封裝工藝正從傳統(tǒng)保護功能向系統(tǒng)級集成演進,其核心在于平衡電氣性能、散熱效率與制造成本?。
一、封裝工藝的基本概念
芯片封裝是將半導體芯片通過特定工藝封裝于保護性外殼中的技術(shù),主要功能包括:
物理保護?:防止芯片受機械損傷、濕氣、灰塵等外界環(huán)境影響?;
電氣連接?:通過引腳或焊料凸點實現(xiàn)芯片與外部電路的穩(wěn)定信號傳輸?;
散熱管理?:優(yōu)化封裝材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計,提升芯片散熱效率?;
機械支撐?:增強芯片結(jié)構(gòu)強度以應(yīng)對振動、沖擊等物理應(yīng)力?。
二、封裝工藝的主要分類
【傳統(tǒng)封裝技術(shù)】?
通孔插裝技術(shù)(1980年前)?:以DIP(雙列直插封裝)為代表,引腳數(shù)≤64,安裝密度約10引腳/cm2?;
表面貼裝技術(shù)(1980-1990年)?:采用SOP(小外形封裝)和QFP(四邊引腳扁平封裝),引腳數(shù)擴展至3-300條,安裝密度達10-50引腳/cm2?。
?【先進封裝技術(shù)】
系統(tǒng)級封裝(SiP)?:集成處理器、存儲器等多功能芯片于單一封裝內(nèi),支持2D、堆疊及3D結(jié)構(gòu),顯著縮短開發(fā)周期并降低成本?;
倒裝封裝(Flip Chip)?:芯片倒置并通過焊球直接連接基板,縮短信號傳輸路徑,提升I/O密度與高頻性能?;
多芯片封裝(MCP)?:基于2.5D/3D堆疊技術(shù),采用硅中介層或有機基板實現(xiàn)高密度互連,適用于移動設(shè)備與高算力服務(wù)器?。
三、封裝工藝流程
封裝等級劃分?
0級封裝?:晶圓切割為獨立芯片?;
1級封裝?:芯片級封裝(如倒裝焊、引線鍵合)?;
2級封裝?:封裝芯片安裝至模塊或電路卡?;
3級封裝?:系統(tǒng)級集成,完成電路卡到主板的安裝?。
關(guān)鍵制造步驟?
凸點制作?:在芯片I/O焊盤沉積金屬凸點,結(jié)合UBM層增強導電性與附著力?;
芯片貼裝?:高精度對準基板焊盤,通過加熱或加壓實現(xiàn)焊球連接?;
底部填充?:注入環(huán)氧樹脂材料固化,吸收熱應(yīng)力并提升機械穩(wěn)定性?;
塑封成型?:采用環(huán)氧模塑料包裹芯片,形成最終保護殼體?。
四、技術(shù)發(fā)展趨勢
高密度集成?:3D堆疊與Chiplet技術(shù)突破物理限制,實現(xiàn)超薄、異構(gòu)芯片集成?;
智能散熱方案?:集成熱界面材料(TIM)與液冷技術(shù),應(yīng)對200-400W高功耗場景?;
國產(chǎn)化突破?:國產(chǎn)封裝設(shè)備逐步替代進口,兼容信創(chuàng)生態(tài)與邊緣計算需求?。
審核編輯 黃宇
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