芯片封测 一文看懂芯片封测的作用及流程

栏目:民生 2021-09-16 00:30:51
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由于中美贸易战,产业链发生了变化。最大的变化来自华为。由于进口芯片的限制,海思芯片的出货大幅增加,海思芯片的封装测试订单已经转移到中国;其次,向华为供应芯片的厂商也在寻求国内封装测试厂商,以降低运输成本和通信测试成本。国内半导体封装测试行业在规模和技术上有能力满足客户需求。

说起芯片,大家都知道这是一个非常高科技和专业的领域,整个生产过程特别复杂。市场上的商品一般经历三个阶段:设计、制造和包装。芯片行业也不例外。芯片生产过程分为三大部分,即设计、制造和测试。很多企业只参与芯片制造的一个环节。比如像华为、高通、苹果、联发科,只设计芯片;比如TSMC、SMIC、华虹半导体只做芯片,比如阳光月光、长江电子科技只封装测试芯片。中国在包装和检测领域的全球份额也将从2018年的22%跃升至2025年的32%。芯片的设计和制造引起了人们的关注。今天,我们将介绍芯片生产的最后一道工序——芯片封装和测试。

封装测试是将生产出的合格晶圆进行切割、引线键合、塑封,从而将芯片电路与外部器件进行电连接,并为芯片提供机械和物理保护,利用集成电路设计企业提供的测试工具对封装芯片的功能和性能进行测试。

为什么要考?

密封和测试意义重大。从设计到制造需要很长的过程才能获得集成电路芯片。但是芯片相当小很薄,如果不在外面保护,很容易被划伤损坏。此外,由于芯片的尺寸较小,如果没有大尺寸的外壳,不容易手动放置在电路板上。这时,密封和测试技术就派上用场了。

封装测试具有放置、固定、密封、保护芯片、增强电热性能的功能,也是芯片内部世界与外部电路之间的桥梁——芯片上的触点用导线连接到封装测试外壳的引脚上,这些引脚通过印刷电路板上的导线与其他器件连接。因此,封装测试在集成电路中起着重要的作用。

下面分别说明密封试验的功能。

1.保护

半导体芯片生产车间都有非常严格的生产条件控制,恒温恒湿,严格的空空气和粉尘粒径控制以及严格的静电防护措施。只有在如此严格的环境控制下,裸芯片装载才不会失败。然而,我们生活的周围环境完全不可能满足这样的条件。低温可能是-40℃,高温可能是60℃,湿度可能达到100%。如果是汽车产品,其工作温度可能高达120^C或更高。同时,还会有各种外部杂质、静电等问题侵入脆弱的芯片。因此,有必要进行密封和测试,以更好地保护芯片,为芯片创造良好的工作环境。

2.支持

支架有两个作用,一是支撑芯片,固定芯片方便电路的连接,二是密封测试后形成一定的形状支撑整个器件,使整个器件不易损坏。

3.关系

连接的作用是将芯片的电极与外部电路连接起来。引脚用于与外部电路通信,而金线将引脚与芯片的电路相连。芯片载体用于承载芯片,环氧胶用于将芯片粘贴在芯片载体上,引脚用于支撑整个器件,塑料封装起到固定和保护的作用。

4.热消散

增强散热,考虑到所有半导体产品在工作时都会产生热量,当热量达到一定极限时,会影响芯片的正常工作。事实上,包装的各种材料可以带走一部分热量。当然,对于大部分发热量大的芯片,除了通过密封和测试材料进行冷却外,还需要在芯片上额外安装一个金属散热片或风扇,以达到更好的散热效果。

5.可靠性

任何包装都需要形成一定的可靠性,这是整个包装过程中最重要的措施。原芯片离开特定的生活环境后会被破坏,需要封装。芯片的工作寿命主要取决于封装材料和封装工艺的选择。

密封和测试的类型和过程

目前独立的测试类型有上千种,没有统一的系统来识别。有的以设计命名,有的以结构技术命名,有的以体积命名,还有的以应用命名。

芯片封装测试技术经历了几代人的变化,技术指标一代比一代更先进,包括芯片面积与封装测试面积之比越来越近,使用频率越来越高,耐温性越来越好,引脚数量增加,引脚间距减小,重量减轻,可靠性提高,使用更加方便等。本文在这里不做过多描述,感兴趣的可以自己去发现和学习封装类型。

让我们解释一下密封和测试的主要过程:

一般来说,包装过程可以分为两个部分。用塑料包装前的工艺步骤成为前工序,成型后的工艺步骤成为后工序。基本工艺流程包括:硅片减薄、硅片切割、芯片贴装、成型工艺、去毛刺、切筋成型、焊接编码等。以下是每个步骤的具体内容:

一、前一段:

背面减薄:新发布的圆镜背面减薄,达到封装要求的厚度。研磨背面时,在正面粘贴胶带以保护电路区域。研磨后,移除胶带。

圆镜切割:将圆镜贴在蓝膜上,将圆镜切割成独立的骰子,然后清洗骰子。

灯检:检查是否出现废品

芯片键合:芯片键合、银浆固化和引线键合。

二、背节:

注塑:防止外部冲击,用EMC密封测试产品,同时加热硬化。

激光打字:在产品上雕刻相应的内容。例如:生产日期、批次等。

高温固化:保护IC内部结构,消除内应力。

碎屑清除:修剪角落。

电镀:提高导电性,增强可焊性。

切片成型检查废品。

这是一个完整的芯片封装和测试过程。中国在芯片封装和测试技术上走在世界前列,为我们大力发展芯片提供了良好的基础。未来几年,芯片行业整体增速将保持在30%以上。这是一个非常令人印象深刻的增长率,这意味着该行业的规模将在不到三年的时间内翻一番。如此高速的增长,芯片行业的三个细分领域——设计、制造、封装和测试都将受益。相信在中国人的努力下,我们的设计制造水平总有一天会走向全球,引领时代。

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