半導體封裝工藝的等級、作用、發(fā)展趨勢和清洗介紹
發(fā)布日期：2023-06-09
發(fā)布者：合明科技
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一、半導體封裝工藝的四個等級
電子封裝技術與器件的硬件結構有關。這些硬件結構包括有源元件1（如半導體）和無源元件2（如電阻器和電容器3）。因此，電子封裝技術涵蓋的范圍較廣，可分為0級封裝到3級封裝等四個不同等級。圖1展示了半導體封裝工藝的整個流程。首先是0級封裝，負責將晶圓切割出來；其次是1級封裝，本質上是芯片級封裝；接著是2級封裝，負責將芯片安裝到模塊或電路卡上；最后是3級封裝，將附帶芯片和模塊的電路卡安裝到系統(tǒng)板上。從廣義上講，整個工藝通常被稱為“封裝”或“裝配”。然而，在半導體行業(yè)，半導體封裝一般僅涉及晶圓切割和芯片級封裝工藝。1有源元件：一種需要外部電源才能實現其特定功能的器件，就像半導體存儲器或邏輯半導體。2無源元件：一種不具備放大或轉換電能等主動功能的器件。3電容器（Capacitor）：一種儲存電荷并提供電容量的元件。
▲圖1：半導體的封裝等級
封裝通常采用細間距球柵陣列（FBGA）或薄型小尺寸封裝（TSOP）的形式，如圖2所示。FBGA封裝中的錫4球和TSOP封裝中的引線5分別充當引腳，使封裝的芯片能夠與外部組件之間實現電氣和機械連接。
4錫（Solder）：一種低熔點金屬，支持電氣和機械鍵合。5引線（Lead）：從電路或元件終端向外引出的導線，用于連接至電路板。
▲圖2：半導體封裝示例
二、 半導體封裝的作用
圖3展示了半導體封裝的四個主要作用，包括機械保護、電氣連接、機械連接和散熱。其中，半導體封裝的主要作用是通過將芯片和器件密封在環(huán)氧樹脂模塑料（EMC）等封裝材料中，保護它們免受物理性和化學性損壞。盡管半導體芯片由數百個晶圓工藝制成，用于實現各種功能，但主要材質是硅。硅像玻璃一樣，非常易碎。而通過眾多晶圓工藝形成的結構同樣容易受到物理性和化學性損壞。因此，封裝材料對于保護芯片至關重要。
▲圖3：半導體封裝的作用
此外，半導體封裝可以實現從芯片到系統(tǒng)之間的電氣和機械連接。封裝通過芯片和系統(tǒng)之間的電氣連接來為芯片供電，同時為芯片提供信號的輸入和輸出通路。在機械連接方面，需將芯片可靠地連接至系統(tǒng)，以確保使用時芯片和系統(tǒng)之間連接良好。同時，封裝需將半導體芯片和器件產生的熱量迅速散發(fā)出去。在半導體產品工作過程中，電流通過電阻時會產生熱量。如圖3所示，半導體封裝將芯片完全地包裹了起來。如果半導體封裝無法有效散熱，則芯片可能會過熱，導致內部晶體管升溫過快而無法工作。因此，對于半導體封裝技術而言，有效散熱至關重要。隨著半導體產品的速度日益加快，功能日益增多，封裝的冷卻功能也變得越來越重要。
三、半導體封裝的發(fā)展趨勢
圖4概述了近年來半導體封裝技術的六大發(fā)展趨勢。分析這些趨勢有助于我們了解封裝技術如何不斷演變并發(fā)揮作用。首先，由于散熱已經成為封裝工藝的一個重要因素，因此人們開發(fā)出了熱傳導6性能較好的材料和可有效散熱的封裝結構。6熱傳導：指在不涉及物質轉移的情況下，熱量從溫度較高的部位傳遞到相鄰溫度較低部位的過程。可支持高速電信號傳輸的封裝技術也成為了一種重要發(fā)展趨勢，因為封裝會限制半導體產品的速度。例如，將一個速度達每秒20千兆 (Gbps) 的半導體芯片或器件連接至僅支持每秒2千兆(Gbps) 的半導體封裝裝置時，系統(tǒng)感知到的半導體速度將為每秒2千兆 (Gbps)。由于連接至系統(tǒng)的電氣通路是在封裝中創(chuàng)建，因此無論芯片的速度有多快，半導體產品的速度都會極大地受到封裝的影響。這意味著，在提高芯片速度的同時，還需要提升半導體封裝技術，從而提高傳輸速度。這尤其適用于人工智能技術和5G無線通信技術。鑒于此，倒片封裝7和硅通孔（TSV）8等封裝技術應運而生，為高速電信號傳輸提供支持。7倒片封裝（Flip Chip）：一種通過將凸點朝下安裝于基板上，將芯片與基板連接的互連技術。8硅通孔（TSV）：一種可完全穿過硅裸片或晶圓實現硅片堆疊的垂直互連通道。
▲圖4：半導體封裝技術的發(fā)展趨勢
四、半導體封裝清洗
半導體芯片封裝過程中通常會使用助焊劑和錫膏等作為焊接輔料，這些輔料在焊接過程或多或少都會有部分殘留物，還包括制程中沾污的指印、汗液、角質和塵埃等污染物。同時，半導體組裝了鋁、銅、鉑、鎳等敏感金屬和油墨字符、電磁碳膜和特殊標簽等相當脆弱的功能材料。這些敏感金屬和特殊功能材料對清洗劑的兼容性提出了很高的要求。
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以上便是芯片封裝基板清洗,封裝基板的主要結構和生產技術的介紹，希望可以幫到您！
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以上為本公司一些經驗的累積，因工藝問題內容廣泛，沒有面面俱到，只對常見問題作分析，隨著電子產業(yè)的不斷更新?lián)Q代，新的工藝問題也不斷出現，本公司自成立以來不斷的追求產品的創(chuàng)新，做到與時俱進，熟悉各種生產復雜工藝，能為各種客戶提供全方位的工藝、設備、材料的清洗解決方案支持。
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