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半导体芯片封装工艺：保护与连接的关键

作者：必一运动仪器测定部浏览：发表时间：2023-11-16 15:21:57

半导体芯片在作为产品发布之前要经过测试以筛选出有缺陷的产品。每个芯片必须通过的 “封装”工艺才能成为完美的半导体产品。封装主要作用是电气连接和保护半导体芯片免受元件影响。

晶圆被切割成单独的半导体芯片被称为裸芯片或裸片。现阶段芯片无法与外界交换电信号，容易受到外界冲击而损坏。对于要安装在基板或电子设备上的半导体芯片（集成电路），首先需要进行相应的封装。为半导体芯片与外界交换信号并保护其免受各种外部因素影响而开辟“道路”的过程称为“封装”。

分类

按封装材料划分为：金属封装、陶瓷封装、塑料封装；

金属封装主要用于军工或航天技术，无商业化产品；

陶瓷封装优于金属封装，也用于军事产品，少量商品商业化

塑料封装用于消费性电子，因其成本低，工艺简单，可靠性高而占有绝大部份的市场份额；

按和PCB板连接方式分为：PTH封装和SMT封装；

PTH-Pin Through Hole, 通孔式>SMT-Surface Mount Technology, 表面黏装式；

*目前市面上大部份IC均采用SMT方式；

按封装外形可分为：SOT, QFN, SOIC, TSSOP, QFP, BGA, CSP SIP WLP，且封装形式和工艺逐步复杂；

*决定封装形式的两个关键因素：

封装效率：芯片面积/封装面积仅量接近1:1

引脚数：引脚数越多越高级，但是工艺难度也相应增加；

工艺

Molding 注塑

EMC(Epoxy Material Compound)环氧树脂复合材料，属热固性高分子聚合物。常温下为固体块状·加热到一定温度后开始具有流动性·更高温度时环氧分子聚合物获得足够能量，形成开环反应，官能团之简开始形成剧烈的交联反应；

Laser Mark激光打字

在产品的正面或背面将产品的名称、生产日期、生产批次等透过激光刻印在固化后的EMC 上；

Post Mold Cure高温固化

在Molding Ejection阶段，EMC材料在高温下快速固化，此时材料过凝胶点但尚未固化完成，已具备一定强度可以脱离模具保持外形，但强度尚未到达***。

• 需要在脱模后继续在烤箱中烘烤数小时，确保材料具备有足够的强度，并消除快速固化过程中产生的内应力。

• 此阶段至关重要，称为材料”后固化”阶段。

De-FlashMolding去溢料

过程中会有多余的胶料溢出，需去除此多于的溢料。电镀

Plating电镀

利用金属和化学方法，在Lead Frame表面镀上一层镀层，以防止外界环境影响(湿度、温度)，并使元器件在PCB板上容易焊接及提高导电性；

Post Annealing Bake电镀退火

电镀过程中会有晶须产生的疑虑，让电镀后的产品在高温中烘烤一段时间，让锡重新重组构象，消除晶须。

晶须: Whisker，指锡在长时间潮湿变化、温度变化环境中生长出来的一种须状晶体，不处理的话会引发引脚的短路。

Trim & Form切筋/成型

将一条片的Lead Frame切割成单独的unit (IC)，

对Trim后的IC产品进行引脚成形，达到工艺要求的形状，并放进Tube或Tray盘中；

Final Visual Inspection最终检查

针对EOL工艺可能产生的外观缺陷，使用实体显微镜检查，如: Molding缺陷、电镀缺陷、Trim/Form缺陷等；

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