半導(dǎo)體封裝工藝的四個(gè)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(gè)不同等級。圖1展示了半導(dǎo)體封裝工藝的整個(gè)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(gè)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(shí)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（信息來源：“電子封裝原理 (Principle of Electronic Packaging)”，第5頁）

封裝通常采用細(xì)間距球柵陣列（FBGA）或薄型小尺寸封裝（TSOP）的形式，如圖2所示。FBGA封裝中的錫球【4】和TSOP封裝中的引線【5】分別充當(dāng)引腳，使封裝的芯片能夠與外部組件之間實(shí)現(xiàn)電氣和機(jī)械連接。

【4】錫（Solder）：一種低熔點(diǎn)金屬，支持電氣和機(jī)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(gè)主要作用，包括機(jī)械保護(hù)、電氣連接、機(jī)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(hù)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(gè)晶圓工藝制成，用于實(shí)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(hù)芯片至關(guān)重要。

▲圖3：半導(dǎo)體封裝的作用（來源：? HANOL出版社）

此外，半導(dǎo)體封裝可以實(shí)現(xiàn)從芯片到系統(tǒng)之間的電氣和機(jī)械連接。封裝通過芯片和系統(tǒng)之間的電氣連接來為芯片供電，同時(shí)為芯片提供信號的輸入和輸出通路。在機(jī)械連接方面，需將芯片可靠地連接至系統(tǒng)，以確保使用時(shí)芯片和系統(tǒng)之間連接良好。

同時(shí)，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(shí)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(gè)長期的使用和運(yùn)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(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)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(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技運(yùn)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(qiáng)有力的支持。

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