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長(zhǎng)運(yùn)通多年來(lái)一直扎實(shí)深耕在系統(tǒng)級(jí)封裝SiP技術(shù)中潛心研究，并形成了長(zhǎng)運(yùn)通的特有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。其產(chǎn)品為我們身處的模擬世界與數(shù)字化電子建立起到了不可或缺的橋梁。
那么，什么是系統(tǒng)級(jí)SiP封裝技術(shù)呢？
什么是SiP技術(shù)
系統(tǒng)級(jí)封裝 (System in Package) 簡(jiǎn)稱SiP，SiP技術(shù)已成為現(xiàn)代電子領(lǐng)域的一項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新。SiP 技術(shù)使用半導(dǎo)體來(lái)創(chuàng)建包含多個(gè) IC 和無(wú)源元件的集成封裝，從而創(chuàng)建緊湊且高性能的產(chǎn)品。具體來(lái)說(shuō)處理芯片、存儲(chǔ)芯片、被動(dòng)元件、連接器、天線等不同功能的器件，被封裝在同一基板上，完成鍵合和加蓋。
系統(tǒng)級(jí)封裝完成后提供的模塊，從外觀上看仍然類似一顆芯片，卻實(shí)現(xiàn)了多顆芯片聯(lián)合的功能。因此可以大幅降低PCB使用面積和對(duì)外圍器件的依賴，也為設(shè)備提供更高的性能與更低的能耗。
SiP技術(shù)發(fā)展
系統(tǒng)級(jí)封裝 (SiP) 技術(shù)自 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)就以多芯片模塊的形式出現(xiàn)。
在 20 世紀(jì) 70 年代，它的形式是自由布線、多芯片模塊 (MCM) 和混合集成電路 (HIC)。
20世紀(jì)90年代，SiP被用作Intel Pentium Pro3集成處理器和緩存的解決方案。
SiP 技術(shù)在消費(fèi)電子、汽車、航空航天和醫(yī)療設(shè)備等各個(gè)行業(yè)中越來(lái)越受歡迎。SiP 技術(shù)的采用可歸因于多種因素，包括小型化、提高性能和降低功耗的需求。通過(guò)將多個(gè)組件集成到一個(gè)封裝中，SiP 技術(shù)使設(shè)計(jì)人員和制造商能夠創(chuàng)建外形更小、重量更輕、可靠性更高的設(shè)備。SiP 方法可以將給定系統(tǒng)的整體尺寸減少多達(dá) 65%。
長(zhǎng)運(yùn)通SiP微模塊成品制造
系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）技術(shù)種類繁多，本文以長(zhǎng)運(yùn)通塑封SiP產(chǎn)品為例，簡(jiǎn)要介紹SiP微模塊成品的制造過(guò)程。
SiP封裝通常在一塊大的基板上進(jìn)行，每塊基板可以制造幾十到上百顆SiP成品。
● 倒裝芯片封裝（Flip Chip）貼片——裸片（Die）通過(guò)凸點(diǎn)（Bump）與基板互連
●?回流焊接（正面）——通過(guò)控制加溫熔化焊料達(dá)到器件與基板間的鍵合
●?焊線鍵合（Wire Bond）——通過(guò)細(xì)金屬線將裸片與基板焊盤(pán)連接
● 塑封（Molding）——注入塑封材料包裹和保護(hù)裸片及元器件
●?裸片與無(wú)源器件貼片
●?植球——將焊錫球置于基板焊盤(pán)上，用于電氣連接
●?回流焊接（反面）——通過(guò)控制加溫熔化焊料達(dá)到器件與基板間的鍵合
●?塑封（Molding）——注入塑封材料包裹和保護(hù)裸片及器件
●?減薄——通過(guò)研磨將多余的塑封材料去除
●?BGA植球——進(jìn)行成品的BGA（球柵陣列封裝）植球
●?切割——將整塊基板切割為多個(gè)SiP成品
●?SiP微模塊成品
長(zhǎng)運(yùn)通封裝系統(tǒng)的關(guān)鍵組件
● 典型的系統(tǒng)級(jí)封裝由幾個(gè)基本組件組成，這些組件協(xié)同工作以在單個(gè)封裝內(nèi)形成完整的系統(tǒng)。這些組件包括晶體管、IC、無(wú)源組件和互連技術(shù)。每個(gè)組件在 SiP 的整體性能和功能中都起著至關(guān)重要的作用，它們的選擇和集成對(duì)于設(shè)計(jì)的成功至關(guān)重要。
