電子封裝是集成電（diàn）路芯片生產完成後（hòu）不可缺（quē）少的一道工序，是器件到（dào）係（xì）統的橋梁。封裝這一生產環節對微電子產品的（de）質量和競爭力都有極大的影響。按目前國際上流行的看法認為，在微電子器件的總體成本中，設計（jì）占了三分之一，芯片生產占了三分之一，而封裝和測試也占了三分之一，真可謂三分天（tiān）下有其一（yī）。

   封裝研究在全球範圍的發展是如此迅猛，而它所麵臨的挑戰和機遇也（yě）是自電子產品問世以來所（suǒ）從未遇到過的；封裝所涉及的問題之多之廣，也是其它許多（duō）領域中少見的（de），它是從材料到工藝（yì）、從無機到（dào）聚合物、從大型生（shēng）產設備到計算力學等一門綜合性非常強的新型高科技學科。

   什麽是封裝

   封裝最初的定義是保護電路芯片免受周圍環境的影響（包括物理、化學的影響）。

   芯片封裝是利用（膜技術）及（jí）（微細（xì）加工技術），將芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘貼固（gù）定及連（lián）接，引出（chū）接線端子並通過可（kě）塑性絕緣介質灌封固定，構成整體結構（gòu）的工藝。

   電子（zǐ）封（fēng）裝工程：將基板、芯片封裝體和分立器件等要素，按電子（zǐ）整（zhěng）機（jī）要求進行（háng）連接（jiē）和裝配，實（shí）現一定電氣、物（wù）理性能，轉變為具有整機或係統形式（shì）的整機（jī）裝置或設備。

   集（jí）成電路封裝能保護芯片不（bú）受或者少受外界環境的（de）影響，並為之提（tí）供一個良好的工作條件，以使集成電（diàn）路（lù）具有穩定、正常的功能。

   芯片封裝能實現電源分配；信號（hào）分配；散熱通道；機械支撐；環境（jìng）保護。

   封裝技術的層次

   第一（yī）層次，又稱為（wéi）芯片層（céng）次的封裝，是指把集成電（diàn）路芯片與封裝（zhuāng）基板或引腳架之間的粘貼固定（dìng）電路連線（xiàn）與封裝保（bǎo）護（hù）的工藝，使之成為易於取（qǔ）放輸送，並可與（yǔ）下一層次的組裝進行連接的模塊元件。

   第二（èr）層次，將數個第一層次完成的封裝與其他電子（zǐ）元器件組成一個電子卡的工藝。

   第三層次，將數個第二層次完成的（de）封裝組成的電路（lù）卡組合成在一個主電路版上使之（zhī）成為一個部件或子係統的工藝。

   第四層次，將數個子係統組裝成為一個完整電子產品的工（gōng）藝過程（chéng）。

   他們依（yī）次是芯片互連級（零級封裝）、一級封裝（多芯片組件）、二級封裝（PWB或卡（kǎ））、三級封裝（母板）。

   封裝的分類

   按照封裝中組合集（jí）成電路芯（xīn）片的（de）數目，芯片封裝可分為：單芯片封裝與多芯片封裝（zhuāng）兩大類（lèi）；

   按照（zhào）密封的材料區（qū）分，可分為高分子材料和陶瓷為主的種類；

   按照器件與電路板互連方式，封裝可區分為引腳插入型和表麵貼裝型兩大（dà）類；

   按照引腳分布形態區分，封（fēng）裝元器件有單邊引腳（jiǎo），雙邊引腳，四邊引腳，底部引腳四（sì）種。

   常見的單邊引腳有單列（liè）式封裝與交叉引腳式封裝；

   雙邊引腳元器件有雙列式封裝小型（xíng）化封裝；

   四邊引腳有四邊扁平封裝；

   底部引腳有金屬罐式與點陣列式封裝。

   封裝的（de）名詞解釋

   SIP：單（dān）列（liè）式封裝      SQP：小（xiǎo）型化封裝（zhuāng）      MCP：金屬鑵式封裝

   DIP：雙列式封裝      CSP：芯片尺寸封裝    QFP：四邊扁平封裝

   PGA：點陣式封裝      BGA：球柵陣列式（shì）封裝  LCCC：無引線陶瓷芯片載體

   封裝技術的（de）發展階段

   半導體行業（yè）對（duì）芯片封裝技術水平的劃分存在不同的標準，目前國內比較通行的標準是采取封裝芯片（piàn）與基板的連接方式來劃分，總體來講，集成電路（lù）封裝技術的發展可分為四個階段（duàn）：

