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芯片封装全流程:减薄、切割、贴片、互连与塑封
昨天 16:29   浏览:185   作者:小萍子

晶圆制造完成后,芯片仍连在整片晶圆上,既没有可焊到电路板的端子,也经不起潮气、冲击和搬运。封装要把它变成真正可使用的器件。这篇沿着减薄、切割、贴片、互连、塑封和终测,讲清每一步解决什么问题。

先记住一句话:封装不是把裸片包起来就结束,而是在电连接、机械保护、散热和可靠性之间做系统折中。

01|为什么先减薄,再切割?

完成晶圆测试并标记良品后,晶圆正面通常先贴保护膜,再从背面研磨到目标厚度。减薄能降低封装高度,也方便堆叠和热路径设计;但硅越薄,搬运时越容易弯曲和破裂,研磨损伤层还会降低芯片抗折强度。因此厚度均匀性、翘曲、表面损伤与残余应力都是关键控制项。

随后将晶圆贴在切割胶膜上,沿芯片之间预留的切割道分离。刀片、激光或隐形切割各有适用边界。切得快不等于切得好:崩边、裂纹、金属层剥离和颗粒污染,都可能在后续热循环中扩大为失效。超薄晶圆还可采用“先半切、再减薄”的DBG路线,减少薄片搬运和背面崩裂风险。

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图1:常见塑封器件从晶圆减薄到成品终测的装配路径

02|裸片怎样固定并接出信号?

切下的良品裸片会被拾取并贴到引线框架或封装基板上。固晶材料不仅要把芯片粘牢,还会影响热传导、界面空洞和热应力。位置、旋转角度和贴装压力若超差,后续键合与塑封都可能受到影响。

电气互连常见两条路线。引线键合让芯片有源面朝上,用细金属线把芯片焊盘接到引线框架或基板,工艺成熟、适用面广,但电流路径较长且焊盘多位于芯片周边。倒装焊则把芯片翻转,用焊料凸点或铜柱直接连接基板,I/O可以面阵列分布,路径更短、寄生电感更低;同时需要控制凸点一致性、回流焊和芯片—基板间的底填。

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图2:引线键合与倒装焊的结构和电连接路径对比

03|塑封到底保护什么?

线焊器件常用环氧塑封料包覆芯片和键合线,隔绝潮气、颗粒与机械碰撞。塑封温度、流动压力和固化收缩必须受控:压力过大可能冲弯键合线,材料热膨胀系数不匹配会在温度循环中产生界面应力。倒装结构常用底填料填充芯片与基板间隙,让焊点共同分担热机械应变;高功率器件还可能增加散热片、金属盖或暴露焊盘。

所以“塑封”并非所有封装都采用同一种形式。陶瓷封装、晶圆级封装、扇出封装和带散热盖的大型BGA,材料与顺序都不同,但目标一致:让脆弱裸片获得稳定的电、热和机械边界。

04|什么时候才算封装完成?

塑封后还要形成外部端子。BGA类器件需要植球,QFP等引线框架封装需要切筋、成形;采用条带或面板批量加工的产品,还要锯切或冲切成单颗器件。激光打标、清洗和外观检查通常在末端完成。

最后是成品测试。测试机通过封装端子施加电源与信号,检查功能、参数、速度和漏电,有些产品还会进行温度测试、老化或系统级测试。只有封装结构、材料界面和电性能同时满足规范,裸片才真正成为可以出货和焊装的芯片。具体器件流程与参数应以对应封装规范和产品资料为准。

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