半導體封裝工藝：給芯片穿 “防護衣”，還得有靠譜 “氣體管家”

咱先嘮個接地氣的事兒：你買的手機芯片，剛從晶圓廠出來時就像個 “脆弱的小嬰兒”—— 渾身裸露，怕潮、怕臟、怕磕碰，還沒法跟外界 “說話”（連接電路）。這時候，芯片封裝工藝就登場了，它相當于給芯片穿了件 “多功能防護衣”，既能保護芯片安全，又能幫它跟外界順暢溝通，妥妥的芯片 “成長保鏢”！

一、為啥非得給芯片 “穿衣服”？封裝的4大主要目的

防護：擋雨遮風的 “雨衣”

芯片這小家伙特嬌貴，只認 “恒溫恒濕無塵” 的舒適區(qū)（溫度 230±3℃、濕度 50±10%、塵埃顆粒度 1K-10K 級），可現(xiàn)實中哪兒有這條件？冬天可能冷到 - 40℃，夏天熱到 60℃，梅雨季濕度還能飆到 100%，要是不封裝，芯片分分鐘 “失效”。封裝就像給它套了層防水防摔的 “雨衣”，隔絕惡劣環(huán)境。

支撐：穩(wěn)當可靠的 “小支架”

你想啊，芯片那么薄，咋固定住跟電路連接？封裝里的 “載片臺” 就是芯片的 “小床”，用環(huán)氧樹脂粘合劑把芯片牢牢粘在上面；“引腳” 則像 “小腿”，支撐起整個器件，避免芯片被碰壞。

連接：打通溝通的 “電話線”

芯片上有很多細小的 “焊盤（pad）”，就像它的 “嘴巴”，但沒法直接跟外界電路說話。封裝時，先用 “金線” 把焊盤和引腳連起來，再通過引腳對接外界電路，相當于給芯片裝了 “電話線”，讓它能正常傳遞信號。

可靠性：延長壽命的 “保養(yǎng)劑”

芯片用久了，難免遇到機械壓力、化學腐蝕這些 “小麻煩”。封裝材料選得好、工藝做得細，就能幫芯片扛住這些傷害，延長使用壽命。比如塑封體不僅能固定零件，還能阻擋腐蝕，妥妥的芯片 “保養(yǎng)小能手”。

二、封裝技術的 “進化史”：從 “大塊頭” 到 “迷你精”

芯片封裝也在不斷 “升級打怪”，從幾十年前的 “大塊頭” 變成現(xiàn)在的 “迷你精”，大致分了 5 個階段：

• 插裝時代（1970s 前）：像早期的 DIP 封裝，就像 “帶長針的積木”，把引腳裝入電路板，缺點是體積大、集成度低，只能裝少量芯片。
• 表貼時代（1980s-1990s）：比如 SOP、QFP 封裝，改成 “扁平小貼片”，直接貼在電路板上，體積變小，能裝更多芯片，就像把 “大面包” 換成了 “薄餅干”。
• 面陣列時代（2000s）：BGA、CSP 封裝登場，引腳像 “小滾珠” 一樣排在封裝底部，信號傳輸更快、更穩(wěn)定，適合高性能芯片，好比給芯片裝了 “高速網(wǎng)線”。
• 基板 + 堆疊時代（2010s）：用 2.5D TSV 技術，把多個芯片 “疊疊樂” 裝在一個封裝里，比如兩個存儲芯片疊一起，容量直接翻倍，還不用增大體積，就像把 “單層衣柜” 改成了 “雙層衣柜”。
• 扇出時代（2020s 后）：在晶圓級別直接封裝，把芯片的 “接口” 延伸到芯片外的空隙，能裝更多引腳、集成更高，就像給芯片 “擴了個大陽臺”，能放更多 “家具”。

三、以 SOP 封裝為例：芯片 “穿衣服” 的 10 步流程

咱們以常見的 SOP 封裝為例，看看芯片是怎么一步步 “穿好防護衣” 的，整個過程分 “前道（內部組裝）” 和 “后道（外形成型）”，就像先給衣服縫好內襯，再做整體剪裁：

（一、）前道：給芯片 “搭好骨架”

磨片：給芯片 “減薄處理”

晶圓剛出廠時像 “厚餅干”，厚度 0.7mm 左右，得用高速砂輪從背面磨薄，磨到封裝需要的厚度，就像把 “厚面包片” 切成 “薄吐司”。

初次檢查：“體檢” 把關

磨完后用光學設備檢查晶圓，看看有沒有磨壞，就像體檢時先測視力、量身高，確保 “身體沒問題”。

裝片：給芯片 “鋪藍膜”