   第一階段：20世（shì）紀80年代以前（插（chā）孔原件時（shí）代）。

   封裝的主要技術是針腳插裝（PTH），其特點是插孔安裝到PCB上，主要形式有SIP、DIP、PGA，它們的不足之處是密度、頻率難以提高，難以滿足高效自動化生產的（de）要求。

   第二階段（duàn）：20世紀80年代中期（表（biǎo）麵貼裝時（shí）代）。

   第三階段：20世（shì）紀90年代出現了第二次（cì）飛躍，進入了麵積陣列封裝時代。

   該（gāi）階段主要的（de）封裝形式有焊球陣（zhèn）列封裝（BGA）、芯片尺寸封裝（CSP）、無引線四邊扁平封裝（PQFN）、多芯片（piàn）組件（MCM）。BGA技術使（shǐ）得在封裝中占有較大體積和重量的管腳被焊球所替代，芯片與係統之間的連接距離大大縮短（duǎn），BGA技術（shù）的（de）成功開發，使得一直滯後於芯片發展的封裝（zhuāng）終於跟（gēn）上芯片發展的步伐（fá）。CSP技術解決了長期存在的芯片小而封（fēng）裝大的根本矛盾，引發了一場集成電（diàn）路封裝技術（shù）的（de）革命。

   第四階段（duàn）：進入21世紀（jì），迎來了微電子封裝技術堆疊式封裝時代，它在封裝觀念上發生了革命性的變化，從原來的封裝（zhuāng）元件（jiàn）概念演變（biàn）成封裝係統。

   目前，以全球半（bàn）導體封裝的主流正處在第三階段的成熟期，PQFN和BGA等主要封裝（zhuāng）技術（shù）進行大規模生產，部分產品已開始在向第（dì）四階段（duàn）發展。

   微機電係（xì）統（MEMS）芯片就（jiù）是采用堆疊式的三維封裝。

   封裝（zhuāng）工藝流（liú）程（chéng）

   1.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（gōng）藝步驟成為前段操作，在成型之後的工藝步驟成為後段操作。

   2.芯片封裝技術的（de）基本（běn）工藝流程，矽片減薄、矽片切割、芯片貼裝，芯（xīn）片互聯、成（chéng）型技術、去飛邊毛刺、切筋成型、上焊錫打碼等工序。

   3.矽片的背麵減薄技術主要有磨削（xuē），研磨，化學機械拋光，幹（gàn）式拋光，電化學腐蝕，濕（shī）法腐蝕，等離子增強化學腐蝕，常壓等離子腐蝕等（děng）。

   4.先劃片後（hòu）減薄：在背麵磨削之前將矽片正麵切割出（chū）一定深度的切口，然（rán）後再（zài）進行背麵磨削。

   5.減薄劃（huá）片（piàn）：在減薄之前（qián），先用機械或化學的（de）方式切割處切口，然後用磨削方法減薄到一定厚度之後采用ADPE腐蝕技術去除掉剩餘加（jiā）工量實現裸芯片的自動分離。

   6.芯片貼裝的方式四種：共晶粘（zhān）貼法，焊接粘貼法（fǎ），導電膠粘貼法，和玻璃膠粘貼法。共晶粘貼法：利用金-矽合金（一般是69%Au,31%的Si），363度（dù）時的共晶熔合反應使IC芯片（piàn）粘貼固定（dìng）。

   7.為了獲得最佳的共晶貼裝所采取的方法，IC芯片背麵通常先鍍上（shàng）一層金的薄膜或在基板的芯片承載（zǎi）座上先植入預芯片。

   8.芯片互連常見的方法有，打（dǎ）線鍵合，載在自（zì）動（dòng）鍵合（TAB）和倒裝芯片鍵合。

   9.打（dǎ）線鍵合技（jì）術有，超聲波鍵合，熱壓鍵合，熱超聲波鍵合。

   10.TAB的關鍵技術：1、芯片凸點製作（zuò）技（jì）術，2、TAB載帶製（zhì）作（zuò）技（jì）術，3、載帶引線與芯片凸點的內引線焊接和載帶外引線（xiàn）焊接技術。

