半導(dǎo)體封裝,半導(dǎo)體封裝是什么意思

半導(dǎo)體封裝簡介:

　　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)品型號及功能需求加工得到獨立芯片的過程。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；然后再對獨立的晶片用塑料外殼加以封裝保護，塑封之后，還要進行一系列操作，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，分立器件通常是信號放大，印刷線路板和導(dǎo)線是用來連接信號，整機框架外殼是起支撐和保護作用，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60年代自行研制和生產(chǎn)了第一臺計算機，其占用面積大約為100 m2以上，現(xiàn)在的便攜式計算機只有書包大小，而將來的計算機可能只與鋼筆一樣大小或更小。計算機體積的這種迅速縮小而其功能越來越強大就是半導(dǎo)體科技發(fā)展的一個很好的佐證，其功勞主要歸結(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，外場屏蔽，應(yīng)力緩沖，散熱，尺寸過度和標準化的作用。從三極管時代的插入式封裝以及20世紀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)動半導(dǎo)體封裝形式不斷發(fā)展的動力是其價格和性能。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是價格便宜而性能要求不高；國家用戶要求高性能而價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)用戶通常是價格和性能都介于以上兩者之間。低價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)廠家時時刻刻都想方設(shè)法降低成本和提高性能，當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，它不僅起著保護芯片和增強導(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。因為芯片必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降，保護芯片表面以及連接引線等，使相當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。基于散熱的要求，封裝越薄越好，當芯片功耗大于2W時，在封裝上需要增加散熱片或熱沉片，以增強其散熱冷卻功能；5～1OW時必須采取強制冷卻手段。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運輸。

(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引線間距，調(diào)整到實裝基板的尺寸間距，從而便于實裝操作。例如從以亞微米(目前已達到0．1 3μm以下)為特征尺寸的芯片，到以10μm為單位的芯片焊點，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，從而可使操作費用及材料費用降低，而且能提高工作效率和可靠性，特別是通過實現(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波形和傳輸速度。

(3)標準規(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、長度等有標準規(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，而且便于標準化。相比之下，裸芯片實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)計和制造，對于很多集成電路產(chǎn)品而言，組裝技術(shù)都是非常關(guān)鍵的一環(huán)。

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