一、封装测试在半导体行业的重要作用

封装测试在半导体行业中占据‌核心战略地位‌，是芯片生产流程的最后环节，负责保护芯片裸片并提供电气连接，确保芯片的可靠性、功能性和与外部系统的交互‌。这一环节不仅直接影响芯片性能，还推动整个半导体产业链的技术迭代与市场布局。

在全球市场中，封装测试行业展现出‌高增长与激烈竞争态势‌。2024年数据显示，全球前十封测企业营收超330亿美元，市场集中度高达80%（前五企业），中国企业如长电科技、通富微电、华天科技占据全球前十中的四席，中国大陆市场份额提升至近30%，远超美国并实现10%的同比增速。

二、封装形式的划分

在我看来，封装的作用就像是给Tony Stark穿上一身盔甲变身成为钢铁侠。就像把一个易碎的玻璃艺术品装进定制礼盒：礼盒外壳（封装材料）保护它免受碰撞、灰尘侵蚀，同时礼盒上的连接端口（如引脚或焊球）让它能轻松“握手”外部世界，传递指令和数据。

按照PCB板连接方式分为：

PTH—Pin Through Hole，通孔式；通常适用于一些功率器件

SMT—Surface Mount Technology表面贴装式；

按照封装材料划分：

①塑料封装的优缺点

塑料封装是目前半导体封装中主流的形式，占全球市场的90%以上，主要采用环氧树脂、聚酰亚胺等高分子材料。其优点包括：低成本和高产能‌：适合消费电子、移动设备等大批量生产需求，制作工艺简单且成本低廉。轻量化和易设计‌：封装重量通常只有陶瓷封装的一半，便于小型化设计，如薄型封装（TSOPs）形式。良好的介电性能‌：介电常数较低（可小于3），有助于减小信号传输延迟。然而，其缺点也较显著：散热性能差‌：热导率较低（通常0.2–2 W/(m·K)），在高功率或高温应用中易导致器件过热失效。吸湿性高‌：在高湿环境下可能引发“爆米花效应”（水分膨胀导致封装破裂），影响可靠性。机械强度低‌：在恶劣环境（如高温或高压）下耐久性较弱，不适合航空航天等高要求场景。②陶瓷封装的优缺点

陶瓷封装以氧化铝、氮化铝等材料为主，属于气密性封装，能提供芯片密封保护。优点突出在可靠性和性能稳定性：高可靠性和耐环境性‌：气密结构防止湿气侵入，耐高温（>250°C）、抗腐蚀，适用于恶劣环境如航空航天和军事设备。优异的热学和电学特性‌：热导率高（氮化铝可达180 W/(m·K)），热膨胀系数小，散热佳且避免焊点开裂；绝缘性能好，适合高频RF器件。机械强度高‌：结构坚固，抗震抗压能力强。但缺点在于：成本高昂‌：材料和制造工艺（如共烧陶瓷）复杂，测试成本高，产能较低。设计灵活性受限‌：相比塑料封装，不易实现超薄或多层复杂结构。

③金属封装的优缺点

金属封装采用铜、铝或合金材料，适用于高强度保护场景。其优势包括：优异的散热和机械性能‌：散热效率高，抗震抗压能力强，适合高功率器件和严苛环境。高密封性和耐久性‌：金属外壳提供良好电磁屏蔽，延长器件寿命。缺点主要涉及：重量和成本问题‌：金属材料密度高，增加整体重量；制造过程复杂，成本相对较高。应用局限性‌：在轻量化或高频信号传输需求中表现不如陶瓷或塑料灵活。综上所述，塑料封装以经济性取胜，陶瓷封装注重可靠性和性能，金属封装则强调机械保护。下面内容我们主要讲述塑料封装：

