超越摩尔之路——sip简介
根据国际半导体路线组织(itrs)的定义:sip为将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件,以及诸如mems或者光学器件等其他器件优先组装到一起,实现一定功能的单个标准封装件,形成一个系统或者子系统。
从架构上来讲,sip(system in a package系统级封装)是将多种功能芯片,包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内,从而实现一个基本完整的功能。与soc(片上系统)相对应。不同的是系统级封装是采用不同芯片进行并排或叠加的封装方式,而soc则是高度集成的芯片产品。
▲sip 封装分类
1.1. more moore vs more than moore——soc与sip之比较
sip是超越摩尔定律下的重要实现路径。众所周知的摩尔定律发展到现阶段,何去何从?行业内有两条路径:一是继续按照摩尔定律往下发展,走这条路径的产品有cpu、内存、逻辑器件等,这些产品占整个市场的50%。另外就是超越摩尔定律的more than moore路线,芯片发展从一味追求功耗下降及性能提升方面,转向更加务实的满足市场的需求。这方面的产品包括了模拟/rf器件,无源器件、电源管理器件等,大约占到了剩下的那50%市场。
针对这两条路径,分别诞生了两种产品:soc与sip。soc是摩尔定律继续往下走下的产物,而sip则是实现超越摩尔定律的重要路径。两者都是实现在芯片层面上实现小型化和微型化系统的产物。
soc与sip是极为相似,两者均将一个包含逻辑组件、内存组件,甚至包含被动组件的系统,整合在一个单位中。soc是从设计的角度出发,是将系统所需的组件高度集成到一块芯片上。sip是从封装的立场出发,对不同芯片进行并排或叠加的封装方式,将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件,以及诸如mems或者光学器件等其他器件优先组装到一起,实现一定功能的单个标准封装件。
从集成度而言,一般情况下,soc只集成ap之类的逻辑系统,而sip集成了ap mobile? ddr,某种程度上说sip=soc ddr,随着将来集成度越来越高,emmc也很有可能会集成到sip中。
从封装发展的角度来看,因电子产品在体积、处理速度或电性特性各方面的需求考量下,soc曾经被确立为未来电子产品设计的关键与发展方向。但随着近年来soc生产成本越来越高,频频遭遇技术障碍,造成soc的发展面临瓶颈,进而使sip的发展越来越被业界重视。
1.2. sip——超越摩尔定律的必然选择路径
摩尔定律确保了芯片性能的不断提升。众所周知,摩尔定律是半导体行业发展的“圣经”。在硅基半导体上,每18个月实现晶体管的特征尺寸缩小一半,性能提升一倍。在性能提升的同时,带来成本的下降,这使得半导体厂商有足够的动力去实现半导体特征尺寸的缩小。这其中,处理器芯片和存储芯片是最遵从摩尔定律的两类芯片。以intel为例,每一代的产品完美地遵循摩尔定律。在芯片层面上,摩尔定律促进了性能的不断往前推进。
pcb板并不遵从摩尔定律,是整个系统性能提升的瓶颈。与芯片规模不断缩小相对应的是,pcb板这些年并没有发生太大变化。举例而言,pcb主板的标准最小线宽从十年前就是3 mil(大约75 um),到今天还是3 mil,几乎没有进步。毕竟,pcb并不遵从摩尔定律。因为pcb的限制,使得整个系统的性能提升遇到了瓶颈。比如,由于pcb线宽都没变化,所以处理器和内存之间的连线密度也保持不变。换句话说,在处理器和内存封装大小不大变的情况下,处理器和内存之间的连线数量不会显著变化。而内存的带宽等于内存接口位宽 乘以内存接口操作频率。内存输出位宽等于处理器和内存之间的连线数量,在十年间受到pcb板工艺的限制一直是64bit没有发生变化。所以想提升内存带宽只有提高内存接口操作频率。这就限制了整个系统的性能提升。
sip是解决系统桎梏的胜负手。把多个半导体芯片和无源器件封装在同一个芯片内,组成一个系统级的芯片,而不再用pcb板来作为承载芯片连接之间的载体,可以解决因为pcb自身的先天不足带来系统性能遇到瓶颈的问题。以处理器和存储芯片举例,因为系统级封装内部走线的密度可以远高于pcb走线密度,从而解决pcb线宽带来的系统瓶颈。举例而言,因为存储器芯片和处理器芯片可以通过穿孔的方式连接在一起,不再受pcb线宽的限制,从而可以实现数据带宽在接口带宽上的提升。
