半导体封测展|浅谈各类封装技术

今天半导体封测展小编来聊一聊各类封装技术。

一、打线封装（Wire Bonding）

这是一种传统的封装技术，主要应用于早期的半导体芯片封装。该技术主要通过金属线将芯片的引脚与封装基板连接起来，实现电信号的传输。

打线封装是一种传统的封装技术，主要通过金属线将芯片的引脚与封装基板连接起来，实现电信号的传输。

打线封装的步骤：

切割：在封装厂拿到wafer之后，先把wafer进行切割，得到一颗一颗的芯片，将那些CP测试通过的芯片单独拿出来。

固定在lead frame上：准备好的芯片会被固定在lead frame上。

打线：打线机通过把“金线”把IC上的连接点跟IC载版或导线架连接起来。

电镀：对导线架电镀，以增加导电性能及金属表面硬度。

热压：采用热压工艺把芯片和导线架压合在一起。

剪线：把多余的线剪断，并修正封装的外形尺寸。

测试：对封装好的芯片进行测试，确保其电气性能符合要求。

打线封装很大的缺点是打线的动作必须“一根一根地”完成，非常费时；而且芯片上的黏着垫与导线架的金属接脚只能制作在四周围，所以当芯片上的CMOS数目愈多，传送的电信号愈多，需要的金线也愈多，但是芯片的四周空间有限，只能容纳固定数量的“黏着垫”，封装外壳的四周围空间也有限，只能容纳固定数量的“金属接脚”，因此打线封装接脚数目不能太多。

二、覆晶封装（Flip Chip）

这种封装技术又被称为倒装芯片（Flip-Chip），它采用Bump、RDL等连接方式，克服了引线键合焊盘中心距极限的问题，具有缩短互联长度、热性能优良、可靠性高等优点。

覆晶封装（Flip Chip）也被称为倒装芯片（Flip-Chip），它是一种芯片封装技术。这种封装技术的主要特点在于，它不同于传统的将芯片放置在基板（chip pad）上，再用打线技术（wire bonding）将芯片与基板上之连结点连接的方式。

覆晶封装技术将芯片连接点长凸块（bump），然后将芯片翻转过来使凸块与基板（substrate）直接连结。这种封装方式可以缩短互联长度、提高热性能、增强可靠性等优点。

三、晶圆级封装（Wafer Level Packaging）

这种封装技术将芯片封装在晶圆上，而不是单独封装。这种技术可以提高封装效率，同时具有更小的体积和更低的成本。

晶圆级封装（Wafer Level Packaging，WLP）是一种先进的封装技术，它直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序，之后再进行切割（singulation）制成单颗组件。这种封装技术具有尺寸小、电性能优良、散热好、成本低等优势，近年来发展迅速。

晶圆级封装的优点有：

封装尺寸小：由于没有引线、键合和塑胶工艺，封装无需向芯片外扩展，使得WLP的封装尺寸几乎等于芯片尺寸。

高传输速度：WLP一般有较短的连接线路，在高效能要求如高频下，会有较好的表现。

高密度连接：WLP可运用数组式连接，芯片和电路板之间连接不限制于芯片四周，提高单位面积的连接密度。

生产周期短：WLP从芯片制造到封装到成品的整个过程中，中间环节大大减少，生产效率高，周期缩短很多。

工艺成本低。

目前晶圆级封装多用于低脚数消费性IC的封装应用（轻薄短小）。常见的WLP封装绕线方式有 Redistribution (Thin film)、Encapsulated Glass substrate、Gold stud/Copper post、Flex Tape等。

四、球栅阵列封装（Ball Grid Array，BGA）

这种封装技术以矩阵形式排列的焊球作为输入/输出接口，具有高速、高可靠性、小型化、低成本等优点。

球栅阵列封装（Ball Grid Array，BGA）是一种表面黏着封装技术，常用于永久固定如微处理器之类的装置。BGA封装能提供比其他如双列直插封装（Dual in-line package）或四侧引脚扁平封装（Quad Flat Package）所容纳更多的接脚，整个装置的底部表面可全作为接脚使用，而不是只有周围可使用，比起周围限定的封装类型还能具有更短的平均导线长度，以具备更佳的高速效能。焊接BGA封装的装置需要精准的控制，且通常是由自动化程序的工厂设备来完成的。BGA封装装置并不适用于插槽固定方式。