三、封装原材料的介绍

如图所示，展现为一颗简单二级管的封装外形与内部打线；下面开始介绍一下封装的原材料：

3.1晶圆

如图为一颗二级管的Die，例如：正面为P，背面为N衬底；

一般正面与背面会做金属化处理，便于封装工序的装片与打线；

3.2引线框架

一款SOT23的框架提供电路连接和芯片的固定作用主要材料为铜，会在放芯片或打线的位置进行镀银、NiPdAu等材料铜易氧化，需存放于氮气柜中除了引线框架，还有一种基板用来替代它，一般用在比较高等产品上。

3.3焊线

这里就不放实物图片了，看了也看不出啥实现芯片和外部引线框架的电性和物理连接；一般会有金线、铜线、银合金线与铝线，出于成本考虑，目前有采用铜线和铝线工艺。有些功率器件需要大电流的，会用到铝带、铜片（Clip）作为焊接线线的横截面越大，线阻越小，通过的电流也就越大

3.4塑封料

主要成分：环氧树脂及各种添加剂（固化剂、改性剂、脱模剂、染色剂、阻燃剂等）

某款塑封料的主要成分在熔融状态下将固晶后的晶圆和框架包裹起来。提供物理和电气保护，防止外界干扰。需要在5℃以下冷库保存

一般常温下需要回温24小时，36小时内使用完就长这样子

3.5银胶

银胶成分：环氧树脂填充金属粉末（Ag);将Die固定在Die Pad上、散热功能、导电功能。-50℃存放，使用前回温24小时。

还有一种是大功率的，一般会用焊锡料作为装片材料（比如SMA/B/C，或者TO系列的）

四、封装工艺的流程

4.1 BGBM

Back Grinding背面减薄Back Metallization背面金属化将从晶圆厂出来的晶圆进行背面研磨，来减薄晶圆达到封装需求的厚度。磨片时，需要在正面贴胶带保护电路区域同时研磨背面。然后就是对晶圆背面进行金属化处理，比如背面镀TiNiAg；

蓝膜贴在晶圆正面，背面进行研磨与金属化

4.2晶圆切割

这是用来使蓝膜平展扩张的铁环

将晶圆贴在蓝膜上，即使被切开后，不会散落。通过切割片将整片晶圆切割成一个个独立的Die，方便后面的装片工序。

4.3装片/固晶

话不多说，直接看图！

前固化：175℃，1小时；N2环境，防止氧化‌

1、实现晶粒与框架长期粘接‌：通过环氧树脂或粘接剂的点胶固化，使液态材料转变为固态，形成不可逆的力学固定结构，防止芯片在后续工艺中位移或脱落‌

2、保障芯片性能‌：固化后的粘接层提供均匀应力分布，减少热膨胀系数差异导致的微裂纹，确保信号传输完整性和散热效率

4.3压焊/引线键合

利用高纯度的金线（Au)、铜线（Cu）、或铝线（Al）把Pad和Lead通过焊接的方法连接起来。Pad是芯片上电路的外接点，Lead是Lead Frame上的连接点W/B是封装工艺关键的一步工艺。Key Words（以下摘录自网络学习资料）:Capillary：陶瓷劈刀。W/B工艺中核心的Bonding Tool，内部为空心，中间穿上金线，并分别在芯片的Pad和Lead Frame的Lead上形成一和二焊点；EFO：打火杆。用于形成一焊点时的烧球。打火杆打火形成高温，将外露于Capillary前端的金线高温熔化成球形，以便在Pad上形成一焊点（Bond ball）；Bond Ball：一焊点。指金线在Cap的作用下，在Pad上形成的焊接点，一般为球形；Wedge：二焊点。指金线在Cap的作用下，在lead Frame上形成的焊接点，一般为月牙形（或鱼尾状）；*W/B四要素：压力（Force）、超声（USG Power）、时间（Time）、温度（Temperature）；

至此，以上就是封装的前半段，成为封装前段，后面的都是封装后端。前段工序的车间比后端工序的车间，洁净度要求更高，所有人员进入车间都需要穿连体服、戴口罩与帽子。对了，还有个比较重要的知识点，就是装片与打线后，分别要做推拉力测试，还有弹坑实验、IMC的验证。这些重要的知识不是本人这种半吊子水平可以阐述的，毕竟也不是工厂一线人员，哈哈...上图，不喜勿喷！

