半導體封裝領域的常見專業術語

一、封裝類型詳解

1. DIP (Dual In-line Package) - 雙列直插封裝

• 特點：引腳從封裝兩側伸出，呈兩排平行排列，可直接插入PCB孔中

• 優點：易于手工焊接和更換，機械強度高

• 缺點：體積大，不適合高密度裝配

• 應用：早期微處理器、存儲器，現多用于原型開發

• 特點：引腳從兩側伸出并向外彎曲，貼裝在PCB表面

• 引腳間距：典型1.27mm

• 優點：比DIP體積小50-70%，適合自動化生產

• 應用：模擬IC、小規模數字IC

• 特點：四邊都有引腳，呈鷗翼型向外伸展

• 引腳數：32-304不等

• 引腳間距：0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm

• 應用：微控制器、DSP、FPGA

• 特點：引腳在封裝底部，四周有裸露焊盤

• 優點：體積小、散熱好、電氣性能優良

• 中心焊盤：通常有大面積散熱焊盤

• 應用：射頻IC、電源管理IC

• 特點：底部布滿焊球，呈陣列排布

• 焊球間距：1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm等

• 優點：I/O密度高、電氣性能好、散熱性能好

• 缺點：需要專業設備焊接和檢測

• 應用：CPU、GPU、FPGA、大規模ASIC

• 定義：封裝尺寸不超過芯片面積的1.2倍

• 特點：接近芯片實際大小

• 優點：最小化封裝體積，優化電氣性能

• 應用：手機、可穿戴設備等空間受限產品

• 特點：在晶圓狀態完成封裝，封裝等于芯片大小

• 工藝：重布線→焊球植球→切割

• 優點：最小尺寸、最短互連、批量生產

• 應用：手機射頻開關、電源管理IC

• 概念：將多個芯片、被動元件集成在一個封裝內

• 優點：縮小體積、縮短互連、提高性能

• 技術：可結合引線鍵合、倒裝、TSV等技術

• 應用：手機、物聯網模塊

• 結構：上下兩個封裝垂直堆疊

• 典型組合：上層Memory + 下層Logic

• 優點：節省PCB面積、縮短信號路徑

• 應用：智能手機AP+DRAM組合

• 特點：芯片倒裝連接到基板，底部BGA焊球

• 優點：最短互連路徑、最佳電氣性能、良好散熱

• 應用：高性能CPU、GPU、AI芯片

• 定義：將芯片固定到引線框架或基板上的工藝

• 材料：導電膠（銀膠）、絕緣膠、焊料、DAF(Die Attach Film)

• 要求：良好的粘接強度、導熱性、應力緩沖

• 設備：Die Bonder

• 定義：用金屬線連接芯片焊盤與封裝引腳

• 材料：金線(15-50μm)、銅線、鋁線

• 方法：球焊、楔焊

• 參數：鍵合力、超聲功率、溫度、時間

• 原理：芯片正面朝下，通過凸點直接連接基板

• 凸點類型：焊料凸點、銅柱凸點、金凸點

• 優勢：最短互連、高I/O密度、良好散熱

• 挑戰：CTE匹配、底部填充工藝

• 目的：保護芯片和鍵合線免受機械損傷和環境影響

• 工藝：Transfer Molding（傳遞模塑）、Compression Molding（壓縮模塑）

• 溫度：175°C左右

• 關鍵：避免金線變形、減少應力

• 材料：銅合金（C194、C7025）、Alloy42

• 工藝：沖壓或蝕刻

• 表面處理：鍍銀、鍍NiPdAu、鍍錫

• 作用：支撐芯片、電氣連接、散熱

• 類型：

• • 有機基板：BT樹脂、FR4

  • 陶瓷基板：氧化鋁、氮化鋁

  • 金屬基板：鋁基、銅基

• 層數：2層到16層以上

• 功能：電氣互連、機械支撐、散熱

• 目的：增強倒裝芯片焊點可靠性

• 材料：環氧樹脂+填料

• 工藝：毛細管流動、預成型、模塑底充

• 作用：應力緩沖、防潮、增強結合力

• 方法：機械切割、激光切割、等離子切割

• 刀片：金剛石刀片，厚度20-35μm

• 要求：避免崩邊、裂紋、污染

• 新技術：Stealth Dicing（隱形切割）

• 材料：

• • 有鉛：Sn63Pb37

  • 無鉛：SAC305(Sn96.5Ag3.0Cu0.5)、SAC405

• 直徑：0.1mm-0.76mm

• 工藝：植球、印刷、電鍍

• 檢驗：共面性、球徑、缺失

• 溫度曲線：預熱→保溫→回流→冷卻

• 峰值溫度：有鉛220°C，無鉛250°C

• 氣氛：氮氣保護減少氧化

• 關鍵：防止溫度沖擊、控制升溫速率

• 成分：環氧樹脂+固化劑+填料(二氧化硅)+添加劑

• 特性：低應力、低吸濕、高玻璃化溫度(Tg)

• 填料含量：85-92%

• 發展趨勢：Green EMC(無鹵無銻)

