传统封装方法组装工艺的八个步骤(下)

在上篇文章中我们讲述了传统封装方法组装工艺的其中四个步骤，这回继续介绍剩下的四个步骤吧~

第五步：模塑

芯片在完成引线键合或倒片键合后，需进行封装，以保护芯片结构免受外部冲击。此类保护工艺涵盖模塑、密封和焊接，但只有模塑工艺适用于塑料封装。模塑工艺使用环氧树脂模塑料，将热固性树脂（Thermosetting Resin）^10^与多种无机材料混合，封装在芯片、引线等部件周围进行保护，使这些部件免受外部物理性和化学性损害，并可根据实际需求制作成相应的封装尺寸或形状。

10 热固性树脂（Thermosetting Resin）：一种稳定的聚合物材料，在加热后会发生聚合反应从而硬化并形成聚合物。它主要用于制作环氧树脂模塑料，通过防止热损伤、机械损伤，及腐蚀以保护半导体电路的电子和电气性能。

模塑工艺需在模具中进行。根据传递模塑法（Transfer Molding）的工艺，需要将引线键合连接芯片的基板放置在两个模具上，同时将环氧树脂模塑料片放置在中间，然后施加热量和压力，使固态环氧树脂模塑料熔化为液态，流入模具并填充间隙。但使用传递模塑法工艺也面临一些问题，随着芯片与封装顶部之间的空隙不断变小，使用环氧树脂模塑料等液体很难完成填充；此外，随着基板尺寸越来越大，模具尺寸也需相应加大，同样也加大了使用环氧树脂模塑料填充间隙的难度。

近年来，传递模塑法工艺已达到极致。随着封装内堆叠的芯片数量不断增加，封装厚度逐渐变薄，芯片与封装顶部之间的空隙持续缩小。为了降低制造成本，芯片被大批量加工，基板的尺寸也在不断增大。因此，压缩模塑法（Compression Molding）成为了填充小空隙的解决方案。在压缩模塑法的工艺中，模具中会预先填充环氧树脂模塑料粉末，基板放入模具中后，随后施加热量和压力，模具中填充的环氧树脂模塑料粉末会液化并最终成型。在这种情况下，环氧树脂模塑料会即刻熔化为液体，无需流动便可填充间隙，因此成为了填充芯片与封装顶部之间小空隙的理想选择。

第六步：打标

打标（Marking）是指在半导体封装表面刻印产品信息的工艺，包括半导体类型、制造商，以及客户要求的图案、符号、数字或字母等。这在封装后的半导体产品出现故障时尤为重要，因为标记有助于追踪产品故障原因等。打标既可以使用激光灼烧环氧树脂模塑料等材料来进行刻印，也可以使用油墨压印。

对于塑料封装，必须在封装表面刻印所需信息之前进行模塑。由于激光打标只是简单的刻印行为，所以黑色环氧树脂模塑料通常会作为首选，因为它可以增加标记的易读性。考虑到刻印字符或符号不易着色，因此，在黑色背景上刻印会使标记更加明显。接下来两个步骤是基板封装的最后阶段，也是基板封装和引线框架封装工艺之间的区别所在。

第七步：植球

基板封装中的锡球不仅可以作为封装体和外部电路之间的电气通路，还可提供机械连接。植球工艺是将锡球粘合至基板焊盘的过程。在该工艺的第一步，将助焊剂（Flux）11涂抹在焊盘上，并将锡球放置在焊盘上。然后通过回流焊工艺熔化并粘合锡球，之后清洗并去除助焊剂。助焊剂的作用是在回流焊过程中清除锡球表面杂质和氧化物，使锡球均匀熔化，形成洁净表面。锡球熔化后便会流入基板上覆盖的网板，即可填充网板上的每个孔隙。最后，将基板和网板分离，但因助焊剂具有黏附力，锡球仍然会留在基板上。由于焊盘上预先涂抹了助焊剂，因此锡球会暂时粘合并附着在焊盘上。

11 助焊剂（Flux）：一种有助锡球附着在铜表面的水溶性和油溶性溶剂。

▲图6：回流焊工艺的温度曲线（ⓒ HANOL出版社）

通过回流焊工艺，在助焊剂的作用下附着于基板焊盘上锡球会熔化。图6显示了回流焊工艺的温度曲线。在锡球达到熔化温度之前，助焊剂会在吸热区（Soak Zone）被激活，以清除锡球表面氧化物和杂质。当温度高于熔化温度时，锡球会熔化并粘合在焊盘上，但熔化后的锡球不会完全流走。相反，它们会在表面张力的作用下，在除了其与焊盘粘合在一起的金属部分以外的所有区域，形成一个球形。随着温度逐渐下降，锡球会保持其形状并再次凝固。

第八步：切单

切单（Singulation）是基板封装工艺的最后一道工序。即使用刀片将成品基板切割为单独的封装。切单完成后，将封装放在托盘上进行测试，并完成其余步骤。

传统封装工艺组装涉及的各个步骤彰显了精准对齐、最佳电气连接、坚固保护措施以防止外部损坏等要素，这些步骤在封装流程中都是不可或缺的。在下一篇文章中，我们将详细探讨半导体封装的另一种主要类型—晶圆级封装。

本文内容源于【SKhynix NEWSROOM】

审核编辑：汤梓红