   11.凸點（diǎn）芯片的製作工藝，形成凸點的技術（shù）：蒸發/濺射塗點製作法，電鍍凸點製（zhì）作法置球及模板印刷製作，焊料凸（tū）點發，化（huà）學鍍塗點製作法，打球凸點製（zhì）作法，激（jī）光法（fǎ）。

   12.塑料封（fēng）裝的成型技術，1、轉移（yí）成（chéng）型技術，2、噴射（shè）成型（xíng）技術，3、預成型技術，但最主要的技術是轉移成型技術（shù），轉移技術使用的材料一般為熱固性聚合物。

   13.減薄後的芯片有如下優點：1、薄（báo）的芯片更有利於散熱；2、減小芯片封裝體積；3、提高機械性能、矽片減薄（báo）、其柔韌性（xìng）越好，受外力衝擊（jī）引起的應力也越小；4、晶片的（de）厚度越薄，元件之間的連線也越短，元件導（dǎo）通（tōng）電阻將越低，信號延遲時間越短，從而實現更高的性能；5、減輕劃片加工量減薄以後再切割，可以減小劃片加（jiā）工量，降低芯片崩片的發生（shēng）率。

   14.波峰焊：波峰焊的工藝流程（chéng）包括上助焊劑、預（yù）熱以及將PCB板在一個焊料波峰上通過，依靠表麵（miàn）張（zhāng）力和毛細管現（xiàn）象（xiàng）的共同作用將焊劑帶到PCB板和元器件引腳上，形成焊接點。

   波峰（fēng）焊是將熔融的（de）液態焊料（liào），借助於泵的作（zuò）用，在（zài）焊料（liào）槽液麵形成特定形狀（zhuàng）的焊料波，裝了元器件的PCB置於（yú）傳送鏈上，經某一特定（dìng）的角度以及一定的進入深度穿過焊料波峰而實現焊（hàn）點的焊接過程。

   再流焊：是通過預先在PCB焊接部位施（shī）放（fàng）適量和適當形式的焊料，然後貼放表麵組裝（zhuāng）元（yuán）器件，然後通過重新熔化預（yù）先分配到印製板焊盤上的焊（hàn）膏，實現表麵組裝元器件焊端或引腳與印製板焊盤之間（jiān）機（jī）械與電氣（qì）連接的一種成組或逐點焊接工藝。

   15.打線鍵合（WB）：將（jiāng）細金屬線或金屬帶按（àn）順序打在芯片與引腳架或封裝（zhuāng）基板的焊墊上形成電（diàn）路互連。打線鍵合技術有超聲波鍵合、熱壓鍵合、熱超聲（shēng）波鍵合。

   載帶自動鍵合（TAB）：將芯（xīn）片焊區與電子封裝外殼的I/O或基板上的金屬布線焊區用具有引線圖形（xíng）金屬箔絲連接的技術工藝。

   倒裝芯片（piàn）鍵合（FCB）：芯片麵朝下，芯片焊區與（yǔ）基（jī）板焊區直接互連的一種方法。

   16. 芯片互連：將芯片焊（hàn）區（qū）與電子封裝（zhuāng）外殼的I/O或基板上的金屬布線焊區相連接，隻有實現芯片與（yǔ）封裝結構的電（diàn）路連接才能發揮已有的功能。

   先進封裝技術SIP

   隨著物聯網時代和全球終端電子產品漸漸走向（xiàng）多功能整合及低功耗設計，因（yīn）而使得可將多顆裸（luǒ）晶整合在單一封裝（zhuāng）中的SiP技術日益（yì）受到關注。除了既（jì）有的封測大廠積極擴大（dà）SiP製造產能外，晶圓代工業（yè）者與IC基板廠也（yě）競相投入此一（yī）技術，以（yǐ）滿足市場需求。

   SIP的定（dìng）義

   根（gēn）據國際半導體路線組織(ITRS)的定義：SiP為（wéi）將多個（gè）具有不同功能的有源電（diàn）子元件與可選（xuǎn）無源器件，以及諸（zhū）如 MEMS 或者光學器（qì）件等其他器件（jiàn）優（yōu）先組裝到一起，實現一定功能的單個標（biāo）準封裝件，形成（chéng）一個係統（tǒng）或者子係（xì）統。