• 類型：

• • 導電膠：銀填充環氧膠

  • 絕緣膠：純環氧膠

  • 焊料：AuSn、SnAgCu

• 性能要求：低應力、高導熱、長期可靠性

• 作用：保護PCB線路、防止焊接短路

• 顏色：綠色最常見，也有黑、白、藍、紅等

• 工藝：絲印、光成像

• 厚度：20-30μm

• 類型：導熱膏、導熱墊、相變材料、液態金屬

• 導熱系數：1-10 W/m·K不等

• 應用：芯片與散熱器之間

• 要求：低熱阻、長期穩定性

• 結構：銅柱+焊帽(SnAg)

• 高度：40-100μm

• 優點：更細間距、更好電氣性能、電遷移抗性

• 應用：先進CPU、GPU倒裝封裝

• 功能：重新布局I/O位置，實現扇入/扇出

• 材料：銅線路+聚酰亞胺絕緣層

• 線寬/間距：2-20μm

• 應用：WLCSP、Fanout封裝

• 定義：貫穿硅片的垂直電氣連接

• 直徑：5-50μm

• 深寬比：10:1到20:1

• 應用：3D IC、CMOS圖像傳感器、HBM

• 材料：硅、玻璃、有機材料

• 功能：連接不同芯片，實現高密度互連

• 特點：含有TSV和RDL

• 應用：2.5D封裝、異構集成

• 等級：MSL1(無限期)到MSL6(必須6小時內使用)

• 標準：J-STD-020

• 存儲：MSL2以上需要干燥包裝

• 烘烤：超期需要125°C烘烤去濕

• 定義：材料界面分離

• 位置：芯片/EMC、EMC/引線框架、EMC/基板

• 原因：濕氣、熱應力、污染

• 檢測：SAT(超聲掃描)

• 原因：塑封時樹脂流動造成金線移位

• 后果：短路、斷路

• 預防：優化金線弧度、控制塑封參數

• 標準：偏移量 <金線間距的1 < pan>

• 類型：正面裂紋、背面裂紋、邊緣裂紋

• 原因：機械應力、熱應力、ESD

• 檢測：光學顯微鏡、SAT

• 影響：功能失效、可靠性降低

• 質量指標：潤濕角度、填充高度、IMC厚度

• 缺陷類型：冷焊、虛焊、枕頭效應、空洞

• 可靠性：溫度循環、跌落測試

• 失效模式：疲勞裂紋、脆性斷裂

• θJA：結到環境熱阻(°C/W)

• θJC：結到殼熱阻(°C/W)

• θJB：結到板熱阻(°C/W)

• 測量標準：JEDEC JESD51系列

• 應用：計算結溫，評估散熱方案

• 單位：ppm/°C

• 典型值：

• • 硅：2.6 ppm/°C

  • 銅：17 ppm/°C

  • FR4：15-17 ppm/°C

  • EMC：8-20 ppm/°C

• 影響：CTE失配導致應力和翹曲

• 位置：焊點、底充、貼片膠

• 標準：一般要求<25%焊點面積

• 原因：助焊劑揮發、濕氣、工藝控制

• 檢測：X-ray檢查

• 定義：相鄰引腳或焊球中心距離

• 趨勢：1.27mm→1.0mm→0.8mm→0.5mm→0.4mm→更細

• 挑戰：PCB加工能力、焊接工藝

• 影響：決定封裝I/O密度

• 定義：BGA/CSP封裝底部到PCB距離

• 典型值：0.1-0.5mm

• 影響：底充工藝、清洗、檢查

• 趨勢：越來越低，挑戰增大

• 表示：長×寬×高(mm)

• 公差：±0.1-0.2mm

• 趨勢：持續小型化

• 標準：JEDEC定義標準尺寸

• 表示：長×寬(mm或mil)

• 趨勢：工藝進步使芯片面積縮小

• Pad Pitch：焊盤間距，影響封裝選擇

• Scribe Line：切割道寬度，60-120μm

• 2.5D：芯片并排放置在interposer上

• 3D：芯片垂直堆疊，通過TSV連接

• 優勢：高帶寬、低功耗、小尺寸

• 挑戰：散熱、測試、成本

• FOWLP：扇出晶圓級封裝

• FOPLP：扇出面板級封裝

• 特點：RDL延伸到芯片外部

• 優勢：無需基板、設計靈活

• 概念：芯片嵌入PCB或基板內部

• 優點：極短互連、良好屏蔽、節省空間

• 工藝：激光開槽、芯片埋入、層壓

• 應用：高頻模塊、功率模塊

• 定義：集成不同工藝、功能、材料的芯片

• 例子：Logic + Memory + RF + MEMS

• 驅動力：摩爾定律放緩、系統需求

• 技術：Chiplet、3D集成、SiP

• 概念：將大芯片分解為多個小芯片

• 優勢：提高良率、設計復用、混合工藝

• 互連：UCIe等標準化接口

• 趨勢：未來主流架構之一

作為FAE新人，建議您：

1. 建立知識體系：將這些術語按照邏輯關系整理成思維導圖

2. 理論聯系實際：收集各種封裝樣品，對照學習

3. 關注應用場景：了解不同封裝在實際產品中的應用

4. 持續更新知識：封裝技術發展迅速，保持學習

5. 積累案例經驗：記錄遇到的問題和解決方案

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