半导体封装是半导体制造中的关键工艺,指将经过测试的晶圆加工成独立芯片,并通过物理和电气连接实现与外部设备的集成。其核心功能是保护芯片、提供电气接口及热管理,具体包含以下要点:
一、核心定义
半导体封装通过物理封装技术将半导体晶圆切割成单个芯片(如二极管、晶体管等),并安装到保护外壳中,实现以下目标:
物理保护:
防止机械冲击、化学腐蚀和光照等环境因素对芯片的损害;
电气连接:
通过金属导线或导电树脂将芯片的引脚与外部电路连接,传递电信号;
热管理:
辅助散热,确保芯片在安全温度范围内工作。
二、主要工艺步骤
晶圆切割:
使用划片机将大尺寸晶圆切割成单个晶片(Die);
晶片贴装:
通过胶水将晶片贴装到基板上的小岛(Pad);
金属连接:
利用金、锡、铜、铝等金属导线或导电树脂将晶片的焊盘与基板引脚连接,形成完整电路;
封装成型:
通过塑封材料(如环氧树脂)或金属壳体将芯片及连接部分包裹,完成物理封装。
三、关键作用
性能提升:封装工艺直接影响芯片的信号传输效率、功耗及可靠性;
应用适配:不同封装类型(如微型封装、系统级封装)满足移动设备、计算机等不同场景需求;
技术趋势:随着制程工艺接近物理极限,先进封装(如2.5D/3D封装)成为研发重点,旨在进一步缩小封装体积并提升性能。
四、常见封装类型
表面贴装技术(SMT):适用于高密度电路,如手机、电脑主板;
系统级封装(SiP):整合多个芯片及组件,降低功耗,常见于通信设备;
先进封装技术:如Chiplet级联,通过特殊工艺将多个小芯片集成,提升性能并降低热阻。
半导体封装是半导体产业链中不可或缺的一环,其技术进步直接推动电子产品性能与能效的提升。