江西半導(dǎo)體芯片封裝流程

隨著科技的不斷進(jìn)步，半導(dǎo)體行業(yè)正經(jīng)歷著一場(chǎng)由微型化和集成化驅(qū)動(dòng)的變革。系統(tǒng)級(jí)封裝（System in Package，簡(jiǎn)稱(chēng)SiP）技術(shù)，作為這一變革的主要，正在引導(dǎo)著行業(yè)的發(fā)展。SiP技術(shù)通過(guò)將多個(gè)功能組件集成到一個(gè)封裝中，不只有效節(jié)省空間，實(shí)現(xiàn)更高的集成度，還提高了性能，這對(duì)于追求高性能和緊湊設(shè)計(jì)的現(xiàn)代電子產(chǎn)品至關(guān)重要。SiP被認(rèn)為是超越摩爾定律的必然選擇。什么是SiP技術(shù)？SiP（System in Package）技術(shù)是一種先進(jìn)的封裝技術(shù)，它允許將多個(gè)集成電路（IC）或者電子組件集成到一個(gè)單一的封裝中。這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同功能組件的物理集成，而這些組件可能是用不同的制造工藝制造的。SiP技術(shù)的關(guān)鍵在于它提供了一種方式來(lái)構(gòu)建復(fù)雜的系統(tǒng)，同時(shí)保持小尺寸和高性能。SiP是使用成熟的組裝和互連技術(shù)，把各種集成電路器件集成到一個(gè)封裝體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)系統(tǒng)的功能。江西半導(dǎo)體芯片封裝流程

淺談系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)的優(yōu)勢(shì)及失效分析，半導(dǎo)體組件隨著各種消費(fèi)性通訊產(chǎn)品的需求提升而必須擁有更多功能，組件之間也需要系統(tǒng)整合。因應(yīng)半導(dǎo)體制程技術(shù)發(fā)展瓶頸，系統(tǒng)單芯片（SoC）的開(kāi)發(fā)效益開(kāi)始降低，異質(zhì)整合困難度也提高，成本和所需時(shí)間居高不下。此時(shí)，系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）的市場(chǎng)機(jī)會(huì)開(kāi)始隨之而生。 采用系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)的優(yōu)勢(shì)，SiP，USI 云茂電子一站式微小化解決方案，相較于SoC制程，采用系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)的較大優(yōu)勢(shì)來(lái)自于可以根據(jù)功能和需求自由組合，為客戶(hù)提供彈性化設(shè)計(jì)。以較常見(jiàn)的智能型手機(jī)為例，常見(jiàn)的的功能模塊包括傳感器、Wi-Fi、BT/BLE、RF FEM、電源管理芯片…...等。而系統(tǒng)級(jí)封裝即是將這些單獨(dú)制造的芯片和組件共同整合成模塊，再?gòu)膯我还δ苣K整合成子系統(tǒng)，再將該系統(tǒng)安裝到手機(jī)系統(tǒng)PCB上。江西半導(dǎo)體芯片封裝流程固晶貼片機(jī)（Die bonder），是封裝過(guò)程中的芯片貼裝（Die attach）的主要設(shè)備。

除了2D和3D的封裝結(jié)構(gòu)外，另一種以多功能性基板整合組件的方式，也可納入SiP的范圍。此技術(shù)主要是將不同組件內(nèi)藏于多功能基板中，亦可視為是SiP的概念，達(dá)到功能整合的目的。不同的芯片，排列方式，與不同內(nèi)部結(jié)合技術(shù)搭配，使SiP 的封裝形態(tài)產(chǎn)生多樣化的組合，并可按照客戶(hù)或產(chǎn)品的需求加以客制化或彈性生產(chǎn)。SiP技術(shù)路線(xiàn)表明，越來(lái)越多的半導(dǎo)體芯片和封裝將彼此堆疊，以實(shí)現(xiàn)更深層次的3D封裝。圖2.19 是8芯片堆疊SiP，將現(xiàn)有多芯片封裝結(jié)合在一個(gè)堆疊中。微晶片的減薄化是SiP增長(zhǎng)面對(duì)的重要技術(shù)挑戰(zhàn)。現(xiàn)在用于生產(chǎn)200mm和300mm微晶片的焊接設(shè)備可處理厚度為50um的晶片，因此允許更密集地堆疊芯片。

SiP模塊可靠度及失效分析，由于內(nèi)部線(xiàn)路和基板之間的復(fù)雜鏈接，當(dāng)模塊出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，分析微米級(jí)組件的異常變得特別具有挑戰(zhàn)性，尤其是在電性測(cè)試期間，其他部件的導(dǎo)電性會(huì)影響測(cè)定結(jié)果。而且某些異常污染可能光只有幾奈米的厚度，如：氧化或微侵蝕，使用一般的光學(xué)或電子顯微鏡根本無(wú)法發(fā)現(xiàn)。為了將制程問(wèn)題降至較低，云茂電子在SiP模塊失效分析領(lǐng)域持續(xù)強(qiáng)化分析能力，以X射線(xiàn)檢測(cè)(3D X–ray)、材料表面元素分析(XPS) 及傅立葉紅外線(xiàn)光譜儀（FTIR）等三大品管儀器找出解決之道。 SiP 封裝技術(shù)采取多種裸芯片或模塊進(jìn)行排列組裝。

元件密集化，Chip元件密集化，隨著SIP元件的推廣，SIP封裝所需元件數(shù)量和種類(lèi)越來(lái)越多，在尺寸受限或不變的前提下，要求單位面積內(nèi)元件密集程度必須增加。貼片精度高精化，SIP板身元件尺寸小，密度高，數(shù)量多，傳統(tǒng)貼片機(jī)配置難以滿(mǎn)足其貼片要求，因此需要精度更高的貼片設(shè)備，才能滿(mǎn)足其工藝要求。工藝要求越來(lái)越趨于極限化，SIP工藝板身就是系統(tǒng)集成化的結(jié)晶，但是隨著元件小型化和布局的密集化程度越來(lái)越高，勢(shì)必度傳統(tǒng)工藝提出挑戰(zhàn)，印刷，貼片，回流面臨前所未有的工藝挑戰(zhàn)，因此需要工藝管控界限向著6 Sigma靠近，以提高良率。SIP是從封裝的立場(chǎng)出發(fā)，對(duì)不同芯片進(jìn)行并排或疊加的封裝方式，實(shí)現(xiàn)一定功能的單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)封裝件。江西半導(dǎo)體芯片封裝流程

通信SiP在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的應(yīng)用較早，也是應(yīng)用較為普遍的領(lǐng)域。江西半導(dǎo)體芯片封裝流程

SiP技術(shù)特點(diǎn)：制造工藝，SiP的制造涉及多種工藝，包括：基板技術(shù)：提供電氣連接和物理支持的基板，可以是有機(jī)材料（如PCB）或無(wú)機(jī)材料（如硅、陶瓷）。芯片堆疊：通過(guò)垂直堆疊芯片來(lái)節(jié)省空間，可能使用通過(guò)硅孔（TSV）技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部連接。焊接和鍵合：使用焊球、金線(xiàn)鍵合或銅線(xiàn)鍵合等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片之間的電氣連接。封裝：較終的SiP模塊可能采用BGA（球柵陣列）、CSP（芯片尺寸封裝）或其他封裝形式。SiP 封裝制程按照芯片與基板的連接方式可分為引線(xiàn)鍵合封裝和倒裝焊兩種。江西半導(dǎo)體芯片封裝流程