在半導(dǎo)體制造的全流程中，封裝與測(cè)試（簡(jiǎn)稱"封測(cè)"）作為后道關(guān)鍵工序，猶如芯片產(chǎn)品的"品質(zhì)守門(mén)人"，肩負(fù)著保障芯片可靠性、提升產(chǎn)品性能的重要使命。隨著5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，芯片封裝技術(shù)正經(jīng)歷著從傳統(tǒng)向先進(jìn)的跨越式變革，而精準(zhǔn)高效的測(cè)試技術(shù)則成為確保芯片品質(zhì)重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
本文將系統(tǒng)性地為您剖析：
芯片封裝技術(shù)的演進(jìn)歷程與發(fā)展趨勢(shì)
先進(jìn)封裝的核心技術(shù)原理與工藝特點(diǎn)
封測(cè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備與質(zhì)量控制要點(diǎn)
行業(yè)前沿的創(chuàng)新方向與技術(shù)挑戰(zhàn)
通過(guò)詳實(shí)的技術(shù)解析和直觀的示意圖示，我們將帶您深入了解從傳統(tǒng)封裝到2.5D/3D先進(jìn)封裝的技術(shù)躍遷，揭示封裝測(cè)試如何保障芯片可靠性，并探討Chiplet等創(chuàng)新技術(shù)為行業(yè)帶來(lái)的新機(jī)遇。
一、封裝的目的與重要性
芯片封裝是將晶圓上的裸芯片（晶粒）轉(zhuǎn)化為最終成品的關(guān)鍵步驟。封裝主要有兩大目的：
保護(hù)功能：防止脆弱的晶粒受到物理?yè)p傷或空氣中的雜質(zhì)腐蝕
適應(yīng)應(yīng)用：根據(jù)不同使用場(chǎng)景需求，提供合適的外形和連接方式
我們?nèi)粘Ｒ?jiàn)到的各種形狀的芯片，其實(shí)都是不同封裝類(lèi)型的結(jié)果。
1、不同封裝類(lèi)型的芯片
二、封裝技術(shù)發(fā)展歷程
封裝技術(shù)已走過(guò)70多年的發(fā)展歷程，大致可分為五個(gè)階段：
1、傳統(tǒng)封裝時(shí)代（1960-1990）
早期采用TO（晶體管封裝）和DIP（雙列直插封裝）：
TO封裝：經(jīng)典三極管造型
DIP封裝：雙排直插式引腳
DIP封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)
隨后發(fā)展出SOP（小外型封裝）及其衍生系列：
SOJ（J型引腳小外形封裝）
TSOP（薄小外形封裝）
VSOP（甚小外形封裝）
SSOP（縮小型SOP）
TSSOP（薄的縮小型SOP）
SOT（小外形晶體管）
SOIC（小外形集成電路）
這些傳統(tǒng)封裝主要依靠引線連接晶粒與外部電路，至今仍用于對(duì)性能要求不高的經(jīng)典芯片。
2、BGA封裝時(shí)代（1990-2000）
隨著電子產(chǎn)品小型化需求，BGA（球柵陣列封裝）成為主流：
引腳位于芯片下方，數(shù)量多
體積緊湊，適合小型設(shè)備
類(lèi)似技術(shù)還有LGA（平面網(wǎng)格陣列）和PGA（插針網(wǎng)格陣列）
BGA封裝結(jié)構(gòu)
3、先進(jìn)封裝崛起（2000年后）
這一階段出現(xiàn)了三大革新性封裝技術(shù)：
芯片級(jí)封裝(CSP)：封裝尺寸接近芯片本身（不超過(guò)1.2倍）
晶圓級(jí)封裝(WLP)：先封裝后切割晶圓，流程與傳統(tǒng)相反
倒裝封裝(Flip Chip)：晶圓反轉(zhuǎn)通過(guò)凸點(diǎn)(Bump)直接連接基板
倒裝封裝示意圖
4、三維封裝時(shí)代
進(jìn)入21世紀(jì)后，封裝技術(shù)向三維空間發(fā)展：
2.5D/3D封裝
硅通孔(TSV)
重布線層(RDL)
扇入/扇出型晶圓級(jí)封裝