我们认为,sip不仅是简单地将芯片集成在一起。sip还具有开发周期短;功能更多;功耗更低,性能更优良、成本价格更低,体积更小,质量更轻等优点,总结如下:
sip工艺分析
sip 封装制程按照芯片与基板的连接方式可分为引线键合封装和倒装焊两种。
2.1.引线键合封装工艺
引线键合封装工艺主要流程如下:
圆片→圆片减薄→圆片切割→芯片粘结→引线键合→等离子清洗→液态密封剂灌封→装配焊料球→回流焊→表面打标→分离→最终检查→测试→包装。
圆片减薄
圆片减薄是指从圆片背面采用机械或化学机械(cmp)方式进行研磨,将圆片减薄到适合封装的程度。由于圆片的尺寸越来越大,为了增加圆片的机械强度,防止在加工过程中发生变形、开裂,其厚度也一直在增加。但是随着系统朝轻薄短小的方向发展,芯片封装后模块的厚度变得越来越薄,因此在封装之前一定要将圆片的厚度减薄到可以接受的程度,以满足芯片装配的要求。
圆片切割
圆片减薄后,可以进行划片。较老式的划片机是手动操作的,现在一般的划片机都已实现全自动化。无论是部分划线还是完全分割硅片,目前均采用锯刀,因为它划出的边缘整齐,很少有碎屑和裂口产生。
芯片粘结
已切割下来的芯片要贴装到框架的中间焊盘上。焊盘的尺寸要和芯片大小相匹配,若焊盘尺寸太大,则会导致引线跨度太大,在转移成型过程中会由于流动产生的应力而造成引线弯曲及芯片位移现象。贴装的方式可以是用软焊料(指 pb-sn 合金,尤其是含 sn 的合金)、au-si 低共熔合金等焊接到基板上,在塑料封装中最常用的方法是使用聚合物粘结剂粘贴到金属框架上。
引线键合
在塑料封装中使用的引线主要是金线,其直径一般为0.025mm~0.032mm。引线的长度常在1.5mm~3mm之间,而弧圈的高度可比芯片所在平面高 0.75mm。
键合技术有热压焊、热超声焊等。这些技术优点是容易形成球形(即焊球技术),并防止金线氧化。为了降低成本,也在研究用其他金属丝,如铝、铜、银、钯等来替代金丝键合。热压焊的条件是两种金属表面紧紧接触,控制时间、温度、压力,使得两种金属发生连接。表面粗糙(不平整)、有氧化层形成或是有化学沾污、吸潮等都会影响到键合效果,降低键合强度。热压焊的温度在 300℃~400℃,时间一般为 40ms(通常,加上寻找键合位置等程序,键合速度是每秒二线)。超声焊的优点是可避免高温,因为它用20khz~60khz的超声振动提供焊接所需的能量,所以焊接温度可以降低一些。将热和超声能量同时用于键合,就是所谓的热超声焊。与热压焊相比,热超声焊最大的优点是将键合温度从 350℃降到250℃左右(也有人认为可以用100℃~150℃的条件),这可以大大降低在铝焊盘上形成 au-al 金属间化合物的可能性,延长器件寿命,同时降低了电路参数的漂移。在引线键合方面的改进主要是因为需要越来越薄的封装,有些超薄封装的厚度仅有0.4mm 左右。所以引线环(loop)从一般的200 μ m~300 μ m减小到100μm~125μm,这样引线张力就很大,绷得很紧。另外,在基片上的引线焊盘外围通常有两条环状电源 / 地线,键合时要防止金线与其短路,其最小间隙必须>625 μ m,要求键合引线必须具有高的线性度和良好的弧形。
等离子清洗
清洗的重要作用之一是提高膜的附着力,如在si 衬底上沉积 au 膜,经 ar 等离子体处理掉表面的碳氢化合物和其他污染物,明显改善了 au 的附着力。等离子体处理后的基体表面,会留下一层含氟化物的灰色物质,可用溶液去掉。同时清洗也有利于改善表面黏着性和润湿性。
液态密封剂灌封
将已贴装好芯片并完成引线键合的框架带置于模具中,将塑封料的预成型块在预热炉中加热(预热温度在 90℃~95℃之间),然后放进转移成型机的转移罐中。在转移成型活塞的压力之下,塑封料被挤压到浇道中,并经过浇口注入模腔(在整个过程中,模具温度保持在 170℃~175℃左右)。塑封料在模具中快速固化,经过一段时间的保压,使得模块达到一定的硬度,然后用顶杆顶出模块,成型过程就完成了。对于大多数塑封料来说,在模具中保压几分钟后,模块的硬度足可以达到允许顶出的程度,但是聚合物的固化(聚合)并未全部完成。由于材料的聚合度(固化程度)强烈影响材料的玻璃化转变温度及热应力,所以促使材料全部固化以达到一个稳定的状态,对于提高器件可靠性是十分重要的,后固化就是为了提高塑封料的聚合度而必需的工艺步骤,一般后固化条件为 170℃~175℃,2h~4h。
