當(dāng)前位置:首頁 > 技術(shù)學(xué)院 > 技術(shù)前線
[導(dǎo)讀]半導(dǎo)體生產(chǎn)流程由晶圓制造、晶圓測試、芯片封裝和封裝后測試組成。半導(dǎo)體封裝是指將通過測試的晶圓按照產(chǎn)品型號(hào)及功能需求加工得到獨(dú)立芯片的過程。封裝過程為:來自晶圓前道工藝的晶圓通過劃片工藝后,被切割為小的晶片(Die),然后將切割好的晶片用膠水貼裝到相應(yīng)的基板(引線框架)架的小島上,再利用超細(xì)的金屬(金、錫、銅、鋁)導(dǎo)線或者導(dǎo)電性樹脂將晶片的接合焊盤(Bond Pad)連接到基板的相應(yīng)引腳(Lead),并構(gòu)成所要求的電路;然后再對(duì)獨(dú)立的晶片用塑料外殼加以封裝保護(hù),塑封之后,還要進(jìn)行一系列操作,如后固化(Post Mold Cure)、切筋和成型(Trim&Form)、電鍍(Plating)以及打印等工藝。封裝完成后進(jìn)行成品測試,通常經(jīng)過入檢(Incoming)、測試(Test)和包裝(Packing)等工序,最后入庫出貨。典型的封裝工藝流程為:劃片 裝片 鍵合 塑封 去飛邊 電鍍 打印 切筋和成型 外觀檢查 成品測試 包裝出貨。

1 半導(dǎo)體器件封裝概述

電子產(chǎn)品是由半導(dǎo)體器件(集成電路和分立器件)、印刷線路板、導(dǎo)線、整機(jī)框架、外殼及顯示等部分組成,其中集成電路是用來處理和控制信號(hào),分立器件通常是信號(hào)放大,印刷線路板和導(dǎo)線是用來連接信號(hào),整機(jī)框架外殼是起支撐和保護(hù)作用,顯示部分是作為與人溝通的接口。所以說半導(dǎo)體器件是電子產(chǎn)品的主要和重要組成部分,在電子工業(yè)有“工業(yè)之米"的美稱。

我國在上世紀(jì)60年代自行研制和生產(chǎn)了第一臺(tái)計(jì)算機(jī),其占用面積大約為100 m2以上,現(xiàn)在的便攜式計(jì)算機(jī)只有書包大小,而將來的計(jì)算機(jī)可能只與鋼筆一樣大小或更小。計(jì)算機(jī)體積的這種迅速縮小而其功能越來越強(qiáng)大就是半導(dǎo)體科技發(fā)展的一個(gè)很好的佐證,其功勞主要?dú)w結(jié)于:(1)半導(dǎo)體芯片集成度的大幅度提高和晶圓制造(Wafer fabrication)中光刻精度的提高,使得芯片的功能日益強(qiáng)大而尺寸反而更小;(2)半導(dǎo)體封裝技術(shù)的提高從而大大地提高了印刷線路板上集成電路的密集度,使得電子產(chǎn)品的體積大幅度地降低。

半導(dǎo)體組裝技術(shù)(Assembly technology)的提高主要體現(xiàn)在它的封裝型式(Package)不斷發(fā)展。通常所指的組裝(Assembly)可定義為:利用膜技術(shù)及微細(xì)連接技術(shù)將半導(dǎo)體芯片(Chip)和框架(Leadframe)或基板(Sulbstrate)或塑料薄片(Film)或印刷線路板中的導(dǎo)體部分連接以便引出接線引腳,并通過可塑性絕緣介質(zhì)灌封固定,構(gòu)成整體立體結(jié)構(gòu)的工藝技術(shù)。它具有電路連接,物理支撐和保護(hù),外場屏蔽,應(yīng)力緩沖,散熱,尺寸過度和標(biāo)準(zhǔn)化的作用。從三極管時(shí)代的插入式封裝以及20世紀(jì)80年代的表面貼裝式封裝,發(fā)展到現(xiàn)在的模塊封裝,系統(tǒng)封裝等等,前人已經(jīng)研究出很多封裝形式,每一種新封裝形式都有可能要用到新材料,新工藝或新設(shè)備。

驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體封裝形式不斷發(fā)展的動(dòng)力是其價(jià)格和性能。電子市場的最終客戶可分為3類:家庭用戶、工業(yè)用戶和國家用戶。家庭用戶最大的特點(diǎn)是價(jià)格便宜而性能要求不高;國家用戶要求高性能而價(jià)格通常是普通用戶的幾十倍甚至幾千倍,主要用在軍事和航天等方面;工業(yè)用戶通常是價(jià)格和性能都介于以上兩者之間。低價(jià)格要求在原有的基礎(chǔ)上降低成本,這樣材料用得越少越好,一次性產(chǎn)出越大越好。高性能要求產(chǎn)品壽命長,能耐高低溫及高濕度等惡劣環(huán)境。半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家時(shí)時(shí)刻刻都想方設(shè)法降低成本和提高性能,當(dāng)然也有其它的因素如環(huán)保要求和專利問題迫使他們改變封裝型式。

2 封裝的作用

封裝(Package)對(duì)于芯片來說是必須的,也是至關(guān)重要的。封裝也可以說是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼,它不僅起著保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用,而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁和規(guī)格通用功能的作用。封裝的主要作用有:

(1)物理保護(hù)。因?yàn)樾酒仨毰c外界隔離,以防止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降,保護(hù)芯片表面以及連接引線等,使相當(dāng)柔嫩的芯片在電氣或熱物理等方面免受外力損害及外部環(huán)境的影響;同時(shí)通過封裝使芯片的熱膨脹系數(shù)與框架或基板的熱膨脹系數(shù)相匹配,這樣就能緩解由于熱等外部環(huán)境的變化而產(chǎn)生的應(yīng)力以及由于芯片發(fā)熱而產(chǎn)生的應(yīng)力,從而可防止芯片損壞失效?;谏岬囊螅庋b越薄越好,當(dāng)芯片功耗大于2W時(shí),在封裝上需要增加散熱片或熱沉片,以增強(qiáng)其散熱冷卻功能;5~1OW時(shí)必須采取強(qiáng)制冷卻手段。另一方面,封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。

(2)電氣連接。封裝的尺寸調(diào)整(間距變換)功能可由芯片的極細(xì)引線間距,調(diào)整到實(shí)裝基板的尺寸間距,從而便于實(shí)裝操作。例如從以亞微米(目前已達(dá)到0.1 3μm以下)為特征尺寸的芯片,到以10μm為單位的芯片焊點(diǎn),再到以100μm為單位的外部引腳,最后劍以毫米為單位的印刷電路板,都是通過封裝米實(shí)現(xiàn)的。封裝在這里起著由小到大、由難到易、由復(fù)雜到簡單的變換作用,從而可使操作費(fèi)用及材料費(fèi)用降低,而且能提高工作效率和可靠性,特別是通過實(shí)現(xiàn)布線長度和阻抗配比盡可能地降低連接電阻,寄生電容和電感來保證正確的信號(hào)波形和傳輸速度。

(3)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格化。規(guī)格通用功能是指封裝的尺寸、形狀、引腳數(shù)量、間距、長度等有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格,既便于加工,又便于與印刷電路板相配合,相關(guān)的生產(chǎn)線及生產(chǎn)設(shè)備都具有通用性。這對(duì)于封裝用戶、電路板廠家、半導(dǎo)體廠家都很方便,而且便于標(biāo)準(zhǔn)化。相比之下,裸芯片實(shí)裝及倒裝目前尚不具備這方面的優(yōu)勢。由于組裝技術(shù)的好壞還直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的印刷電路板(PCB)的設(shè)計(jì)和制造,對(duì)于很多集成電路產(chǎn)品而言,組裝技術(shù)都是非常關(guān)鍵的一環(huán)。

3 封裝的分類

半導(dǎo)體(包括集成電路和分立器件)其芯片的封裝已經(jīng)歷了好幾代的變遷,從DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到MCP再到SIP,技術(shù)指標(biāo)一代比一代先進(jìn),包括芯片面積與封裝面積之比越來越接近于1,適用頻率越來越高,耐溫性能越來越好,引腳數(shù)增多,引腳間距減小,重量減小,可靠性提高,使用更加方便等等。封裝(Package)可謂種類繁多,而且每一種封裝都有其獨(dú)特的地方,即它的優(yōu)點(diǎn)和不足之處,當(dāng)然其所用的封裝材料、封裝設(shè)備、封裝技術(shù)根據(jù)其需要而有所不同。


(1)將各種不同工藝、不同功能的芯片集成在一個(gè)封裝內(nèi)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的系統(tǒng)功能;

(2)將過去PCB版上的分立元件集成在多層集成結(jié)構(gòu)中,使系統(tǒng)小型化,達(dá)到所謂的Convergent System 。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動(dòng)力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