一文看懂芯片的封装工艺（传统封装篇）
时间:2025-11-26 23:41:56 出处:系统运维阅读（143）
今天这期 ，懂芯小枣君重点来聊聊封装的片的篇具体工艺流程 。
之前介绍了，封装封装封装有很多种形式，工艺包括传统封装和先进封装 。传统
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不同的懂芯封装，流程和工艺不一样 。片的篇我整个写完之后 ，封装封装发现字数太多（1万多字） 。工艺为了降低阅读难度，传统我决定拆成两篇（传统封装篇 、懂芯先进封装篇）来发 。片的源码库篇
今天先发的封装封装 ，是工艺传统封装篇 。
传统封装的传统工艺流程
传统封装 ，大致流程是这样的 ：
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我们一个个来看 。
减薄传统封装的第一步，是对晶圆进行减薄（）——通过研磨晶圆背面的方式 ，减少晶圆的厚度（从原始的服务器租用600–800μm减薄到几十至一百μm ，甚至更薄） 。
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减薄的目的主要有三个：
一是减小芯片的尺寸，满足封装的要求。
二是获得更好的散热效果 。
三是提升电学性能 ，降低寄生效应（芯片过厚会增加寄生电容和信号传输延迟）和导通电阻 。
减薄也需要注意 ，云计算避免影响晶圆的机械强度 ，否则可能导致晶圆在后面的工艺中发生破裂。另外 ，减薄过程中产生的热应力 ，也可能导致晶圆弯曲、报废 。
目前减薄所采用的工艺 ，就是晶圆制造那期说的CMP机械化学研磨那些 。
减薄ing
减薄之后，要开始正式切割（Dicing）了 。
切割前 ，在晶圆的正面覆盖一层保护蓝膜 ，以防止在切割过程中晶粒受损 。
晶圆非常脆弱 。随着时间的推移 ，芯片的精密度越来越高 ，晶圆上芯片的间隙越来越小 ，对切割技术的要求也就随之增加。
早期常用的免费模板切割方式 ，是机械切割。通过高速旋转的超薄金刚石刀片 ，沿着晶圆上预先设定的沟槽（即晶圆划线） ，就可以完成切割 。
切割过程中 ，会用纯水冲洗，进行冷却，同时去除碎屑 。
机械切割比较简单 、成本较低，但是，模板下载切割精度不高 、速度慢 、容易出现崩边等问题，所以 ，逐渐被淘汰 。
后来，就有了激光切割 ，也就是通过高能量激光束进行切割。
激光切割也分为全切和隐切两种。
全切 ：激光束直接照射在晶圆表面 ，贯穿整个晶圆厚度 ，完全切断晶圆 。这种方法切割速率极快 ，但会产生碎屑和热量，需要进行清理和冷却。
隐切 ：分为两步 ，首先使用激光束聚焦于晶圆的内部 ，在晶圆内部形成微细的裂纹 ，而表面保持完整。然后 ，通过机械手段 ，均匀拉伸贴在晶圆背后的胶带。随着胶带的扩展 ，晶圆上的单个芯片沿着激光预切割的路径分离开来，完成切割 。
激光隐切避免了传统激光切割的热损伤问题 ，非常适用于超薄半导体硅片的高速和高质量切割 。
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再后来，又出现了等离子切割 。
它通过将气体等离子化 ，使等离子与切割道内的硅反应 ，完成切割 。
等离子切割速度快 、损伤小，特别适用于超小尺寸芯片的切割 。同时，它可以减少切割道的宽度 ，增加圆片设计的芯片数量 ，进一步降低芯片成本 。
贴片（粘连 、粘接）晶粒切割下来之后 ，需要进行贴片（粘连 ，Die Attach） 。
传统封装的贴片 ，是把晶粒和封装基板（Substrate）粘接起来 。
封装基板 ，又叫IC载板 ，是一种特殊的PCB印刷线路板 。