液态密封剂灌封
目前业内采用的植球方法有两种:“锡膏” “锡球”和“助焊膏” “锡球”。“锡膏” “锡球”植球方法是业界公认的最好标准的植球法,用这种方法植出的球焊接性好、光泽好,熔锡过程不会出现焊球偏置现象,较易控制,具体做法就是先把锡膏印刷到 bga 的焊盘上,再用植球机或丝网印刷在上面加上一定大小的锡球,这时锡膏起的作用就是粘住锡球,并在加温的时候让锡球的接触面更大,使锡球的受热更快更全面,使锡球熔锡后与焊盘焊接性更好并减少虚焊的可能。
表面打标
打标就是在封装模块的顶表面印上去不掉的、字迹清楚的字母和标识,包括制造商的信息、国家、器件代码等,主要是为了识别并可跟踪。打码的方法有多种,其中最常用的是印码方法,而它又包括油墨印码和激光印码二种。
分离
为了提高生产效率和节约材料,大多数 sip 的组装工作都是以阵列组合的方式进行,在完成模塑与测试工序以后进行划分,分割成为单个的器件。划分分割可以采用锯开或者冲压工艺,锯开工艺灵活性比较强,也不需要多少专用工具,冲压工艺则生产效率比较高、成本较低,但是需要使用专门的工具。
2.2.倒装焊工艺
和引线键合工艺相比较倒装焊工艺具有以下几个优点:
(1)倒装焊技术克服了引线键合焊盘中心距极限的问题;
(2)在芯片的电源 /地线分布设计上给电子设计师提供了更多的便利;
(3)通过缩短互联长度,减小 rc 延迟,为高频率、大功率器件提供更完善的信号;
(4)热性能优良,芯片背面可安装散热器;
(5)可靠性高,由于芯片下填料的作用,使封装抗疲劳寿命增强;
(6)便于返修。
以下是倒装焊的工艺流程(与引线键合相同的工序部分不再进行单独说明):圆片→焊盘再分布→圆片减薄、制作凸点→圆片切割→倒装键合、下填充→包封→装配焊料球→回流焊→表面打标→分离→最终检查→测试→包装。
焊盘再分布
为了增加引线间距并满足倒装焊工艺的要求,需要对芯片的引线进行再分布。
制作凸点
焊盘再分布完成之后,需要在芯片上的焊盘添加凸点,焊料凸点制作技术可采用电镀法、化学镀法、蒸发法、置球法和焊膏印刷法。目前仍以电镀法最为广泛,其次是焊膏印刷法。
倒装键合、下填充
在整个芯片键合表面按栅阵形状布置好焊料凸点后,芯片以倒扣方式安装在封装基板上,通过凸点与基板上的焊盘实现电气连接,取代了wb和tab 在周边布置端子的连接方式。倒装键合完毕后,在芯片与基板间用环氧树脂进行填充,可以减少施加在凸点上的热应力和机械应力,比不进行填充的可靠性提高了1到2个数量级。
sip——为应用而生
3.1.主要应用领域
sip的应用非常广泛,主要包括:无线通讯、汽车电子、医疗电子、计算机、军用电子等。
应用最为广泛的无线通讯领域。sip在无线通信领域的应用最早,也是应用最为广泛的领域。在无线通讯领域,对于功能传输效率、噪声、体积、重量以及成本等多方面要求越来越高,迫使无线通讯向低成本、便携式、多功能和高性能等方向发展。sip是理想的爱游戏平台的解决方案,综合了现有的芯核资源和半导体生产工艺的优势,降低成本,缩短上市时间,同时克服了soc中诸如工艺兼容、信号混合、噪声干扰、电磁干扰等难度。手机中的射频功放,集成了频功放、功率控制及收发转换开关等功能,完整的在sip中得到了解决。
汽车电子是sip的重要应用场景。汽车电子里的sip应用正在逐渐增加。以发动机控制单元(ecu)举例,ecu由微处理器(cpu)、存储器(rom、ram)、输入/输出接口(i/o)、模数转换器(a/d)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。各类型的芯片之间工艺不同,目前较多采用sip的方式将芯片整合在一起成为完整的控制系统。另外,汽车防抱死系统(abs)、燃油喷射控制系统、安全气囊电子系统、方向盘控制系统、轮胎低气压报警系统等各个单元,采用sip的形式也在不断增多。此外,sip技术在快速增长的车载办公系统和娱乐系统中也获得了成功的应用。
医疗电子需要可靠性和小尺寸相结合,同时兼具功能性和寿命。在该领域的典型应用为可植入式电子医疗器件,比如胶囊式内窥镜。内窥镜由光学镜头、图像处理芯片、射频信号发射器、天线、电池等组成。其中图像处理芯片属于数字芯片、射频信号发射器则为模拟芯片、天线则为无源器件。将这些器件集中封装在一个sip之内,可以完美地解决性能和小型化的要求。