4.4塑封

塑封好比就是将固态塑料加热至液化后，推动流向模具中，最后再降温形成固态；此过程比较类似铝铸造工艺，它通过将铝加热融化后，倒入特制的模具中冷却定型，形成精细的人物雕塑，常用于制作装饰品、收藏品或艺术摆件

后固化：用于塑封后物料的固化，保护产品内部结构，消除内部应力、排除内部水汽。固化温度：175±5℃；固化时间：8Hrs芯片后固化的要求主要涉及温度、时间、气氛控制及材料特性等方面，以确保封装过程中的粘接剂（如环氧树脂、导电胶等）完全固化，从而保障芯片的机械强度和电气性能。关键要求总结如下：‌温度准确控制‌：固化温度通常在120–180°C范围内，需根据材料类型调整；温度过高易引发胶层应力开裂，过低则导致固化不完全，影响粘接强度。例如，环氧树脂粘接温度需匹配其热稳定性上限，而塑封料固化常设为175°C以触发交联反应‌‌时间优化匹配‌：固化时间需要与温度协同，时间不足会降低胶层机械强度（如环氧树脂需充分固化以抵抗后续工艺应力），时间过长则增加能耗和热损伤风险；典型时间范围从数分钟到30分钟不等，需通过实验确定优值‌‌气氛与压力管理‌：惰性气氛（如N₂）可防止氧化污染，真空环境能减少气泡生成，确保胶层致密性；部分工艺（如塑封或共晶焊接）需施加5–20 MPa压力，以促进材料流动和界面结合‌‌材料性能适配‌：选用低热膨胀系数（CTE）材料（如改性环氧树脂）以减少热应力，同时要求高导热性（如银浆粘接）以改善散热；材料需通过流变特性测试，保证固化后形态稳定且无边缘溢胶‌‌工艺参数监控‌：需实时检测固化终点（如通过热分析仪控制残留溶剂<5%），并优化温度曲线（包括预热、峰值和冷却阶段）以匹配材料反应动力学，避免固化收缩或电性能下降

4.5电镀

芯片引脚电镀工艺的核心目标是增强引脚的抗腐蚀性、可焊性，并满足表面贴装(SMT)制程和环保要求（如RoHS无铅标准）‌1.‌除渣(Deflash)工艺要求‌在电镀前需要完全去除塑封残渣（毛边），以避免干扰电气连接或引发焊接不良‌‌操作方法‌：采用高压纯水喷头（压力约250 kg/cm²）对封装表面及引线框架边缘进行全角度冲刷‌‌关键控制点‌：喷头角度与路径需准确编程，确保无残留区域。水压稳定性：压力不足导致清洁不完全，过高则损伤封装体或引线纯水过滤与回收：防止杂质二次污染‌2.‌电镀工艺要求‌电镀阶段在引脚表面沉积金属层（通常为无铅纯锡），确保引脚性能达标‌流程包括化学清洗和电解沉积：化学清洗‌：去除引脚表面氧化层、油污及微尘，激活金属表面以提高镀层附着力‌电解沉积‌：①电镀液含锡离子，通电后锡从阳级迁移至阴级（引脚），形成均匀保护层‌；②添加剂调控‌：使用加速剂、抑制剂和整平剂优化填充效果，防止空洞或粗糙‌

4.6切筋/成型

切筋：将一整条框架切割成单独Unit（散粒）的过程。成型：对切筋后的产品进行引脚成型，达到工艺需求的形状，并放置Tube或者Tray盘中，或以散料流入下一工序；

如图框架切筋后，可通过成型冲压，成为三种不同的形态，例如海鸥脚、直插式、SMA式抱脚式。

4.7结尾测试

直接上图，毕竟之前写过我的来时路！！！

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