它具有高密度 、高精度、轻薄化的特点 ，能够为芯片起到支撑 、连接 、散热和保护的作用 。
传统封装中常用的粘接方式包括胶粘剂粘接 、焊接粘接、共晶粘接 。
环氧树脂 ，是常用的有机胶粘剂 。通过热固化 ，可以达到粘接目的 。
环氧树脂本身绝缘 ，如果掺入一定比例的银粉 ，就具备了导电的能力，变成导电胶 ，也称为银胶 ，应用更广泛 。
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焊接粘接，是通过熔融焊料实现芯片与基板连接，包括软钎焊（使用低熔点的焊料 ，如锡铅合金）和硬钎焊（使用高熔点的焊料 ，如金硅合金） 。
共晶粘接 ，利用两种或多种金属在共晶温度下形成共晶合金 ，来实现连接。连接强度高 、导热性能好，但是工艺复杂、成本较高 。
共晶粘接
贴片会用到贴片机 。贴片机也有很多种 ，包括SMT贴片机、先进封装贴片机等 。
贴片对精度的要求很高 ，如果发生哪怕很小的偏差 ，都可能导致芯片无法工作。
在贴片的过程中 ，也需要考虑可能造成的机械损伤 ，以及贴片材料可能引起的热传导问题（无法正常散热） 。
（再次提醒注意 ：这篇讲的是传统封装 。现在普遍使用的是先进封装 ，工艺有很大的区别。大家千万不要生搬硬套 。）
焊线贴片之后 ，还要将晶粒与基板进行电气连接。
传统封装都是通过金属线进行连接 ，所以也叫焊线工艺 。
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焊线
焊接的时候 ，需要通过加热 、加压和超声波能量 ，破坏表面氧化层和污染 ，产生塑性变形 ，使界面亲密接触 ，形成电子共享和原子扩散 ，从而形成稳定的焊点 。
热超声焊过程
焊线所使用的材料 ，一般是金、银、铜 、铝 。
黄金具有导电性能好 、化学性能稳定 、球焊速度快 、抗氧化、不与酸和碱发生反应等优点 ，但价格昂贵 ，使用占比在不断下降 。
银比金便宜 ，但也还是有点贵。
铝虽然成本较低 ，但稳定性较差 ，良率相对较低。
铜的成本和性能比较均衡，目前使用较为普遍（尤其是在中低端产品） 。
高密度引线的示例
清洗就不用说了 。
检测 ，除了借助低倍放大镜对产品外观进行检查之外 ，还可以进行AOI（自动光学检测）。
AOI检测
AOI具有三大显著优势：
一是检测效率特别高，可实现每分钟数百个元器件的全检 。
二是具备量化检测能力 ，能记录缺陷尺寸、位置等数据 ，便于工艺追溯与改进 。
三是可以检测人眼难以识别的微观缺陷 ，如焊点虚焊 、微裂纹等 。
在半导体封测领域 ，AOI一般有四次（四道） 。
第一道光检是晶圆检测，第二道光检是颗粒外观缺陷检测 ，第三道光检贴片/引线键合检测（就是现在这次） ，第四道光检是塑封外观检测（待会会做） 。
模封（塑封 、注塑）下一步 ，就要进行模封 。
这里要说一下 ，根据材料的不同 ，封装可以分为塑料封装 、陶瓷封装和金属封装三种类型 。
陶瓷封装和金属封装的密封性好 、散热性好，但价格昂贵 、生产周期长 ，所以主要用于航空航天和军事领域 。
塑料封装的散热性 、稳定性 、气密性相对较差 ，但是重量轻 、体积小、价格便宜 ，所以目前仍然是民用商业化领域的主流选择 。
我国半导体封装中 ，有90%以上采用塑料封装 。而在塑料封装中，有97%以上利用环氧塑封料作为包封材料。
环氧塑封料（Epoxy Molding Compound ，简称EMC） ，全称为环氧树脂（就是前面贴片工艺提到的那个）模塑料 ，是用于半导体封装的一种热固性化学材料 。它能够很好地保护芯片 ，免受外界环境（水汽、温度 、污染等）的影响 ，实现导热 、绝缘 、耐湿、耐压 、支撑等复合功能 。