sip在计算机领域的应用主要来自于将处理器和存储器集成在一起。以gpu举例,通常包括图形计算芯片和sdram。而两者的封装方式并不相同。图形计算方面都采用标准的塑封焊球阵列多芯片组件方式封装,而这种方式对于sdram并不适合。因此需要将两种类型的芯片分别封装之后,再以sip的形式封装在一起。
sip在其他消费类电子中也有很多应用。这其中包括了isp(图像处理芯片)、蓝牙芯片等。isp是数码相机、扫描仪、摄像头、玩具等电子产品的核心器件,其通过光电转换,将光学信号转换成数字信号,然后实现图像的处理、显示和存储。图像传感器包括一系列不同类型的元器件,如ccd、coms图像传感器、接触图像传感器、电荷载入器件、光学二极管阵列、非晶硅传感器等,sip技术无疑是一种理想的封装技术爱游戏平台的解决方案。
蓝牙系统一般由无线部分、链路控制部分、链路管理支持部分和主终端接口组成,sip技术可以使蓝牙做得越来越小迎合了市场的需求,从而大力推动了蓝牙技术的应用。sip完成了在一个超小型封装内集成了蓝牙无线技术功能所需的全部原件(无线电、基带处理器、rom、滤波器及其他分立元件)。
军事电子产品具有高性能、小型化、多品种和小批量等特点,sip技术顺应了军事电子的应用需求,因此在这一技术领域具有广泛的应用市场和发展前景。sip产品涉及卫星、运载火箭、飞机、导弹、雷达、巨型计算机等军事装备,最具典型性的应用产品是各种频段的收发组件。
3.2.sip——为智能手机量身定制
手机轻薄化带来sip需求增长。手机是sip封装最大的市场。随着智能手机越做越轻薄,对于sip的需求自然水涨船高。从2011-2015,各个品牌的手机厚度都在不断缩减。轻薄化对组装部件的厚度自然有越来越高的要求。以iphone 6s为例,已大幅缩减pcb的使用量,很多芯片元件都会做到sip模块里,而到了iphone8,有可能是苹果第一款全机采用sip的手机。这意味着,iphone8一方面可以做得更加轻薄,另一方面会有更多的空间容纳其他功能模块,比如说更强大的摄像头、扬声器,以及电池。
从苹果产品看sip应用。苹果是坚定看好sip应用的公司,苹果在之前apple watch上就已经使用了sip封装。
除了手表以外,苹果手机中使用sip的颗数也在逐渐增多。列举有:触控芯片,指纹识别芯片,rfpa等。
触控芯片。在iphone6中,触控芯片有两颗,分别由broadcom和ti提供,而在6s中,将这两颗封在了同一个package内,实现了sip的封装。而未来会进一步将tddi整个都封装在一起。iphone6s中展示了新一代的3d touch技术。触控感应检测可以穿透绝缘材料外壳,通过检测人体手指带来的电压变化,判断出人体手指的触摸动作,从而实现不同的功能。而触控芯片就是要采集接触点的电压值,将这些电极电压信号经过处理转换成坐标信号,并根据坐标信号控制手机做出相应功能的反应,从而实现其控制功能。3d touch的出现,对触控模组的处理能力和性能提出了更高的要求,其复杂结构要求触控芯片采用sip组装,触觉反馈功能加强其操作友好性。
指纹识别同样采用了sip封装。将传感器和控制芯片封装在一起,从iphone 5开始,就采取了相类似的技术。
rfpa模块。手机中的rfpa是最常用sip形式的。iphone 6s也同样不例外,在iphone 6s中,有多颗rfpa芯片,都是采用了sip。
按照苹果的习惯,所有应用成熟的技术会传给下一代,我们判断,即将问世的苹果iphone7会更多地采取sip技术,而未来的iphone7s、iphone8会更全面,更多程度的利用sip技术,来实现内部空间的压缩。
快速增长的sip市场
4.1.市场规模&渗透率迅速提升
2013-2016sip市场cagr=15%。2014年全球sip产值约为48.43亿美元,较2013年成长12.4%左右;2015年在智慧型手机仍持续成长,以及apple watch等穿戴式产品问世下,全球sip产值估计达到55.33亿美元,较2014年成长14.3%。
2016年,虽然智慧型手机可能逐步迈入成熟期阶段,难有大幅成长的表现,但sip在应用越趋普及的趋势下,仍可呈现成长趋势,因此,预估2016年全球sip产值仍将可较2015年成长17.4%,来到64.94亿美元。
