2025年4月23-25日
上海世博展览馆

半导体封测展|一文简述半导体封装

半导体器件是现代电子工业中不可或缺的部分,半导体封装技术是半导体产业中不可或缺的重要一环,是提高半导体器件性能、可靠性及起到器件保护的重要手段。接下来半导体封测展小编就带你走进半导体封装的世界。

半导体封测展解读什么是封装

封装最初的定义是保护电路芯片免受周围环境的影响(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。

电子封装工程是将基板、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,实现一定电气、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。

半导体封测展解读封装技术的层次

第一层次,又称为芯片层次的封装,是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)。

半导体封测展解读封装的分类

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。

半导体封测展解读封装的功能

封装最基本的功能是保护电路芯片免受周围环境的影响(包括物理、化学的影响)。所以,在最初的微电子封装中,是用金属罐(Metal Can)作为外壳,用与外界完全隔离的、气密的方法,来保护脆弱的电子元件。但是,随着集成电路技术的发展,尤其是芯片钝化层技术的不断改进,封装的功能也在慢慢异化。

一般来说顾客所需要的并不是芯片,而是由芯片和PKG构成的半导体器件。PKG是半导体器件的外缘,是芯片与实装基板间的界面。因此无论PKG的形式如何,封装最主要的功能应是芯片电气特性的保持功能。

通常认为,半导体封装主要有电气特性的保持、芯片保护、应力缓和及尺寸调整配合四大功能,它的作用是实现和保持从集成电路器件到系统之间的连接,包括电学连接和物理连接。目前,集成电路芯片的I/0线越来越多,它们的电源供应和信号传送都是要通过封装来实现与系统的连接。芯片的速度越来越快,功率也越来越大,使得芯片的散热问题日趋严重,由于芯片钝化层质量的提高,封装用以保护电路功能的作用其重要性正在下降。

半导体封测展解读常见芯片封装

1. DIP双列直插式

DIP(Dual Inline-pin Package)是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片,其引脚数一般不超过30个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚,可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。

2. QFP封装

QFP(Quad Flat Package)封装的芯片引脚之间距离很小,管脚很细,其引脚数大约100左右。用这种形式封装的芯片必须采用SMD(表面安装设备技术)将芯片与主板焊接起来。

3. BGA球栅阵列式

随着集成电路技术的发展,对集成电路的封装要求更加严格。当IC的管脚数大于208 Pin时,传统的封装方式实现难度。因此,现今大多数的高脚数芯片皆转而使用BGA(Ball Grid Array Package)封装技术。BGA一出现便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。

4. CSP芯片级封装

CSP封装(Chip Scale Package)是指芯片级封装,其封装尺寸和芯片核心尺寸基本相同,所以称为CSP,一般芯片面积与封装面积的比例约在1:1.1,凡是符合这一标准的封装都可以称之为CSP。它的最初出现是应对消费类电子产品轻、薄、短、小的诉求。随着CSP技术的不断成熟,各种新技术和新模式的纷至沓来,行业转型升级也在不断加速,未来CSP将在芯片产业拥有更大的发展空间及价值。

现代电子信息产业的竞争在某种意义上主要就是电子封装业的竞争,它在一定程度上决定着现代工业化的水平。封装技术作为信息产业的重要基础在在产品中发挥着很大的作用。封装技术已经逐渐向着集成度高、体积小、功耗低、性能优异的方向发展。半导体封测展小编觉得,在人工智能、物联网、大数据等场景下,封装技术还将继续面临更多的技术优化空间和发展机会。