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模封有转移成型和液态封装两种工艺。前者 ，是将环氧树脂塑封料熔融 ，在压力和温度的作用下 ，注入模具中，把裸芯片给封起来。后者，主要用于超薄或柔性封装 。
为确保芯片的稳定性和安全性 ，在一些特殊需求下，会在其上安装一个金属保护盖 ，这一过程称为Lid Attach 。此保护盖通常采用散热性能优异的合金制成 。
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模封之后 ，还要经过去溢料（De-flash）工艺，目的是去除模封后在芯片周围的溢料 。
去溢料的方法 ，主要是弱酸浸泡 ，高压水冲洗 。
后固化去溢料之后 ，是后固化（Post-Mold Cure）工艺，在150–180°C下烘烤数小时 ，使塑封材料完全固化 ，提升机械强度 。
植球对于传统封装里的BGA（球栅阵列）封装 ，还要在芯片表面精确地放置焊料球（锡球） ，以实现芯片与电路板之间的电气连接 。这个工艺叫做植球 。
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这个球不是直接往基板上焊的 ，会用到锡膏或者助焊膏 。
先用锡膏印刷到焊盘上 ，再在上面加上一定大小的锡球。这时 ，锡膏会粘住锡球 。通过加热升温 ，可以让锡球的接触面更大 ，使锡球的受热更快更全面 。这就使锡球熔锡后与焊盘焊接性更好 ，降低虚焊的可能性 。
（下期我们讲先进封装Bumping凸点工艺的时候，还会再讲到焊球。）
电镀（浸锡）为了提升管脚的导电性、可焊性并增强其耐腐蚀性，减少外界环境潮湿和热的影响，会利用金属和化学的方法 ，在管脚上镀上一层锡 、镍 、钯 、金等材料 。
现在因为欧盟Rohs的要求 ，一般都采用无铅电镀 ，用的是99.95%的高纯度锡（Tin）。
无铅电镀后的产品，会要求在高温下烘烤一段时间（退火），消除电镀层潜在的晶须生长（Whisker Growth）问题 。
切筋 、成型（打弯）切除多余框架材料 。对于有引脚的封装类型（如SOP、QFP） ，需要将引脚弯折成标准形状 。
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在封装完成之后 ，会再次进行测试 。
在封装工艺之前的测试 ，是晶圆检测（CP ，Circuit Probing） ，又称中测 。
在封装工艺之后的测试 ，是成品测试（FT ，Final Test） ，又称终测 。
成品测试是针对封装好的芯片 ，进行设备应用方面的全面检测 。这是一个重要环节 ，旨在确保芯片在正式出货前，其功能和质量均达到预期标准 。
与CP测试类似 ，FT测试同样依赖于ATE自动测试机台设备 ，同时辅以测试版和分选机等工具 ，共同确保测试的精准度和效率 。
为了弥补ATE测试在复杂度和故障覆盖率方面的不足 ，还会引入SLT系统级测试 。
SLT测试基于芯片的实际应用场景进行设计，通过精心打造的测试板和严谨的测试流程，力求模拟出真实的业务流环境，从而将芯片产品的缺陷率降至更低 ，提升用户的信任度 。
打标测试结束之后 ，可以打标（Marking）了 。
通过激光打印的方式 ，在芯片表面印上芯片生产商的Logo、产品名称、生产批次等信息，方便后续使用过程中的辨识 。
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根据客户的要求 ，将待测品从标准容器内分类包装到客户指定的包装容器内 ，并粘贴必要的商标 ，就可以发货出厂。要么是零售，要么是发给OEM厂商 。