一前言

眾所周知，晶圓的特性如同玻璃一樣容易破碎，但為什么做成成品的IC又能通過高震動(dòng)與跌落可靠性測(cè)試，并且能在高溫環(huán)境下非常穩(wěn)定運(yùn)行？這其實(shí)是一個(gè)關(guān)鍵的半導(dǎo)體技術(shù)——封裝的功勞。它像一道“防護(hù)城墻”，既要屏蔽灰塵、水汽、沖擊，也要兼顧散熱、電性能和成本。

在如今人人都知道先進(jìn)半導(dǎo)體工藝已經(jīng)先進(jìn)到2nm的今天，對(duì)于不起眼的封裝技術(shù)，卻鮮有人熟知。接下來，讓我們從“城墻”的發(fā)展與流程，走進(jìn)半導(dǎo)體封裝的世界。

二封裝技術(shù)的起源與發(fā)展

在20世紀(jì)20—30年代，半導(dǎo)體發(fā)展初期，電子計(jì)算與通信主要依賴真空管。為了給管腳提供機(jī)械支撐、隔絕空氣并散熱，工程師們將真空管封裝在金屬或玻璃罐中，頂部或底部引出幾根粗管腳，這是最原始的“封裝”形式。

1947年晶體管問世后，為了沿用現(xiàn)有測(cè)試設(shè)備并保證散熱與密封，最初的晶體管也被裝在類似真空管的金屬罐內(nèi)，這種封裝體積依舊偏大，但已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了固態(tài)器件向可靠商用器件的過渡。

到了1950—1960年代，隨著平面工藝和晶圓切割技術(shù)的發(fā)展，芯片尺寸逐漸縮小，研究人員開始用陶瓷基板把裸片粘固并通過金絲鍵合到引腳上。1961年后，最早形似今天DualInline Package的封裝模型出現(xiàn)，它通過兩排平行的引腳，顯著提升了PCB裝配密度和測(cè)試效率。

在1970年代之后塑料封裝的普及與成本革命發(fā)展起來的塑料注塑封裝逐漸取代了昂貴的陶瓷封裝。加上相對(duì)玻璃與陶瓷的易碎性，環(huán)氧樹脂一次成型的塑料外殼不僅滿足了絕緣與防潮和震動(dòng)跌落等需求，還大幅降低了成本，使得集成電路能夠大規(guī)模應(yīng)用于各種電子領(lǐng)域，直到今天我們所使用的大部分半導(dǎo)體IC類與TVS和ESD管還是沿用的這種封裝方案。

三環(huán)氧樹脂的封裝流程

【晶圓切割】：

使用金剛石砂線或激光沿預(yù)先刻蝕的切割槽將晶圓切割成獨(dú)立芯粒；

【芯片粘附】：

在框架上點(diǎn)膠，放置芯粒并固化；

【線焊鍵合】：

通過超聲熱力，將金絲從芯粒焊到框架引腳；

【封裝成型】：

將粘好線焊的框架與芯片放入模具，注入環(huán)氧樹脂；加壓高溫固化，形成堅(jiān)固的外殼；

【切筋成型】：

對(duì)引線框架多余金屬進(jìn)行修剪，按照標(biāo)準(zhǔn)角度彎折成型。

【電鍍處理】：對(duì)外露的引腳或焊盤進(jìn)行電鍍金屬處理。

四總結(jié)

封裝技術(shù)的演進(jìn)，是為了在成本、性能、可靠性、自動(dòng)化制造之間尋求最優(yōu)平衡。從金屬封裝到陶瓷封裝，再到塑料注塑，每一次蛻變都推動(dòng)了半導(dǎo)體工業(yè)的新一輪升級(jí)，也讓芯片真正成為“無處不在”的微型智能引擎，在電子環(huán)境越來越密集的今天，一個(gè)好的產(chǎn)品不是單一晶圓制程工藝所能決定的，為了達(dá)到更好的可靠性與更高的性能，封裝技術(shù)也是至關(guān)重要的一環(huán)。