市场渗透率将迅速提升。我们预计,sip在智能手机中的渗透率将从2016年的10%迅速提升到2018年的40%。在轻薄化趋势已经确定的情况下,能完美实现轻薄化要求的sip理应会得到更多的应用。不止是苹果,我们预计国内智能手机厂商也会迅速跟进。此外,渗透率提升不单是采用sip的智能手机会增多,在智能手机中使用的sip的颗数也会增加。两个效应叠加驱使sip的增量市场迅速扩大。
我们测算sip在智能手机市场未来三年内的市场规模。假设sip的单价每年降价10%,智能手机出货量年增3%。可以看到,sip在智能手机中的新增市场规模cagr=192%,非常可观。
4.2.从制造到封测——逐渐融合的sip产业链
从产业链的变革、产业格局的变化来看,今后电子产业链将不再只是传统的垂直式链条:终端设备厂商——ic设计公司——封测厂商、foundry厂、ip设计公司,产品的设计将同时调动封装厂商、基板厂商、材料厂、ic设计公司、系统厂商、foundry厂、器件厂商(如tdk、村田)、存储大厂(如三星)等彼此交叉协作,共同实现产业升级。未来系统将带动封装业进一步发展,反之高端封装也将推动系统终端繁荣。未来系统厂商与封装厂的直接对接将会越来越多,而ic设计公司则将可能向ip设计或者直接出售晶圆两个方向去发展。
近年来,部分晶圆代工厂也在客户一次购足的服务需求下(turnkey service),开始扩展业务至下游封测端,以发展sip等先进封装技术来打造一条龙服务模式,满足上游ic设计厂或系统厂。然而,晶圆代工厂发展sip等先进封装技术,与现有封测厂商间将形成微妙的竞合关系。首先,晶圆代工厂基于晶圆制程优势,拥有发展晶圆级封装技术的基本条件,跨入门槛并不甚高。因此,晶圆代工厂可依产品应用趋势与上游客户需求,在完成晶圆代工相关制程后,持续朝晶圆级封装等后段领域迈进,以完成客户整体需求目标。这对现有封测厂商来说,可能形成一定程度的竞争。
由于封测厂几乎难以向上游跨足晶圆代工领域,而晶圆代工厂却能基于制程技术优势跨足下游封测代工,尤其是在高阶sip领域方面;因此,晶圆代工厂跨入sip封装业务,将与封测厂从单纯上下游合作关系,转向微妙的竞合关系。
封测厂一方面可朝差异化发展以区隔市场,另一方面也可选择与晶圆代工厂进行技术合作,或是以技术授权等方式,搭配封测厂庞大的产能基础进行接单量产,共同扩大市场。此外,晶圆代工厂所发展的高阶异质封装,其部份制程步骤仍须专业封测厂以现有技术协助完成,因此双方仍有合作立基点。
4.3.sip行业标的
日月光 环旭电子:
全球主要封测大厂中,日月光早在2010年便购并电子代工服务厂(ems)--环旭电子,以本身封装技术搭配环电在模组设计与系统整合实力,发展sip技术。使得日月光在sip技术领域维持领先地位,并能够陆续获得手机大厂苹果的订单,如wi-fi、处理器、指纹辨识、压力触控、mems等模组,为日月光带来后续成长动力。
此外,日月光也与dram制造大厂华亚科策略联盟,共同发展sip范畴的tsv 2.5d ic技术;由华亚科提供日月光硅中介层(silicon interposer)的硅晶圆生产制造,结合日月光在高阶封测的制程能力,扩大日月光现有封装产品线。
不仅如此,日月光也与日本基板厂商tdk合作,成立子公司日月阳,生产集成电路内埋式基板,可将更多的感测器与射频元件等晶片整合在尺寸更小的基板上,让sip电源耗能降低,体积更小,以适应可穿戴装置与物联网的需求。?
日月光今年主要成长动力将来自于sip,1h2016 sip营收已近20亿美元,预期未来5-10年,sip会是公司持续增长的动力。日月光旗下的环旭电子继拿下a公司的穿戴式手表sip大单之后,也再拿下第二家美系大厂智慧手表sip订单,预定明年出货。
安靠:
全球第二大封测厂安靠则是将韩国厂区作为发展sip的主要基地。除了2013
年加码投资韩国,兴建先进厂房与全球研发中心之外;安靠目前sip技术主要应用于影像感测器与动作感测器等产品。?安靠q2 2016财报显示,来自中国中高端智能手机对wlcsp和sip的需求是公司增长的主要动力。
矽品:
全球第三大暨台湾第二大封测厂矽品,则是布局ic整合型sip,以扇出型叠层封装(fo pop)技术为主,其主要应用于智慧型手机,目前与两岸部分手机芯片大厂合作中,2016年可望正式量产。
由于矽品在模组设计与系统整合方面较为欠缺,因此近期积极寻求与ems大厂鸿海策略联盟,以结合该公司在模组设计与系统整合能力,让sip技术领域发展更趋完整。?
