【正文】 % 世界半導體封裝業(yè)產(chǎn)值分布和產(chǎn)值名次排序 12 由上表可知： ① 半導體封裝產(chǎn)業(yè)主要在東亞和東南亞。 ③ 2022年中國封裝產(chǎn)值排在第七位， 到 2022年有可能進入并列第四位。 14 2. 封裝的分級 零級封裝： 芯片上的互連； 一級封裝： 器件級封裝； 二級封裝： PCB (PWB)級封裝； 三級封裝： 分機柜內(nèi)母板的組裝； 四級封裝： 分機柜。 15 器件 印制板 硅圓片 0級 1級 2級 3級 4級 5級 管芯 圖 1 常規(guī)組合的電路封裝 16 3. 封裝的基本功能： 電互連和線間電隔離 ① 信號分配： ② 電源分配： ③ 熱耗散：使結(jié)溫處于控制范圍之內(nèi) ④ 防護：對器件的芯片和互連進行機械、 電磁、化學等方面的防護 17 18 圖 2 封裝的四種主要功能 19 4. IC封裝的主要類型： ① IC的封裝按照器件使用時的組裝方式可分為： 通孔插裝式 PTH （ Pin through hole） 表面安裝式 SMT （ Suface mount technology） 目前表面安裝式封裝已占 IC封裝總量的 80%以上。 性能分：金屬和陶瓷封裝是氣密封裝， 塑料封裝是非氣密或準氣密封裝； 金屬或陶瓷封裝可用于“嚴酷的環(huán)境條件”，如軍用、宇航等，而塑封只能用于“不太嚴酷”的環(huán)境； 金屬、陶瓷封裝是“空封”，封裝不與芯片表面接觸，塑封是“實封”； 金屬封裝目前主要用于大功率的混合集成電路（ HIC）， 部分軍品及需空封器件。 2022年是增長率最高的一年（ +15%以上）。 半導體工業(yè)可能以“三年養(yǎng)五年” ！ 28 2022 2022 ~% 圖 5 集成電路封裝產(chǎn)量和年增長率發(fā)展趨勢 29 2. 技術發(fā)展趨勢 △ 芯片封裝工藝： 從逐個管芯封裝到出現(xiàn)了圓片級封裝，即先將圓片 劃片成小管芯。 △ 芯片與封裝的互連：從引線鍵合（ WB）向倒裝焊 （ FC）轉(zhuǎn)變。 30 ? 封裝密度正愈來愈高 封裝密度的提高體現(xiàn)在下列三方面： 硅片的封裝效率 = 硅芯片面積 /封裝所占印制板面積 = Sd/Sp不斷提高（見表 1）； 封裝的高度不斷降低（見表 2）； 引線節(jié)距不斷縮小（見表 3）； 引線布置從封裝的兩側(cè)發(fā)展到封裝的四周，到封裝的底面。 國際上 IC封裝的發(fā)展趨勢如表 4所示。 tp = 上包封體（高于引線拱高） +芯片厚度（ ~ mm） +下包封體（包括芯片焊盤 +芯片粘接層厚度） 包封體：防潮、防塵、防輻射等環(huán)境保護，機械保護 38 封裝效率 封裝效率 封裝效率 封裝效率 =27%(1970) =1030%(1980) =2080%(1990) =5090%(1993) 圖 9 封裝效率的改進 39 晶體管封裝外形也可用于 IC封裝： SOT 236L ,SOT 238L。 其大小為寬 長 高 ，相當于一粒大米！ 40 各類封裝在封裝總量中所占的比例和 IC封裝引出端的分 布如表 表 5所示。 43 1. 模塑封裝的優(yōu)缺點 目前 IC產(chǎn)品中模塑封裝約占 95%，因為它有許多優(yōu)點。 缺點： ① 熱性能差：導熱差，熱失配大； ② 氣密性差：抗潮濕、抗鹽霧性能差； 可靠性稍差 ③ 電磁屏蔽性能差； ④ 易自然老化。 45 ） 2．模塑封裝的主要工藝流程 劃片、清洗 芯片檢驗 粘 片 粘片固化 金絲鍵合 模 塑 硅 圓 片 在干燥盒存放 引線框架 粘 接 劑 金 絲 包 封 模 優(yōu)選傳遞壓力 高頻預熱 模塑料 (低氯化物 ) 46 后模塑固化 鍍 錫 測試分類 QC批驗收 打 印 85℃ /85%RH THB監(jiān)控 不用 HCI 100%非鹵素溶劑 16h， 175℃ 去塑料飛邊 切筋 、 打彎 圖 10 塑料封裝工藝框圖 47 主要材料： 主要設備： 芯片 減薄機劃片機、粘片機、壓焊機 引線框架條 注塑機（油壓機、高頻預熱機） 金絲 電鍍線（外引線鍍 Sn） 包封模 切筋、打彎、成形機 芯片粘接劑 打印、包裝設備 48 3. 管芯鍵合、粘片（ DB） （ 1） 金基或錫基焊料燒接 （ 2）金硅、銀硅直接共晶粘接（ 400～ 410℃ ） （ 3）摻銀或不摻銀有機粘接劑 （ 4）摻銀玻璃漿料 49 4. 引線鍵合（ WB） 93%以上是用 Au絲球形－楔形鍵合 金絲鍵合（球焊－楔焊）過程示意圖 焊點形狀： 芯片上采用“球焊” 底座引線上采用“楔形焊” AuAl間接觸面 ↑、可靠性 ↑ 焊接溫度 ↓引線方向向上 50 （ a） 球焊 51 （ b） 楔形焊 圖 11 金絲球焊和楔形焊引線鍵合過程示意圖 52 引線鍵合后形貌圖