聊聊半导体产品的8大封装工艺

今天我们聊聊半导体产品的封装工艺，一提到“封装”，大家不难就会想到“包装”，但是，封装可不能简单的就认为等同于包装的哦，因为封装是“升级版”的包装呢，封装工艺不仅是将芯片包裹起来，还能制造通路并在外部环境下保护电路而不受外部环境的伤害。下面我们就开始讲讲半导体封装工艺（Packaging）的相关知识！

将通过前段工序完成的晶圆半导体芯片—一切割，这些切割后的芯片称为裸芯片(Bare Chip)或晶粒(Die),但是这种状态下的芯片不能与外部交换电信号,所以容易受到外部冲击,造成损坏。为了将半导体芯片或集成电路(IC)安装在基板或电子设备上，需要对其进行相应的包装。为使半导体芯片与外部交换信号从而制造通路,并在多种外部环境中保护芯片安全的工艺叫做封装工艺。

封装是连接集成电路和电子设备并保护电路免受外部环境(例如高温,高湿,化学药品和震动/冲击等)伤害的工艺。那么,让我们来了解一下封装工艺中的有哪些重要步骤吧？

一、晶圆切割

首先,要将晶圆分离成单独的芯片。一个晶圆上密集地排列着数百个芯片,每个芯片以划线槽(ScribeLine)为界限被分隔开。然后沿着该划线槽,用金刚石锯或激光进行切割晶圆。因为这个工序是切割晶圆,所以晶圆切割作业也称为“晶圆划片(WaferSawing)”或“切片(Dicing)”。

二、芯片贴装(Die attatch)

切割的芯片将被转移到引线框架（Lead Frame） 或印制电路板(Printed Circuit Board, PCB)上。引线框架在半导体芯片和外部电路之间传递电信号,并在外部环境中起到保护和支持芯片的骨架作用。

三、芯片互联

打线键合(Wire Bonding)是为了实现半导体的电特性,使用细金线将基板上的半导体芯片的接点与基板的接点相连的过程。

比较打线键合与倒装芯片键合

除了传统的打线键合的方法外,还有一种封装方法,它是将芯片电路和基板凸点(Bump)相连接,以提高半导体的速度。这种技术被称为倒装芯片(Flip Chip)封装。与引线键合相比,它的电阻更小,速度更快,并且实现了小规格(Form Factor)制造。凸点的材料主要是金(Au)或焊料(Solder) (锡/铅/银化合物)。

四、成型(Molding) 工艺

当芯片互联完成时,保护半导体集成电路不受热和湿气等物理环境的影响,并将封装制成理想的形态,这样的过程叫做成型工艺。互联完成后的半导体芯片,经过化学树脂密封，就会成为我们常见的半导体。

完成封装工艺的半导体芯片。经过最终测试之后制成的半导体用于将我们生活中的各个地方。

封装工艺完成后,将进行封装测试以最终筛选半导体产品合格与否。该测试是在成品成型后进行检查,因此也被称为"最终测试(Final Test)"。

封装测试通过将半导体放入检查设备(Tester)中,在不同条件下(电压、电信号、温度、湿度等)测量产品的电特性、功能特性和运行速度等。它还可以通过分析测试数据,反馈给制造过程或组装过程,来提高产品质量。

到目前为止，我们了解了半导体诞生的8大工艺。从切割硅锭的圆盘形晶片变成尺寸比指甲还小的半导体，经过了复杂细致的过程，最终用于我们的日常生活中。期待无处不在的半导体不断发展，让我们的生活更加丰富多彩!

审核编辑：刘清