读懂半导体制造的封装技术

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1、电子封装是集成电路芯片生产完成后不可缺少的一道工序，是器件到系统的桥梁。封装这一生产环节对微电子产品的质量和竞争力都有极大的影响。按目前国际上流行的看法认为，在微电子器件的总体成本中，设计占了三分之一，芯片生产占了三分之一，而封装和测试也占了三分之一,真可谓三分天下有其一。封装硏究在全球范围的发展是如此迅猛，而它所面临的挑战和机遇也是自电子产品问世以来所从未遇到过的；封装所涉及的问题之多之广，也是其它许多领域中少见的，它是从材料到工艺、从无机到聚合物、从大型生产设备到计算力学等门综合性非常强的新型高科技学科。什么是圭寸装封装最初的定义是保护电路芯片免受周围环

2、境的影响（包括物理、化学的影响）。芯片封装是利用（膜技术）及（微细加工技术），将芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘贴固定及连接，引出接线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体结构的工艺。电子封装工程：将基板、芯片封装体和分立器件等要素，按电子整机要求进行连接和装配，实现定电气、物理性能，转变为具有整机或系统形式的整机装置或设备。集成电路封装能保护芯片不受或者少受外界环境的影响，并为之提供一个良好的工作条件，以使集成电路具有稳定、正常的功能。芯片封装能实现电源分配；信号分配；散热通道；机械支撑；环境保护。封装技术的层次:第一层次，又称为芯片层次的封装，是

3、指把集成电路芯片与封装基板或引脚架之间的粘贴固定电路连线与封装保护的工艺，使之成为易于取放输送，并可与下一层次的组装进行连接的模块元件。第二层次，将数个第一层次完成的封装与其他电子元器件组成一个电子卡的工艺。第三层次，将数个第二层次完成的封装组成的电路卡组合成在一个主电路版上使之成为一个部件或子系统的工艺。第四层次，将数个子系统组装成为一个完整电子厂品的工艺过程。他们依次是芯片互连级（零级封装）、一级封装（多芯片组件）、二级封装（PWB或卡）三级封装（母板）。封装的分类按照封装中组合集成电路芯片的数目，芯片封装可分为：单芯片封装与多芯片封装两大类；按照密封的

4、材料区分，可分为高分子材料和陶瓷为主的种类；按照器件与电路板互连方式，封装可区分为引脚插入型和表面贴装型两大类；按照引脚分布形态区分，封装元器件有单边引脚，双边引脚，四边引脚，底部引脚四种。常见的单边引脚有单列式封装与交叉引脚式封装;双边引脚元器件有双列式封装小型化封装;四边引脚有四边扁平封装；底部引脚有金属罐式与点阵列式封装。封装的名词解释SIP:单列式封装SQP:小型化封装MCP:金属罐式封装DIP:双列式封装CSP:芯片尺寸封装QFP:四边扁平封装PGA:点阵式封装BGA:球栅阵列式封装LCCC:无引线陶瓷芯片载体封装技术的发展阶段半导体行业对芯片封装

5、技术水平的划分存在不同的标准月前国内比较通行的标准是采取封装芯片与基板的连接方式来划分，总体来讲，集成电路封装封装技术的发展可分为四个阶段：第一阶段：20世纪80年代以前（插孔原件时代）。封装的主要技术是针脚插装（PTH）,其特点是插孔安装到PCB上,主要形式有SIP、DIP、PGA,它们的不足之处是密度、频率难以提高，难以满足高效自动化生产的要求。第二阶段：20世纪80年代中期（表面贴装时代）。表面贴装封装的主要特点是引线代替针脚，引线为翼形或丁形，两边或四边引岀，节距为1.27到0.4mm,适合于3-300条引线，表面贴装技术改变了传统的PTH插装形式，

6、通过细微的引线将集成电路贴装到PCB板上。主要形式为SOP（小外型封装）、PLCC（塑料有引线片式载体）、PQFP（塑料四边引线扁平封装）、J型引线QFJ和SOJ、LCCC（无引线陶瓷芯片载体）等。它们的主要优点是引线细、短，间距小，封装密度提高；电气性能提高；体积小，重量轻；易于自动化生产。它们所存在的不足之处是在封装密度、I/O数以及电路频率方面还是难以满足ASIC.微处理器发展的需要。第三阶段：20世纪90年代出现了第二次飞跃,进入了面积阵列封装时代。该阶段主要的封装形式有焊球阵列封装（BGA）、芯片尺寸封装（CSP）、无引线四边扁平封装（PQFN）、

7、多芯片组件（MCM）。BGA技术使得在封装中占有较大体积和重量的管脚被焊球所替代，芯片与系统之间的连接距离大大缩短，BGA技术的成功开发，使得一直滞后于芯片发展的封装终于跟上芯片发展的步伐。CSP技术解决了长期存在的芯片小而封装大的根本矛盾，引发了一场集成电路封装技术的革命。第四阶段：进入21世纪，迎来了微电子封装技术堆叠式封装时代，它在封装观念上发生了革命性的变化，从原来的封装元件概念演变成封装系统。目前，以全球半导体封装的主流正处在第三阶段的成熟期，PQFN和BGA等主要封装技术进行大规模生产，部分产品已开始在向第四阶段发展。微机电系统（MEMS）芯片就

8、是采用堆叠式的三维封装。封装工艺流程L封装工艺流程一