●? 無(wú)源元件在 SiP 技術(shù)中至關(guān)重要，提供濾波、能量存儲(chǔ)和阻抗匹配等基本功能。這些組件不會(huì)生成或放大信號(hào)，而是以各種方式與信號(hào)交互，以確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。SiP 設(shè)計(jì)中最常見(jiàn)的一些無(wú)源元件包括電阻器、電容器和電感器。
●? 電阻器控制電路內(nèi)的電流流動(dòng)，為電流的通過(guò)提供指定量的電阻。它們對(duì)于分壓、限流和有源元件偏置等任務(wù)至關(guān)重要。在 SiP 設(shè)計(jì)中，電阻器可以集成為薄膜或厚膜元件或分立表面貼裝器件 (SMD)。
●? 電容器將電能存儲(chǔ)在電場(chǎng)中并在需要時(shí)釋放。它們通常用于電子電路濾波、能量存儲(chǔ)和去耦。在 SiP 設(shè)計(jì)中，電容器可以集成為多層陶瓷電容器 (MLCC)、鉭電容器或其他類型的電容器，具體取決于應(yīng)用的具體要求。
●? 電感器在磁場(chǎng)中存儲(chǔ)能量，通常用于電子電路中的濾波、能量存儲(chǔ)和阻抗匹配。SiP 設(shè)計(jì)可以將電感器集成為繞線或薄膜元件或分立 SMD。
長(zhǎng)運(yùn)通SiP測(cè)試和驗(yàn)證
●??測(cè)試和驗(yàn)證是 SiP 制造流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因?yàn)樗鼈兛纱_保最終產(chǎn)品的可靠性和性能。由于 SiP 設(shè)計(jì)的高度集成，與傳統(tǒng)的基于 PCB 的系統(tǒng)相比，測(cè)試和驗(yàn)證可能更具挑戰(zhàn)性。設(shè)計(jì)人員必須制定穩(wěn)健的測(cè)試策略來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)并確保 SiP 技術(shù)的成功部署。
●??SiP 測(cè)試和驗(yàn)證的主要挑戰(zhàn)之一是難以隔離和測(cè)試封裝內(nèi)的各個(gè)組件。組件和互連非常接近，這使得識(shí)別和診斷潛在問(wèn)題（例如信號(hào)完整性問(wèn)題或制造缺陷）變得具有挑戰(zhàn)性。為了克服這一挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)人員可以采用各種測(cè)試方法，例如內(nèi)置自測(cè)試（BIST）技術(shù)，該技術(shù)使組件能夠執(zhí)行自診斷并報(bào)告其狀態(tài)。
●??SiP 測(cè)試和驗(yàn)證的另一個(gè)挑戰(zhàn)是需要在制造過(guò)程的各個(gè)階段測(cè)試系統(tǒng)。這可能包括封裝級(jí)測(cè)試、最終系統(tǒng)級(jí)測(cè)試以及晶圓級(jí)封裝和測(cè)試。每個(gè)測(cè)試階段都需要不同的測(cè)試設(shè)備和方法，增加了整個(gè)測(cè)試過(guò)程的復(fù)雜性和成本。設(shè)計(jì)人員必須仔細(xì)規(guī)劃其測(cè)試策略，以確保全面覆蓋，同時(shí)最大限度地減少制造時(shí)間和成本影響。
●??熱和機(jī)械應(yīng)力測(cè)試也是 SiP 驗(yàn)證的重要方面。由于集成度高且組件距離很近，SiP 設(shè)計(jì)更容易受到熱和機(jī)械應(yīng)力相關(guān)問(wèn)題的影響。設(shè)計(jì)人員必須執(zhí)行嚴(yán)格的壓力測(cè)試，以確保 SiP 在各種操作條件和環(huán)境下的可靠性和穩(wěn)健性。
總之，由于設(shè)計(jì)的高集成度和復(fù)雜性，SiP 測(cè)試和驗(yàn)證提出了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)人員必須制定穩(wěn)健的測(cè)試策略并采用先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)，以確保 SiP 技術(shù)在各種應(yīng)用中的可靠性和性能。