   因此，從架構上來講，SiP是將多種功能芯片（piàn），包括處理器、存儲器等功能芯片集成在（zài）一（yī）個封裝內，從而實現一個基本完整的功能。

   SOC的定義

   將原本不同功能（néng）的IC，整合在一顆芯片中。藉由（yóu）這個方法，不單可以縮小體積，還可以縮小不同IC間的（de）距離，提升芯（xīn）片的計算速度。SoC稱為係統級芯片（piàn），也有（yǒu）稱（chēng）片（piàn）上係統，意指（zhǐ）它是一個產品，是一個有專用目標的集成電（diàn）路，其中包含（hán）完（wán）整（zhěng）係統並有嵌入軟件的全部內容。同時它又是一種技術，用以實現從（cóng）確定係統功能開始，到軟/硬件劃分，並完成設計的整個過（guò）程。

   隨著封裝技術（shù）持續演進，加上終（zhōng）端電子產品朝（cháo）向輕薄短小趨勢，因此（cǐ），對SiP需求亦逐（zhú）漸提升。

   SiP生產線須由基板、晶片、模組、封裝、測試、係統整合等生態係共同組成，才（cái）能夠順利發展。反（fǎn）之（zhī），若缺乏完整生態係，便難以推動SiP技術（shù）具體實現。

   由於SiP技（jì）術可將多（duō）種晶片封裝於單一封裝體內而自（zì）成係統，因此具有高（gāo）整合性與微型（xíng）化特色（sè），適合應用於體積小、多功能、低功耗等特性的電子產品。

   以各種應用來看，若將原本各自獨立的封裝元件改成以SiP技術整（zhěng）合，便能縮小封裝（zhuāng）體積以節省空間，並縮短元件間的連接線路而使（shǐ）電阻降低，提升電性效果，最（zuì）終呈現微小封裝體取代大片電路載板的優勢，又仍可維持各別晶片原有功能。因（yīn）此，高整合性與微型化特色，使SiP成為（wéi）近年來封（fēng）裝（zhuāng）技術發展趨勢。

   此外，因SiP是將相關電路以封裝體完整包覆，因此可增加電路載板的抗化學腐蝕與抗應力(Anti-stress)能（néng）力，可提高產品整體可靠性，對產（chǎn）品壽命亦能提升。

   相較於SoC來（lái）說，SiP毋須（xū）進（jìn）行新型態晶片設計與驗證，而是將現有（yǒu）不（bú）同功能的晶片，以封裝技術進行整合。

   大致上來說，現階段SiP常用的基本封裝技術，包括普遍應用於智慧型（xíng）手機（jī）的Package on Package(PoP)技術，將邏輯IC與記憶體IC進行封（fēng）裝體堆疊。將主動與被動元（yuán）件內埋於基板的嵌入（rù）式技術(Embedded)，以及多晶片封裝(MCP)、多（duō）晶片模組(MCM)、Stacking Die、PiP、TSV 2.5D IC、TSV 3D IC等（děng），也屬於SiP技術（shù）範疇。

   智慧型手機扮演SiP成長驅動主力

   與個人電腦時（shí）代相比，行動裝置產品對SiP的需求較（jiào）為（wéi）普遍 。就以智慧型手機來說，上網功能已是基本配備，因此與無線（xiàn）網路相關（guān）的Wi-Fi模組便（biàn）會使用到SiP技術進行整（zhěng）合。

   基於安全性與保密性考量所發展出的指紋辨識功能，其相關晶片封裝亦需要SiP協（xié）助整合與縮小空間，使得指紋辨識模組開始成為SiP廣泛應（yīng）用的市場（chǎng）；另外，壓力觸（chù）控也是智慧型手機（jī）新興功能之一，內建的壓力觸控模組(Force Touch)更是需要SiP技（jì）術的協助。

   除此之外（wài），將應用處理器(AP)與記憶體進行整合的處理器（qì）模組，以及與感測相關（guān）的MEMS模組等，亦（yì）是SiP技術的應用範疇。

   封裝技術作為信息產業（yè）的重要基礎在在產品中發揮著很大的作用。具體來說有封（fēng）裝市場巨大，決定產品性能、可靠性、壽命、成本等。現代電子信息（xī）產業的競爭在某種意義上主要就是電子封裝業的競爭，它在一定程度上決定著現（xiàn）代工業（yè）化的水平。