JEITA對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為IEC標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是由日本國家委員會提出，計劃于2023年2月完成新工作項目（NP）文件。

（6）正在制定中的IEC TR 63378-5 Ed.1：《半導(dǎo)體封裝熱標(biāo)準(zhǔn)化 第5部分：半導(dǎo)體封裝材料的熱導(dǎo)率測試方法和樣品》（Thermal conductivitymeasurement methods and samples for semiconductorpackaging materials ），以技術(shù)報告的形式給出熱導(dǎo)率測試指南，通過不同熱導(dǎo)率測試方法，提供與試驗結(jié)果最接近的仿真結(jié)果。該標(biāo)準(zhǔn)是由日本國家委員會提出，計劃于2023年1月完成技術(shù)報告（TR）文件。

（7）新項目提案：IEC 63378-6 Ed.1：《 半導(dǎo)體封裝熱標(biāo)準(zhǔn)化 第6部分：用于結(jié)測點瞬態(tài)溫度預(yù)測的熱阻和熱容模型》（Thermal resistance andcapacitance model for transient temperature predictionat junction and measurement points ），規(guī)定了用于在結(jié)點和測試點瞬態(tài)溫度預(yù)測的熱阻和熱容模型，該模型被定義為數(shù)字轉(zhuǎn)換模型。該標(biāo)準(zhǔn)計劃成為《半導(dǎo)體器件封裝電阻和電容的數(shù)字變換》（DigitalTransformation of Resistance & Capacitance，簡稱DXRC）系列標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)計劃IEC 63378-6-1《使用半導(dǎo)體器件封裝數(shù)據(jù)表的模型創(chuàng)建方法》（Modelcreation method using a datasheet of semiconductordevice），IEC 63378-6-2《使用半導(dǎo)體器件封裝測量數(shù)據(jù)的模型創(chuàng)建方法》（Model creation methodusing a measurement data of semiconductor device）。

IEC 63378-6 Ed.1標(biāo)準(zhǔn)由日本國家委員會提出，計劃于2023年1月完成新工作項目（NP）文件。

（8）準(zhǔn)備中的新提案 IEC 63378-7 Ed.1：《半導(dǎo)體封裝熱標(biāo)準(zhǔn)化 第7部分：半導(dǎo)體封裝熱仿真和簡化熱模型的背景和術(shù)語》（Backgroundand glossary of thermal simulation and compact thermalmodels on semiconductor packaging），本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定半導(dǎo)體封裝中三維熱仿真簡化模型的原理和技術(shù)背景，以及通過術(shù)語表來明確簡化模型的不同類型和作用。該標(biāo)準(zhǔn)是由日本國家委員會提出，計劃于2023年作為新項目提案。

4 標(biāo)準(zhǔn)趨勢分析及國內(nèi)采標(biāo)情況

2022年10月31日至11月3日第86屆IEC大會在美國舊金山召開，期間IEC TC47/SC47D召開了全體會議及其工作組會議，在IEC TC47/SC47D會議上，完成下一屆主席人員調(diào)整，新一屆主席仍由美國專家擔(dān)任，新一屆主席提出當(dāng)涉及半導(dǎo)體封裝及其材料（尤其是封裝基板）的評估方法時，將著重考慮與IPC的關(guān)系。

5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展，對半導(dǎo)體封裝的要求越來越高。目前半導(dǎo)體工藝正在接近其物理極限，多年來遵循的摩爾定律（Moore's Law）特征尺寸等比例縮小原則已不能滿足半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展需要，因此提出了“延續(xù)摩爾”（More Moore）和“超越摩爾”（More thanMoore）的技術(shù)發(fā)展方向。封裝作為超越摩爾定律的重要技術(shù)，也迎來了新的發(fā)展時代與新的挑戰(zhàn)，如：散熱技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、嵌入式技術(shù)和新材料技術(shù)，從目前世界各國對封裝熱標(biāo)準(zhǔn)和先進封裝標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)注可以看出，標(biāo)準(zhǔn)的制定趨勢與封裝發(fā)展趨勢一致，同時也將會給現(xiàn)行的半導(dǎo)體封裝標(biāo)準(zhǔn)體系帶來較大的變革。

IEC TC47/SC47D系列標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)以等同采用國家標(biāo)準(zhǔn)為主，采標(biāo)情況見表1，從表中可以看出，已采標(biāo)率16.7%，后續(xù)仍需要加大采標(biāo)力度，鼓勵開展國際封裝標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化和研究工作。

此外，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化也是技術(shù)水平的體現(xiàn)，現(xiàn)行及在研中IEC TC47/SC47D系列標(biāo)準(zhǔn)暫無我國牽頭起草制定的標(biāo)準(zhǔn)，作為半導(dǎo)體封裝大國，亟需突破目前標(biāo)準(zhǔn)跟研的狀態(tài)，制定封裝標(biāo)準(zhǔn)化策略，配置相應(yīng)的資源，從半導(dǎo)體封裝行業(yè)整體發(fā)展考慮，系統(tǒng)管理、重點突破重大封裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，填補國際封裝標(biāo)準(zhǔn)空白。

5 結(jié)語

中國在半導(dǎo)體器件封裝領(lǐng)域有基礎(chǔ)優(yōu)勢，在先進封裝研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面也取得了較大成果，我國應(yīng)密切關(guān)注國際封裝標(biāo)準(zhǔn)趨勢，積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定，適時將國內(nèi)封裝技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)計、工藝、材料、產(chǎn)品及其可靠性等方面的科研成果轉(zhuǎn)化為國際標(biāo)準(zhǔn)，實質(zhì)性參與國際標(biāo)準(zhǔn)化工作，推動、引領(lǐng)國際半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)的快速、有序發(fā)展。