系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)
這些技術(shù)成為延續(xù)摩爾定律的關(guān)鍵。
三、先進(jìn)封裝核心技術(shù)
1、2.5D/3D封裝技術(shù)
2.5D封裝：
通過(guò)硅中介層(Interposer)整合多種芯片
信號(hào)橫向傳輸
需要TSV、RDL等技術(shù)支持
2、3D封裝：
垂直堆疊多個(gè)芯片
直接在芯片上打孔布線
典型應(yīng)用：HBM高帶寬存儲(chǔ)器
2.5D與3D封裝對(duì)比
2、系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)
與SoC（系統(tǒng)級(jí)芯片）不同：
SiP直接整合多個(gè)現(xiàn)有芯片
采用2.5D/3D堆疊方式
更靈活、成本更低
Chiplet（小芯片）技術(shù)基于SiP理念
3、硅通孔(TSV)技術(shù)
在硅介質(zhì)層刻蝕垂直通孔
填充金屬實(shí)現(xiàn)上下層連接
實(shí)現(xiàn)小型化、高密度互連
3D封裝的關(guān)鍵技術(shù)
4、重布線層(RDL)技術(shù)
在芯片表面沉積金屬層形成新導(dǎo)線
重新布局IO端口
實(shí)現(xiàn)芯片與基板間的靈活連接
與TSV配合：TSV負(fù)責(zé)Z軸，RDL負(fù)責(zé)X-Y平面
四、扇入/扇出型晶圓級(jí)封裝
1、扇入型(Fan-In WLP)：
直接在晶圓上封裝后切割
封裝尺寸=芯片尺寸
2、扇出型(Fan-Out WLP)：
先切割后重新布置到人工載板
封裝尺寸>芯片尺寸
可提供更多IO接口
五、封裝測(cè)試設(shè)備介紹
在封裝測(cè)試環(huán)節(jié)，各種精密設(shè)備發(fā)揮著關(guān)鍵作用。以科準(zhǔn)測(cè)控的Beta S100推拉力測(cè)試機(jī)為例：
Beta-S100自動(dòng)推拉力測(cè)試機(jī)是一款專(zhuān)業(yè)用于微電子封裝測(cè)試領(lǐng)域的高精度動(dòng)態(tài)測(cè)試儀器。該設(shè)備主要應(yīng)用于：
1、核心測(cè)試功能
引線鍵合焊接強(qiáng)度測(cè)試
焊點(diǎn)與基板粘接力測(cè)試
失效分析研究
2、典型測(cè)試項(xiàng)目
晶片推力測(cè)試
金球推力測(cè)試
金線拉力測(cè)試
3、技術(shù)特點(diǎn)
配備高速力值采集系統(tǒng)
模塊化設(shè)計(jì)，支持自動(dòng)識(shí)別和切換測(cè)試模組
量程可自由切換
操作簡(jiǎn)便的專(zhuān)用軟件系統(tǒng)
這類(lèi)設(shè)備對(duì)于確保封裝質(zhì)量、提高產(chǎn)品可靠性至關(guān)重要，是封測(cè)廠的核心裝備之一。
對(duì)于初入半導(dǎo)體行業(yè)的從業(yè)者和技術(shù)愛(ài)好者而言，掌握基礎(chǔ)的封裝概念和技術(shù)原理，是深入了解這個(gè)領(lǐng)域的重要第一步。希望本文能夠幫助您建立起對(duì)芯片封裝技術(shù)的基本認(rèn)知框架。
科準(zhǔn)測(cè)控作為專(zhuān)業(yè)的測(cè)試設(shè)備提供商，將持續(xù)關(guān)注封裝測(cè)試領(lǐng)域的zui技新術(shù)發(fā)展。我們的Beta-S100自動(dòng)推拉力測(cè)試機(jī)等專(zhuān)業(yè)設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于：金絲鍵合可靠性分析、焊點(diǎn)強(qiáng)度測(cè)試、封裝失效分析等多個(gè)關(guān)鍵質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)。
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