把晶圓正面朝下固定，鋪上不銹鋼鐵環(huán)和粘性藍膜，用壓力滾輪壓牢，讓晶圓粘在藍膜上、藍膜固定在鐵環(huán)上，就像給芯片鋪了層 “防滑墊”，方便后續(xù)操作。

劃片：給芯片 “切小塊”

用高速旋轉的金剛石刀片，沿著晶圓上的切割槽把芯片一個個切開，就像把 “大披薩” 切成一小塊一小塊，互不粘連。

第二次檢查：再 “復查” 一遍

切開后再檢查每個芯片，防止切割時產(chǎn)生損壞，就像切完披薩后看看有沒有掉渣、有沒有切歪。

貼片：給芯片 “找小床”

用頂針從藍膜下把芯片頂起來，真空吸嘴吸住芯片，再在引線框架的載片臺上涂液態(tài)環(huán)氧樹脂，把芯片粘上去，相當于給芯片找了個 “固定小床”。

烘烤：讓 “膠水” 變牢固

把粘好芯片的引線框架放進高溫環(huán)境烘烤，讓環(huán)氧樹脂凝固，把芯片牢牢粘在載片臺上，就像粘東西后等膠水干透。

引線鍵合：給芯片 “接電話線”

用金線把芯片的焊盤和引線框架的引腳連起來，就像給芯片和外界電路接了 “電話線”，以后就能傳遞信號了。

第三次檢查：查 “電話線” 通不通

檢查金線有沒有接錯、接牢，防止后續(xù)信號傳輸出問題，就像接完電線后測測通不通電。

（二、）后道：給芯片 “做好外套”

塑封：給芯片 “套防護殼”

把芯片、金線、引線框架一起放進模具，加入固體環(huán)氧樹脂，在 165-185℃高溫、30 噸以上壓力下，讓環(huán)氧樹脂液化再固化，形成塑封體，就像給芯片套了層 “堅硬防護殼”。

后固化：讓 “防護殼” 更耐用

把塑封好的器件再高溫老化處理，讓環(huán)氧樹脂更穩(wěn)定，延長使用壽命，好比給防護殼 “加層耐磨涂層”。

切筋：給引腳 “剪多余線頭”

引腳之間有連筋，得用機器切斷，讓每個引腳分離，就像衣服縫好后剪掉多余的線。

電鍍：給引腳 “鍍層保護膜”

在引腳外鍍一層純錫，增強導電性能，還能防止生銹，就像給金屬零件鍍層 “防銹膜”。

電鍍后烘烤：讓 “保護膜” 更牢

鍍錫后再高溫烘烤，讓錫層更穩(wěn)定，不容易脫落。

打?。航o芯片 “貼身份證”

在塑封體上打印器件型號、生產(chǎn)日期等信息，就像給芯片貼了張 “身份證”，方便識別。

成形：給引腳 “定形狀”

用模具把引腳沖壓成指定形狀，比如彎曲成適合焊接的角度，而且尺寸有嚴格標準，比如 TSOP 封裝總高度不能超過 1.27mm，引腳間距 0.5mm，就像給衣服的 “袖口”“領口” 做定型。

收尾檢查：收尾 “驗收”

100% 檢查引腳外觀、塑封體有沒有瑕疵，確保每個芯片都合格，就像衣服出廠前收尾檢查有沒有線頭、有沒有破洞。

四、封裝工藝里的 “隱形幫手”：ZTGas 氣體混配器

說到這兒，你可能沒注意，封裝過程中很多步驟都離不開 “特殊氣體” 的幫忙！比如塑封時的高溫環(huán)境，需要穩(wěn)定的保護氣體防止芯片氧化；電鍍時也需要特定氣體氛圍保證鍍層均勻。這些氣體可不是隨便混合的，比例差一點就可能導致封裝失敗，比如塑封時氣體比例不對，塑封體可能有氣泡，影響防護效果。

這時候，上海慕共代理的 ZTGas 氣體混配器就成了 “靠譜氣體管家”！它就像個 “智能調酒師”，能根據(jù)封裝不同步驟的需求，把氬氣、氮氣等基礎氣體按精確比例混合。比如塑封階段需要高純度的保護氣體，ZTGas 氣體混配器能穩(wěn)定輸出指定比例的混合氣，避免氧化；電鍍時需要特定濃度的反應氣體，它也能精確把控。

而且它穩(wěn)定性優(yōu)良，不會出現(xiàn)氣體比例忽高忽低的情況，能減少因氣體問題導致的封裝缺陷，比如引腳氧化、塑封體氣泡等，讓每顆芯片都能順利 “穿好防護衣”，妥妥的半導體封裝工藝好搭檔！

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