因為專業(yè)
所以領(lǐng)先
半導(dǎo)體封裝工藝的四個等級
電子封裝技術(shù)與器件的硬件結(jié)構(gòu)有關(guān)。這些硬件結(jié)構(gòu)包括有源元件【1】(如半導(dǎo)體)和無源元件【2】(如電阻器和電容器【3】)。因此,電子封裝技術(shù)涵蓋的范圍較廣,可分為0級封裝到3級封裝等四個不同等級。圖1展示了半導(dǎo)體封裝工藝的整個流程。首先是0級封裝,負(fù)責(zé)將晶圓切割出來;其次是1級封裝,本質(zhì)上是芯片級封裝;接著是2級封裝,負(fù)責(zé)將芯片安裝到模塊或電路卡上;最后是3級封裝,將附帶芯片和模塊的電路卡安裝到系統(tǒng)板上。從廣義上講,整個工藝通常被稱為“封裝”或“裝配”。然而,在半導(dǎo)體行業(yè),半導(dǎo)體封裝一般僅涉及晶圓切割和芯片級封裝工藝。
【1】有源元件:一種需要外部電源才能實現(xiàn)其特定功能的器件,就像半導(dǎo)體存儲器或邏輯半導(dǎo)體。
【2】無源元件:一種不具備放大或轉(zhuǎn)換電能等主動功能的器件。
【3】電容器(Capacitor):一種儲存電荷并提供電容量的元件。
▲圖1:半導(dǎo)體的封裝等級
【4】錫(Solder):一種低熔點金屬,支持電氣和機械鍵合。
【5】引線(Lead):從電路或元件終端向外引出的導(dǎo)線,用于連接至電路板。
▲圖2:半導(dǎo)體封裝示例(來源:? HANOL出版社)
半導(dǎo)體封裝的作用
圖3展示了半導(dǎo)體封裝的四個主要作用,包括機械保護、電氣連接、機械連接和散熱。其中,半導(dǎo)體封裝的主要作用是通過將芯片和器件密封在環(huán)氧樹脂模塑料(EMC)等封裝材料中,保護它們免受物理性和化學(xué)性損壞。盡管半導(dǎo)體芯片由數(shù)百個晶圓工藝制成,用于實現(xiàn)各種功能,但主要材質(zhì)是硅。硅像玻璃一樣,非常易碎。而通過眾多晶圓工藝形成的結(jié)構(gòu)同樣容易受到物理性和化學(xué)性損壞。因此,封裝材料對于保護芯片至關(guān)重要。
▲圖3:半導(dǎo)體封裝的作用
同時,封裝需將半導(dǎo)體芯片和器件產(chǎn)生的熱量迅速散發(fā)出去。在半導(dǎo)體產(chǎn)品工作過程中,電流通過電阻時會產(chǎn)生熱量。如圖3所示,半導(dǎo)體封裝將芯片完全地包裹了起來。如果半導(dǎo)體封裝無法有效散熱,則芯片可能會過熱,導(dǎo)致內(nèi)部晶體管升溫過快而無法工作。因此,對于半導(dǎo)體封裝技術(shù)而言,有效散熱至關(guān)重要。隨著半導(dǎo)體產(chǎn)品的速度日益加快,功能日益增多,封裝的冷卻功能也變得越來越重要。
半導(dǎo)體封裝的發(fā)展趨勢
圖4概述了近年來半導(dǎo)體封裝技術(shù)的六大發(fā)展趨勢。分析這些趨勢有助于我們了解封裝技術(shù)如何不斷演變并發(fā)揮作用。
首先,由于散熱已經(jīng)成為封裝工藝的一個重要因素,因此人們開發(fā)出了熱傳導(dǎo)【6】性能較好的材料和可有效散熱的封裝結(jié)構(gòu)。
【6】熱傳導(dǎo):指在不涉及物質(zhì)轉(zhuǎn)移的情況下,熱量從溫度較高的部位傳遞到相鄰溫度較低部位的過程。
可支持高速電信號傳輸?shù)姆庋b技術(shù)也成為了一種重要發(fā)展趨勢,因為封裝會限制半導(dǎo)體產(chǎn)品的速度。例如,將一個速度達每秒20千兆 (Gbps) 的半導(dǎo)體芯片或器件連接至僅支持每秒2千兆(Gbps) 的半導(dǎo)體封裝裝置時,系統(tǒng)感知到的半導(dǎo)體速度將為每秒2千兆 (Gbps)。由于連接至系統(tǒng)的電氣通路是在封裝中創(chuàng)建,因此無論芯片的速度有多快,半導(dǎo)體產(chǎn)品的速度都會極大地受到封裝的影響。這意味著,在提高芯片速度的同時,還需要提升半導(dǎo)體封裝技術(shù),從而提高傳輸速度。這尤其適用于人工智能技術(shù)和5G無線通信技術(shù)。鑒于此,倒片封裝【7】和硅通孔(TSV)【8】等封裝技術(shù)應(yīng)運而生,為高速電信號傳輸提供支持。
【7】倒片封裝(Flip Chip):一種通過將凸點朝下安裝于基板上,將芯片與基板連接的互連技術(shù)。
【8】硅通孔(TSV):一種可完全穿過硅裸片或晶圓實現(xiàn)硅片堆疊的垂直互連通道。
▲圖4:半導(dǎo)體封裝技術(shù)的發(fā)展趨勢
【9】系統(tǒng)級封裝(SiP):一種將多個器件整合在單個封裝體內(nèi)構(gòu)成一個系統(tǒng)的封裝技術(shù)。
【10】印刷電路板(PCB):由電路組成的半導(dǎo)體板,且元件焊接在電路板表面。這些電路板通常用于電子設(shè)備中。
▲圖5:隨著時間的推移,晶圓和 印刷電路板特征尺寸的變化情況(來源:? HANOL出版社)
半導(dǎo)體芯片封裝清洗:
合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。
水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。
污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣,通電后發(fā)生電化學(xué)遷移,形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點、灰塵、塵埃等,這些污染物會導(dǎo)致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。
這么多污染物,到底哪些才是最備受關(guān)注的呢?助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo),從產(chǎn)品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大,嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效,因此焊后必須進行嚴(yán)格的清洗,才能保障電路板的質(zhì)量。
合明科技運用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù),滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求,打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位,為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強有力的支持。
推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。