半导体封装工艺的完整流程

黄景

🔬 ​​一、前段工艺（芯片处理）​​

• ​​晶圆减薄​​
  
  
  • ​​目的​​：提升散热效率（晶圆厚度从600–800μm减至几十μm）
  • ​​工艺​​：机械化学研磨（CMP）或干式抛光，避免热应力导致晶圆弯曲
  • ​​创新技术​​：先划切口后减薄（ADPE腐蚀技术分离裸芯片）
    
• ​​划片（切割）​​
  
  
  • ​​方法​​：
    
    • ​​激光隐切​​：晶圆内部形成微裂纹后机械拉伸分离，避免热损伤（超薄硅片适用）
    • ​​等离子切割​​：气体等离子化蚀刻切割道，增加芯片数量（成本降低15%）
      
  • ​​防护​​：正面覆盖蓝膜防碎屑污染
    
• ​​贴片（装片）​​
  
  
  • ​​粘接方式​​：

    ​​类型​​	​​材料/工艺​​	​​适用场景​​
    导电银胶粘贴	含银量＞80%环氧树脂	中低功率SMD封装
    共晶粘贴	金硅合金（363℃熔合）	高散热需求芯片
    焊接粘贴	锡铅/金硅合金焊料	车规级耐高温器件

  • ​​精度要求​​：贴片机定位误差＜±3μm
    
  
  

---

🔌 ​​二、中段工艺（电气连接）​​

• ​​引线键合（Wire Bonding）​​
  
  
  • ​​键合技术​​：
    
    • ​​热超声焊​​：200–260℃加热+超声振动，形成金/铜线弧（键合速度＞15线/秒）
    • ​​材料选择​​：铜线（成本/性能均衡）替代金线（占比降至30%）
      
  • ​​检测​​：AOI自动光学检测焊点虚焊、微裂纹
    
• ​​倒装芯片键合（Flip Chip）​​
  
  
  • ​​工艺核心​​：
    
    • 芯片电极朝下直连基板，缩短热传导路径
    • 凸点制作：电镀锡球或激光置球（直径50–100μm）
      
  • ​​优势​​：抗机械振动能力提升40%，支持＞10A/cm²电流密度
    
  
  

---

🛡️ ​​三、后段工艺（封装成型）​​

• ​​塑封（Molding）​​
  
  
  • ​​材料​​：环氧塑封料（EMC）占比＞97%，耐温150℃+抗UV老化
  • ​​工艺​​：
    
    • ​​转移成型​​：熔融EMC注入模具，压力＞100MPa
    • ​​液态封装​​：超薄/柔性封装场景专用
      1
      
      
• ​​后固化与去溢料​​
  
  
  • ​​后固化​​：150–180℃烘烤2–4小时，提升机械强度
  • ​​去溢料​​：弱酸浸泡+高压水冲洗，去除残留EMC
    
• ​​表面处理与成型​​
  
  
  • ​​植球（BGA封装）​​：锡膏印刷+锡球放置，无铅焊接（99.95%高纯锡）
  • ​​电镀​​：引脚镀锡/镍层增强耐腐蚀性（符合欧盟Rohs标准）
  • ​​切筋成型​​：切除多余框架，QFP封装引脚弯折定型
    
  
  

---

🧪 ​​四、终检与出货​​

• ​​成品测试（FT）​​
  
  
  • ​​测试类型​​：
    
    • ​​电性测试​​：ATE自动测试机台验证功能
    • ​​SLT系统级测试​​：模拟真实业务流，缺陷率＜0.1%
      
  • ​​环境适应性​​：-40℃~150℃温变循环测试（车规级AEC-Q100认证）
    
• ​​打标与包装​​
  
  
  • ​​激光打标​​：印制厂商LOGO、批次号（精度±0.1mm）
  • ​​防静电包装​​：CSP芯片尺寸封装采用抗静电托盘
    
  
  

---

💎 ​​技术趋势与创新方向​​

• ​​先进封装​​：
  
  • ​​2.5D/3D堆叠​​：硅中介层（CoWoS）实现192GB HBM3e内存集成
  • ​​扇出型封装（Fan-out）​​：面板级工艺成本降20%，引脚数＞5000
    
• ​​材料突破​​：氮化铝陶瓷基板（导热＞170W/m·K）替代传统金属基板
• ​​国产化进展​​：长电科技XDFOI™ Chiplet封装达20μm间距（5G基站核心方案）