芯片封裝技術的基礎知識匯總

　　由于中美貿(mào)易戰(zhàn)的原因，導致產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)生變化，最大的變化來自于華為，由于進口芯片受到限制，導致海思芯片出貨量大大提升，海思芯片的封測訂單轉(zhuǎn)移到國內(nèi)；其次為華為供應芯片的廠商也在尋求國內(nèi)封測廠商來降低運輸成本和溝通測試成本。國內(nèi)半導體封測產(chǎn)業(yè)在規(guī)模和技術上都有能力滿足客戶需求。

　　說起芯片，大家都知道這是一個非常高科技且專業(yè)的領域，并且整個生產(chǎn)流程特別的復雜。市場上的商品從無到有一般要經(jīng)歷三個階段，設計、制造和封裝。芯片產(chǎn)業(yè)也不例外，芯片的生產(chǎn)流程分有三大組成部分，分別是設計、制造和封測。很多企業(yè)只參與芯片制造其中的某一個環(huán)節(jié)。比如像華為、高通、蘋果、聯(lián)發(fā)科、只設計芯片；像臺積電、中芯國際、華虹半導體則只制造芯片，而像日月光、長電科技等則只封測芯片。中國封測占全球份額的占比也將從2018年的22%躍升至2025年的32%。芯片的設計和制造飽受人們關注，今天給大家介紹一下芯片生產(chǎn)的最后一個流程-芯片封測中的芯片封裝技術。

　　什么是芯片封裝

　　封裝是指安裝半導體集成電路芯片用的外殼。利用一系列技術，將芯片在框架上布局粘貼固定及連接，引出接線端子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。此概念為狹義的封裝定義。通俗的說就是給芯片加一個外殼并固定在電路板上。

　　更廣義的封裝是指封裝工程，將封裝體與基板連接固定，裝配成完整的系統(tǒng)或電子設備，并確保整個系統(tǒng)綜合性能的工程。將前面的兩個定義結(jié)合起來構(gòu)成廣義的封裝概念。

　　為什么要進行封裝呢

　　封裝的意義重大，獲得一顆IC芯片要經(jīng)過從設計到制造漫長的流程，然而一顆芯片相當小且薄，如果不在外施加保護，會被輕易的刮傷損壞。此外，因為芯片的尺寸微小，如果不用一個較大尺寸的外殼，將不易以人工安置在電路板上。而這個時候封裝技術就派上用場了。

　　封裝有著安放、固定、密封、保護芯片和增強電熱性能的作用，而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁——芯片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印制板上的導線與其他器件建立連接。因此，封裝對集成電路起著重要的作用。

　　封裝的作用

　　1、保護

　　半導體芯片的生產(chǎn)車間都有非常嚴格的生產(chǎn)條件控制，恒定的溫度、恒定的濕度、嚴格的空氣塵埃顆粒度控制及嚴格的靜電保護措施，裸露的裝芯片只有在這種嚴格的環(huán)境控制下才不會失效。但是，我們所生活的周圍環(huán)境完全不可能具備這種條件，低溫可能會有-40°C、高溫可能會有60°C、濕度可能達到100%，如果是汽車產(chǎn)品，其工作溫度可能高達120^C以上。同時還會有各種外界的雜質(zhì)、靜電等等問題會侵擾脆弱的芯片。所以需要封裝來更好的保護芯片，為芯片創(chuàng)造一個好的工作環(huán)境。

　　2、支撐

　　支撐有兩個作用，一是支撐芯片，將芯片固定好便于電路的連接，二是封裝完成以后，形成一定的外形以支撐整個器件、使得整個器件不易損壞。

　　3、連接

　　連接的作用是將芯片的電極和外界的電路連通。引腳用于和外界電路連通，金線則將引腳和芯片的電路連接起來。載片臺用于承載芯片，環(huán)氧樹脂粘合劑用于將芯片粘貼在載片臺上，引腳用于支撐整個器件，而塑封體則起到固定及保護作用。

　　4、散熱

　　增強散熱，是考慮到所有半導體產(chǎn)品在工作的時候都會產(chǎn)生熱量，而當熱量達到一定限度的時候便會影響芯片的正常工作。事實上，封裝體的各種材料本身就可以帶走一部分熱量，當然，對于大多數(shù)發(fā)熱量大的芯片，除了通過封裝材料進行降溫外，還需要考慮在芯片上額外安裝一個金屬散熱片或風扇以達到更好的散熱效果。

　　5、可靠性

　　任何封裝都需要形成一定的可靠性，這是整個封裝工藝中最重要的衡量指標。原始的芯片離開特定的生存環(huán)境后就會損毀，需要封裝。芯片的工作壽命，主要決于對封裝材料和封裝工藝的選擇。

　　封裝的類型和流程

　　目前總共有上千種獨立的封裝類型并且沒有統(tǒng)一的系統(tǒng)來識別它們。有些以它們的設計命名（DIP，扁平型，等等），有些以其結(jié)構(gòu)技術命名（塑封，CERDIP，等等），有的按照體積命名，其他的以其應用命名。

　　芯片的封裝技術已經(jīng)歷經(jīng)好幾代的變遷，技術指標一代比一代先進，包括芯片面積與封裝面積之比越來越接近，使用頻率越來越高，耐溫性能越來越好，以及引腳數(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，都是看得見的變化。本文在此不做過多敘述，感興趣的可以自行尋找并學習封裝類型。

　　下面講解一下封裝的主要流程：

　　封裝工藝流程一般可以分為兩個部分，用塑料封裝之前的工藝步驟成為前段操作，在成型之后的工藝步驟成為后段操作?；竟に嚵鞒贪ǎ汗杵瑴p薄、硅片切割、芯片貼裝、成型技術、去飛邊毛刺、切筋成型、上焊錫打碼等工序，下面就具體到每一個步驟：

　　一、前段：

　　背面減?。╞ackgrinding）：剛出場的圓鏡（wafer）進行背面減薄，達到封裝需要的厚度。在背面磨片時，要在正面粘貼膠帶來保護電路區(qū)域。研磨之后，去除膠帶。

　　圓鏡切割（waferSaw）：將圓鏡粘貼在藍膜上，再將圓鏡切割成一個個獨立的Dice，再對Dice進行清洗。

　　光檢查：檢查是否出現(xiàn)廢品

　　芯片粘接（DieAttach）：芯片粘接，銀漿固化（防止氧化），引線焊接。

　　二、后段：

　　注塑：防止外部沖擊，用EMC（塑封料）把產(chǎn)品封裝起來，同時加熱硬化。

　　激光打字：在產(chǎn)品上刻上相應的內(nèi)容。例如：生產(chǎn)日期、批次等等。

　　高溫固化：保護IC內(nèi)部結(jié)構(gòu)，消除內(nèi)部應力。

　　去溢料：修剪邊角。

　　電鍍：提高導電性能，增強可焊接性。

　　切片成型檢查廢品。

　　這就是一個完整芯片封裝的過程。芯片封裝技術我國已經(jīng)走在世界前列，這為我們大力發(fā)展芯片提供了良好的基礎。未來幾年，芯片行業(yè)的整體增速將維持在30%以上。這是一個非?？捎^的增速，意味著行業(yè)規(guī)模不到3年就將翻一番。如此高速的增長，芯片行業(yè)3大細分領域——設計、制造、封裝與測試（簡稱“封測”）均將受益。相信在國人的努力下，我們的設計和制造水平也會有一天能夠走向世界，引領時代。