长电 星科金朋:
长电是国内少数可以达到国际技术水平的半导体封测企业,2015年携手中芯国际及国家大基金,以7.8亿美元收购新加坡星科金朋,全球排名由第六晋级至第四。公司在sip封装方面具有一定的技术优势,已成功开发了rf-sim;micro sd;usb;fc-bga;lga module等一系列产品。
原本位居全球第四大封测厂的星科金朋也在韩国厂区积极开发sip技术,但因整体营运状况不如前三大厂,因此难以投入大额资本以扩充sip规模。不过,随着江苏长电并购星科金朋而带来资金,将能够结合原本星科金朋的技术,将sip继续做大。长电科技将投入4.75亿美金扩充sip项目,目前星科金朋韩国厂已经正式量产,产能利用率95%以上,主要为a客户供货。我们预计,未来随着a客户bom中sip量的增多,将给公司带来极大弹性。
推荐逻辑
sip代表了行业发展方向。芯片发展从一味追求功耗下降及性能提升(摩尔定律),转向更加务实的满足市场的需求(超越摩尔定律),sip是实现的重要路径。sip从终端电子产品角度出发,不是一味关注芯片本身的性能/功耗,而是实现整个终端电子产品的轻薄短小、多功能、低功耗,在行动装置与穿戴装置等轻巧型产品兴起后,sip需求日益显现。
sip在智能手机里的渗透率在迅速提升。sip市场2013-2015的cagr达到16%,高于智能手机市场7%的cagr。随着智能手机的轻薄化趋势确定,sip的渗透率将迅速提升,预计将从现在的10%到2018年的40%。我们强调,要重视智能手机里的任何一个新变化,在达到40%的渗透率之前,都是值得关注的快速成长期。
从行业配置角度看,sip尚未完全price in,有成长空间。安靠和日月光在q2财报中,不约而同给出环比增长的原因之一来自于sip封装的放量。同时,苹果确定在新机型中使用多颗sip,而国内厂商尚未开始跟上。我们测算2018年潜在的sip增量空间为96亿美元,从行业配置角度看,目前sip的成长尚未被市场充分认识,有足够的上升空间。我们认为,国内的上市公司中,长电科技(收购的星科金朋为a客户提供sip产品)、环旭电子(apple watch sip供应商)将深度受益于sip行业的发展。
来源:smt設備與工藝技術論壇
人工智能赛博物理操作系统
ai-cps os
“人工智能赛博物理操作系统”(新一代技术 商业操作系统“ai-cps os”:云计算 大数据 物联网 区块链 人工智能)分支用来的今天,企业领导者必须了解如何将“技术”全面渗入整个公司、产品等“商业”场景中,利用ai-cps os形成数字化 智能化力量,实现行业的重新布局、企业的重新构建和自我的焕然新生。
ai-cps?os的真正价值并不来自构成技术或功能,而是要以一种传递独特竞争优势的方式将自动化 信息化、智造 产品 服务和数据 分析一体化,这种整合方式能够释放新的业务和运营模式。如果不能实现跨功能的更大规模融合,没有颠覆现状的意愿,这些将不可能实现。
领导者无法依靠某种单一战略方法来应对多维度的数字化变革。面对新一代技术 商业操作系统ai-cps os颠覆性的数字化 智能化力量,领导者必须在行业、企业与个人这三个层面都保持领先地位:
重新行业布局:你的世界观要怎样改变才算足够?你必须对行业典范进行怎样的反思?重新构建企业:你的企业需要做出什么样的变化?你准备如何重新定义你的公司?重新打造自己:你需要成为怎样的人?要重塑自己并在数字化 智能化时代保有领先地位,你必须如何去做?
ai-cps os是数字化智能化创新平台,设计思路是将大数据、物联网、区块链和人工智能等无缝整合在云端,可以帮助企业将创新成果融入自身业务体系,实现各个前沿技术在云端的优势协同。ai-cps os形成的数字化 智能化力量与行业、企业及个人三个层面的交叉,形成了领导力模式,使数字化融入到领导者所在企业与领导方式的核心位置:
精细:这种力量能够使人在更加真实、细致的层面观察与感知现实世界和数字化世界正在发生的一切,进而理解和更加精细地进行产品个性化控制、微观业务场景事件和结果控制。智能:模型随着时间(数据)的变化而变化,整个系统就具备了智能(自学习)的能力。高效:企业需要建立实时或者准实时的数据采集传输、模型预测和响应决策能力,这样智能就从批量性、阶段性的行为变成一个可以实时触达的行为。不确定性:数字化变更颠覆和改变了领导者曾经仰仗的思维方式、结构和实践经验,其结果就是形成了复合不确定性这种颠覆性力量。主要的不确定性蕴含于三个领域:技术、文化、制度。边界模糊:数字世界与现实世界的不断融合成cps不仅让人们所知行业的核心产品、经济学定理和可能性都产生了变化,还模糊了不同行业间的界限。这种效应正在向生态系统、企业、客户、产品快速蔓延。
ai-cps os形成的数字化 智能化力量通过三个方式激发经济增长:
创造虚拟劳动力,承担需要适应性和敏捷性的复杂任务,即“智能自动化”,以区别于传统的自动化爱游戏平台的解决方案;对现有劳动力和实物资产进行有利的补充和提升,提高资本效率;人工智能的普及,将推动多行业的相关创新,开辟崭新的经济增长空间。
给决策制定者和商业领袖的建议:
超越自动化,开启新创新模式:利用具有自主学习和自我控制能力的动态机器智能,为企业创造新商机;迎接新一代信息技术,迎接人工智能:无缝整合人类智慧与机器智能,重新评估未来的知识和技能类型;制定道德规范:切实为人工智能生态系统制定道德准则,并在智能机器的开发过程中确定更加明晰的标准和最佳实践;重视再分配效应:对人工智能可能带来的冲击做好准备,制定战略帮助面临较高失业风险的人群;开发数字化 智能化企业所需新能力:员工团队需要积极掌握判断、沟通及想象力和创造力等人类所特有的重要能力。对于中国企业来说,创造兼具包容性和多样性的文化也非常重要。
子曰:“君子和而不同,小人同而不和。” ?《论语·子路》云计算、大数据、物联网、区块链和 人工智能,像君子一般融合,一起体现科技就是生产力。
如果说上一次哥伦布地理大发现,拓展的是人类的物理空间。那么这一次地理大发现,拓展的就是人们的数字空间。在数学空间,建立新的商业文明,从而发现新的创富模式,为人类社会带来新的财富空间。云计算,大数据、物联网和区块链,是进入这个数字空间的船,而人工智能就是那船上的帆,哥伦布之帆!