長(zhǎng)運(yùn)通技術(shù)優(yōu)勢(shì)
通過(guò)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，SiP 技術(shù)可以為各個(gè)行業(yè)和應(yīng)用帶來(lái)小型化、高性能和高效率的優(yōu)勢(shì)。
●??長(zhǎng)運(yùn)通在SiP封裝的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在3種先進(jìn)技術(shù)： EMI電磁屏蔽技術(shù)、激光輔助鍵合（LAB）技術(shù)、雙面塑形技術(shù)。
●??雙面成型有效地降低了封裝的外形尺寸，縮短了多個(gè)裸芯片和無(wú)源器件的連接，降低了阻抗，并改善了系統(tǒng)電氣性能。
●??對(duì)于EMI屏蔽，使用背面金屬化技術(shù)來(lái)有效地提高熱導(dǎo)率和EMI屏蔽。
●? 使用激光輔助鍵合來(lái)克服傳統(tǒng)的回流鍵合問(wèn)題，例如CTE不匹配、高翹曲、高熱機(jī)械應(yīng)力等導(dǎo)致可靠性問(wèn)題。
●??互連技術(shù)在 SiP 技術(shù)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，因?yàn)樗鼈冎С址庋b內(nèi)各個(gè)組件之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸。這些技術(shù)負(fù)責(zé)連接 IC 和無(wú)源元件，確保整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。SiP 設(shè)計(jì)中常用多種類型的互連技術(shù)，每種技術(shù)都有優(yōu)點(diǎn)和挑戰(zhàn)。
●??引線鍵合?是 SiP 設(shè)計(jì)中廣泛使用的互連技術(shù)，其中細(xì)線將 IC 和其他組件連接到封裝基板。引線鍵合通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的制造工藝提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的互連解決方案。然而，引線鍵合可能存在信號(hào)速度和密度限制，使其不太適合高頻或高性能應(yīng)用。
●??硅通孔 (TSV)?代表了 SiP 設(shè)計(jì)中使用的先進(jìn)互連技術(shù)，特別是 3D 集成。TSV 是穿過(guò)硅基板的垂直電氣連接，可在單個(gè)封裝內(nèi)堆疊多個(gè) IC。這種方法提供了顯著的互連密度、信號(hào)速度和功率效率優(yōu)勢(shì)。然而，TSV 技術(shù)仍然相對(duì)較新，并且比其他互連方法更加復(fù)雜和昂貴。
在為特定 SiP 應(yīng)用選擇互連技術(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須考慮性能要求、成本限制和制造能力。每種互連技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)和挑戰(zhàn)，最佳選擇將取決于應(yīng)用的具體需求和整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。
我國(guó)是全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)，芯片制造能力逐步提升，封裝實(shí)力不斷增強(qiáng)，未來(lái)SiP市場(chǎng)空間廣闊。
長(zhǎng)運(yùn)通相信，隨著先進(jìn)封裝技術(shù)的不斷發(fā)展，集成電路芯片與集成電路封裝之間的界限會(huì)日漸模糊，形成共融發(fā)展的新態(tài)勢(shì)，微系統(tǒng)集成技術(shù)的發(fā)展也會(huì)為電子產(chǎn)品的性能帶來(lái)了許多顛覆性的進(jìn)步。
編輯：黃飛
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論