傳統(tǒng)封裝方法組裝工藝的八個步驟(下)

在上篇文章中我們講述了傳統(tǒng)封裝方法組裝工藝的其中四個步驟，這回繼續(xù)介紹剩下的四個步驟吧~

第五步：模塑

芯片在完成引線鍵合或倒片鍵合后，需進行封裝，以保護芯片結構免受外部沖擊。此類保護工藝涵蓋模塑、密封和焊接，但只有模塑工藝適用于塑料封裝。模塑工藝使用環(huán)氧樹脂模塑料，將熱固性樹脂（Thermosetting Resin）^10^與多種無機材料混合，封裝在芯片、引線等部件周圍進行保護，使這些部件免受外部物理性和化學性損害，并可根據(jù)實際需求制作成相應的封裝尺寸或形狀。

10 熱固性樹脂（Thermosetting Resin）：一種穩(wěn)定的聚合物材料，在加熱后會發(fā)生聚合反應從而硬化并形成聚合物。它主要用于制作環(huán)氧樹脂模塑料，通過防止熱損傷、機械損傷，及腐蝕以保護半導體電路的電子和電氣性能。

模塑工藝需在模具中進行。根據(jù)傳遞模塑法（Transfer Molding）的工藝，需要將引線鍵合連接芯片的基板放置在兩個模具上，同時將環(huán)氧樹脂模塑料片放置在中間，然后施加熱量和壓力，使固態(tài)環(huán)氧樹脂模塑料熔化為液態(tài)，流入模具并填充間隙。但使用傳遞模塑法工藝也面臨一些問題，隨著芯片與封裝頂部之間的空隙不斷變小，使用環(huán)氧樹脂模塑料等液體很難完成填充；此外，隨著基板尺寸越來越大，模具尺寸也需相應加大，同樣也加大了使用環(huán)氧樹脂模塑料填充間隙的難度。

近年來，傳遞模塑法工藝已達到極致。隨著封裝內(nèi)堆疊的芯片數(shù)量不斷增加，封裝厚度逐漸變薄，芯片與封裝頂部之間的空隙持續(xù)縮小。為了降低制造成本，芯片被大批量加工，基板的尺寸也在不斷增大。因此，壓縮模塑法（Compression Molding）成為了填充小空隙的解決方案。在壓縮模塑法的工藝中，模具中會預先填充環(huán)氧樹脂模塑料粉末，基板放入模具中后，隨后施加熱量和壓力，模具中填充的環(huán)氧樹脂模塑料粉末會液化并最終成型。在這種情況下，環(huán)氧樹脂模塑料會即刻熔化為液體，無需流動便可填充間隙，因此成為了填充芯片與封裝頂部之間小空隙的理想選擇。

第六步：打標

打標（Marking）是指在半導體封裝表面刻印產(chǎn)品信息的工藝，包括半導體類型、制造商，以及客戶要求的圖案、符號、數(shù)字或字母等。這在封裝后的半導體產(chǎn)品出現(xiàn)故障時尤為重要，因為標記有助于追蹤產(chǎn)品故障原因等。打標既可以使用激光灼燒環(huán)氧樹脂模塑料等材料來進行刻印，也可以使用油墨壓印。

對于塑料封裝，必須在封裝表面刻印所需信息之前進行模塑。由于激光打標只是簡單的刻印行為，所以黑色環(huán)氧樹脂模塑料通常會作為首選，因為它可以增加標記的易讀性。考慮到刻印字符或符號不易著色，因此，在黑色背景上刻印會使標記更加明顯。接下來兩個步驟是基板封裝的最后階段，也是基板封裝和引線框架封裝工藝之間的區(qū)別所在。

第七步：植球

基板封裝中的錫球不僅可以作為封裝體和外部電路之間的電氣通路，還可提供機械連接。植球工藝是將錫球粘合至基板焊盤的過程。在該工藝的第一步，將助焊劑（Flux）11涂抹在焊盤上，并將錫球放置在焊盤上。然后通過回流焊工藝熔化并粘合錫球，之后清洗并去除助焊劑。助焊劑的作用是在回流焊過程中清除錫球表面雜質(zhì)和氧化物，使錫球均勻熔化，形成潔凈表面。錫球熔化后便會流入基板上覆蓋的網(wǎng)板，即可填充網(wǎng)板上的每個孔隙。最后，將基板和網(wǎng)板分離，但因助焊劑具有黏附力，錫球仍然會留在基板上。由于焊盤上預先涂抹了助焊劑，因此錫球會暫時粘合并附著在焊盤上。

11 助焊劑（Flux）：一種有助錫球附著在銅表面的水溶性和油溶性溶劑。

▲圖6：回流焊工藝的溫度曲線（? HANOL出版社）

通過回流焊工藝，在助焊劑的作用下附著于基板焊盤上錫球會熔化。圖6顯示了回流焊工藝的溫度曲線。在錫球達到熔化溫度之前，助焊劑會在吸熱區(qū)（Soak Zone）被激活，以清除錫球表面氧化物和雜質(zhì)。當溫度高于熔化溫度時，錫球會熔化并粘合在焊盤上，但熔化后的錫球不會完全流走。相反，它們會在表面張力的作用下，在除了其與焊盤粘合在一起的金屬部分以外的所有區(qū)域，形成一個球形。隨著溫度逐漸下降，錫球會保持其形狀并再次凝固。

第八步：切單

切單（Singulation）是基板封裝工藝的最后一道工序。即使用刀片將成品基板切割為單獨的封裝。切單完成后，將封裝放在托盤上進行測試，并完成其余步驟。

傳統(tǒng)封裝工藝組裝涉及的各個步驟彰顯了精準對齊、最佳電氣連接、堅固保護措施以防止外部損壞等要素，這些步驟在封裝流程中都是不可或缺的。在下一篇文章中，我們將詳細探討半導體封裝的另一種主要類型—晶圓級封裝。

本文內(nèi)容源于【SKhynix NEWSROOM】