五、芯片尺寸封装（Chip Scale Packaging，CSP）

这种封装技术以芯片尺寸为封装基础，具有封装体积小、成本低、电性能优良等优点。

芯片尺寸封装（Chip Scale Package，CSP）是一种新一代的芯片封装技术，它以芯片尺寸为基础，将芯片封装成与晶粒（Die）大小相近的尺寸。

CSP封装的特点包括：

满足LSI芯片引出脚不断增加的需要。

解决IC裸芯片不能进行交流参数测试和老化筛选的问题。

封装面积缩小到BGA的1/4至1/10，延迟时间缩小到极短。

CSP封装具有以下优点：

体积小：CSP封装后的芯片尺寸边长不大于芯片的1.2倍，IC面积只比晶粒（Die）大不超过1.4倍。

高密度：CSP封装能提供比其他传统封装技术更高的引脚密度，从而增加了更多的引脚数量和更小的封装尺寸。

高速性能：由于CSP封装的引脚非常短，因此信号传输速度非常快，适合高速、高频的应用。

成本低：CSP封装流程简单，减少了传统封装中许多步骤的成本，因此制造成本较低。

可靠性高：CSP封装具有较高的可靠性，因为它们经过了严格的测试和筛选。

总之，CSP封装是一种先进的芯片封装技术，具有许多优点，适用于各种不同的应用场景。

六、系统级封装（System in Package，SiP）

这种封装技术将多个具有不同功能的芯片或模块集成在一个封装内，实现系统功能。这种技术可以提高集成度、降低成本、提高性能。

系统级封装（System in Package，SiP）是一种将多个具有不同功能的芯片或模块集成在一个封装内的技术。它与系统级芯片相对应，但系统级封装是采用不同芯片进行并排或叠加的封装方式，而系统级芯片则是高度集成的芯片产品。系统级封装可以实现一个基本完整的功能，将多种功能芯片（包括处理器、存储器等）集成在一个封装内。

系统级封装的优点包括：

提高集成度：通过将多个芯片或模块集成在一个封装内，可以大大提高系统的集成度，从而减小整个系统的体积和重量。

降低成本：系统级封装可以降低整个系统的成本，因为多个芯片或模块可以在一个封装内进行制造和测试，减少了制造和测试的复杂性和成本。

提高性能：系统级封装可以实现更快的传输速度和更低的功耗，从而提高整个系统的性能。

灵活性和可扩展性：系统级封装可以根据不同的应用需求进行定制，从而实现更灵活和可扩展的系统设计。

总之，系统级封装是一种先进的封装技术，可以实现更高效、更小型、更低成本的系统设计。

总结

以上是主要的半导体封装技术，不同的封装技术适用于不同的应用场景和需求。

半导体封装技术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。根据目前国际上流行的看法，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。

半导体封装技术涉及的问题广泛且复杂，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，是一门综合性非常强的新型高科技学科。其中，BGA（球栅阵列封装）、CSP（芯片尺寸封装）和SiP（系统级封装）是三种主要的封装技术。

BGA是表面贴装型封装之一，通过在印刷基板的背面制作出球形凸点来代替引脚，以实现芯片的固定和信号传输。这种封装方式具有高引脚数、高密度、高速性能和低成本等优点，被广泛应用于多引脚LSI芯片的封装。

CSP是以芯片尺寸为基础的封装技术，将芯片封装成与晶粒大小相近的尺寸。这种封装方式具有体积小、高密度、高速性能和低成本等优点，适用于各种不同的应用场景。

SiP是将多个具有不同功能的芯片或模块集成在一个封装内的技术。这种封装方式可以提高系统的集成度、降低成本、提高性能、灵活性和可扩展性等优点，适用于各种不同类型的应用场景。

总的来说，半导体封装技术是微电子产业中不可或缺的一环，对于提高集成电路的性能、降低成本、促进产业的发展具有重要的作用。半导体封测展小编觉得，随着科技的不断发展，半导体封装技术也会不断进步和完善，未来还将继续发挥重要的作用。

文章来源：封测实验室