2.1
概述

自摩尔定律开始，封装被定义为用于器件的互联、供电、散热和防护。尽管随着技术的不断进步，封装的形式、集成度等发生了急剧的变化，但核心的互联基础技术及共性支撑技术尚未发生根本性的改变。

2.1.1　器件封装的作用与类型

1.封装的主要作用

电子元器件级封装互联技术是将集成电路芯片黏结固定、与外引脚互联，并予以外壳密封保护的电子制造技术，是电气互联技术体系中的主要技术之一。电子元器件的封装互联技术直接影响元器件的PCB组装技术，与板级组装技术相互促进、共同发展。封装技术的主要作用有以下几个方面。

（1）为元器件芯片等提供机械支撑。

（2）为元器件芯片等提供环境保护。

（3）为元器件芯片与外引脚建立互联。

（4）为元器件芯片产生的热量提供耗散途径。

（5）构成下一级组装所需要的外形和引脚结构形式。

2.封装的主要类型

按照不同的分类标准，电子元器件的封装类型繁多。按封装材料区分，可分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装3种；按引脚类型区分，可以分为短引脚（无引脚）型、I型、J型、L型（鸥翼型）、针型、球型等各种引脚类型的封装；按一个封装器体内容纳的芯片数区分，可以分为单芯片封装、多芯片封装；按封装的工艺特性区分，可以分为板级封装、芯片叠层封装、三维立体封装、芯片器件混合封装等；按器件使用的环境及可靠性要求级别区分，可以分为商用级、工业级及军标级封装。

图2-1所示为部分不同引脚类型器件的封装结构和外形。器件的基本封装形式是将芯片黏结固定在基板上后，利用金线将其与外引脚或焊球互联，然后模压密封材料成型。其中图2-1（f）所示的封装结构中，还体现出了其使用塑料基板和芯片下衬底的细节。

2.1.2　封装的基本工艺

1.基本工艺流程

元器件封装形式与引脚类型各异，封装工艺也有差异，但就其基本工艺流程抽象归纳而言是相同或接近的，如图2-2所示。图中虚线部分给出了塑料封装工艺流程与高可靠性封装工艺流程的差异，其主要差别是密封方法不同。

2.基本工艺及其作用

1）圆片减薄

圆片减薄是在晶圆圆片背面，通过研磨或磨削等方法将硅等基体减薄的过程。其作用主要是降低圆片厚度和封装高度，提高散热性能；去掉背面的表面氧化物并增加粗糙度，保证芯片焊接时有良好的黏结性；消除圆片背面的扩散层，防止寄生结的存在；改善背面金属化时的欧姆接触，减小串联电阻等。同时，当将圆片减薄到一定程度后还有利于提高芯片的抗折性能。

2）背面金属化

背面金属化是为了满足欧姆接触、散热、互联可焊性、连接可靠性等需求，通过金属溅射、蒸发等工艺，在圆片的背面制作多层金属层的过程。其作用或作为导电电极［如大功率三极管、肖特基二极管、垂直型双扩散金属氧化物半导体（VDMOS）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）等元器件］，或者为提高导热性能和增强热均匀性，或者为避免使用含有机物的材料焊接芯片。

3）划片/切割

划片/切割是指利用薄的金刚砂轮刀片、激光等工具，将圆片上的芯片切割成单个芯片的过程。其目的是将互联的芯片分离为独立的芯片。

4）装片

装片是指将芯片安装到外壳内或基板上的过程。其作用是将芯片与支撑物连接，两者之间可以用胶、焊料、玻璃膏进行黏结，也可以是无黏结剂的共晶焊连接。在该工艺过程中，需要对压焊点、钝化层、金属引线、通孔、黏结层孔隙等做全面的检查。

5）键合

键合是指利用某种导电金属丝（如Au丝、Cu丝、Si-Al丝等）、金属带或焊料等，将芯片焊盘与封装体（如外壳、基板）连接起来的过程。其作用是实现芯片与封装体引出端（引脚）之间的电气连接，是器件级互联的关键工艺。在该工艺流程中，需要进行引线抗拉强度、焊球抗剪性等测试。

6）密封

密封是指将封装体的封装界面进行封口的封装过程，可分为气密性封口和非气密性封口两种类型。气密性封口是指通过某种方式（如储能焊、平行缝焊、激光焊、加热熔封、冷挤压等），将封装体的封装界面完全密封起来的过程。其作用是保障高可靠性要求元器件可以在恶劣环境中使用而不进水汽。塑料封装为非气密性封口，它有使用环境条件限制。采用有机胶等材料粘封的封口虽然能通过气密性检查（测试参数合格），但其与塑料封装一样属于非气密性封口，离子、水汽等可以通过界面、有机分子间的间隙进行扩散渗透。气密性封口一般采用空封工艺，封装过程中需要控制腔体内的气氛（如水汽含量要低于5000ppm；在使用易氧化的焊接材料时，要控制氧气含量低于200ppm）、内部自由粒子等。

7）气密性检查

气密性检查是指通过检测仪器检测元器件密封后的内腔是否与外界隔绝的过程。检漏分为粗检漏和细检漏。粗检漏的泄漏范围为10 ^-1 ～10 ^-4 kPa·m ³ /s，细检漏的泄漏范围为10 ^-5 ～10 ^-12 kPa·m ³ /s。

8）打标

打标是指在元器件表面打上用于识别种类、型号、批次或编号等标志的过程，可以用油墨移印或丝印的方法打标，也可用激光蚀刻、喷码打印等方法打标。

9）成型剪边

成型剪边是指对DIP、SOP、QFP等在封装过程中有保护引脚连筋的元器件去除连筋，以及将引脚弯曲成便于安装形状的过程。对于高密度、多引脚、细引脚间距的QFP等元器件，也常在将其组装到PCB上之前才进行成型剪边。

10）包装

包装是将电子元器件安放在特定容器中，从而使电子元器件传输、运输、测试老化，以及储存等更为方便和安全，使其不受各种机械冲击而损毁，防止污染、氧化、腐蚀以及静电损伤等。 08Boaxw9SB+35m8k84usWWmnjIXD1a0tAfRVvJlSds5efGvohszyEorQwPe6fXql