新一代技术 商业的人工智能赛博物理操作系统ai-cps os作为新一轮产业变革的核心驱动力,将进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量,并创造新的强大引擎。重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节,形成从宏观到微观各领域的智能化新需求,催生新技术、新产品、新产业、新业态、新模式。引发经济结构重大变革,深刻改变人类生产生活方式和思维模式,实现社会生产力的整体跃升。
产业智能官??ai-cps
用“人工智能赛博物理操作系统”(新一代技术 商业操作系统“ai-cps os”:云计算 大数据 物联网 区块链 人工智能),在场景中构建状态感知-实时分析-自主决策-精准执行-学习提升的认知计算和机器智能;实现产业转型升级、dt驱动业务、价值创新创造的产业互联生态链。
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前言:
随着物联网时代来临,全球终端电子产品渐渐走向多功能整合及低功耗设计,因而使得可将多颗裸晶整合在单一封装中的sip技术日益受到关注。除了既有的封测大厂积极扩大sip制造产能外,晶圆代工业者与ic基板厂也竞相投入此一技术,以满足市场需求。
早前,苹果发布了最新的apple watch手表,里面用到sip封装芯片,从尺寸和性能上为新手表增色不少。而芯片发展从一味追求功耗下降及性能提升(摩尔定律),转向更加务实的满足市场的需求(超越摩尔定律)。
本文从五个方面来剖析sip封装工艺,从而让大家看懂sip封装的真正用途。
一、sip产品封装介绍
什么是sip?
sip模组是一个功能齐全的子系统,它将一个或多个ic芯片及被动元件整合在一个封装中。此ic芯片(采用不同的技术:cmos、bicmos、gaas等)是wire bonding芯片或flipchip芯片,贴装在leadfream、substrate或ltcc基板上。被动元器件如rlc及滤波器(saw/baw/balun等)以分离式被动元件、整合性被动元件或嵌入式被动元件的方式整合在一个模组中。
什么情况下采用sip ?
当产品功能越来越多,同时电路板空间布局受限,无法再设计更多元件和电路时,设计者会将此pcb板功能连带各种有源或无源元件集成在一种ic芯片上,以完成对整个产品的设计,即sip应用。
sip优点
1、尺寸小
在相同的功能上,sip模组将多种芯片集成在一起,相对独立封装的ic更能节省pcb的空间。
2、时间快
sip模组板身是一个系统或子系统,用在更大的系统中,调试阶段能更快的完成预测及预审。
3、成本低
sip模组价格虽比单个零件昂贵,然而pcb空间缩小,低故障率、低测试成本及简化系统设计,使总体成本减少。
4、高生产效率
通过sip里整合分离被动元件,降低不良率,从而提高整体产品的成品率。模组采用高阶的ic封装工艺,减少系统故障率。
5、简化系统设计
sip将复杂的电路融入模组中,降低pcb电路设计的复杂性。sip模组提供快速更换功能,让系统设计人员轻易加入所需功能。
6、简化系统测试
sip模组出货前已经过测试,减少整机系统测试时间。
7、简化物流管理
sip模组能够减少仓库备料的项目及数量,简化生产的步骤。
sip工艺流程划分
sip封装制程按照芯片与基板的连接方式可分为引线键合封装和倒装焊两种。
引线键合封装工艺
倒装焊工艺流程
引线键合封装工艺所需原料和设备
引线封装工艺产品结构
倒装工艺产品结构
sip导入流程
二、sip工艺解析
引线键合封装工艺工序介绍
圆片减薄
为保持一定的可操持性,foundry出来的圆厚度一般在700um左右。封测厂必须将其研磨减薄,才适用于切割、组装,一般需要研磨到200um左右,一些叠die结构的memory封装则需研磨到50um以下。
圆片切割
圆片减薄后,可以进行划片,划片前需要将晶元粘贴在蓝膜上,通过sawwing工序,将wafer切成一个 一个 独立的dice。目前主要有两种方式:刀片切割和激光切割。
芯片粘结
贴装的方式可以是用软焊料(指pb-sn合金,尤其是含sn的合金)、au—si低共熔合金等焊接到基板上,在塑料封装中最常用的方法是使用聚合物粘结剂粘贴到金属框架上。
引线键合
在塑料封装中使用的引线主要是金线,其直径一般0.025mm~0.032mm。引线的长度常在1.5mm~3mm之间,而弧圈的高度可比芯片所在平面高0.75mm。键合技术有热压焊、热超声焊等。
等离子清洗
清洗的重要作用之一是提高膜的附着力。等离子体处理后的基体表面,会留下一层含氯化物的灰色物质,可用溶液去掉。同时清洗也有利于改善表面黏着性。
液态密封剂灌封
将已贴装好芯片并完成引线键合的框架带置于模具中,将塑封料的预成型块在预热炉中加热,并进行注塑。
装配焊料球
目前业内采用的植球方法有两种:“锡膏” “锡球”和“助焊膏” “锡球”。
(1)“锡膏” “锡球”
具体做法就是先把锡膏印刷到bga的焊盘上,再用植球机或丝网印刷在上面加上一定大小的锡球。
(2)“助焊膏” “锡球”
“助焊膏” “锡球”是用助焊膏来代替锡膏的角色。
表面打标
打标就是在封装模块的顶表面印上去不掉的、字迹清楚的字母和标识,包括制造商的信息、国家、器件代码等,主要介绍激光印码。
分离
为了提高生产效率和节约材料,大多数sip的组装工作都是以阵列组合的方式进行,在完成模塑与测试工序以后进行划分,分割成为单个的器件。划分分割主要采用冲压工艺。
测试
它利用测试设备(testing equipment)以及自动分选器(handler),测定封装ic的电气特性,把良品、不良品区分开来;对某些产品,还要根据测试结果进行良品的分级。
测试按功能可分为dc测试(直流特性)、ac测试(交流特性或timing特性)及ft测试(逻辑功能测试)三大类。同时还有一些辅助工序,如bt老化、插入、拔出、实装测试、电容充放电测试等。
包装
主要目的是保证运输过程中的产品安全,及长期存放时的产品可靠性。
对包装材料的强度、重量、温湿度特性、抗静电性能都有一定的要求。主要材料有tray盘,抗静电袋,干燥剂、湿度卡,纸箱等。包装完毕后,直接入库或按照要求装箱后直接发货给客户。
倒装焊封装工艺工序介绍
焊盘再分布
为了增加引线间距并满足倒装焊工艺的要求,需要对芯片的引线进行再分布。
制作凸点
焊盘再分布完成之后,需要在芯片上的焊盘添加凸点,焊料凸点制作技术可采用电镀法、化学镀法、蒸发法、置球法和焊膏印尽4法。目前仍以电镀法最为广泛,其次是焊膏印刷法。
电镀法添加焊料凸点的工艺流程
印刷法添加焊料凸点的工艺流程
倒装键合、下填充
在整个芯片键合表面按栅阵形状布置好焊料凸点后,芯片以倒扣方式安装在封装基板上,通过凸点与基板上的焊盘实现电气连接,取代了wb和tab在周边布置端子的连接方式。倒装键合完毕后,在芯片与基板间用环氧树脂进行填充,可以减少施加在凸点上的热应力和机械应力,比不进行填充的可靠性提高了l到2个数量级。
其他工序与引线键合工艺工序一致
三、smt生产工艺挑战
元件小型化
0201 chip元件逐步淘汰
随着产品集成化程度越来越高,产品小型化趋势不可避免,因此0201元件在芯片级制造领域受到微型化发展趋势,将被逐步淘汰。
01005 chip元件普及
随着苹果i-watch的面世,sip的空间设计受到挑战,伴随苹果,三星等移动设备的高标要求,01005 chip元件开始普遍应用在芯片级制造领域。
公制0201 chip元件开始推广
sip工艺的发展,要求元件板身必须小型化,随着集成的功能越来越多,pcb承载的功能将逐步转移到sip芯片上,这就要求sip在满足功能的前提下,还能降尺寸控制在合理范围,由此催生出0201元件的推广与应用。
元件密集化
chip元件密集化
随着sip元件的推广,sip封装所需元件数量和种类越来越多,在尺寸受限或不变的前提下,要求单位面积内元件密集程度必须增加。
贴片精度高精化
sip板身元件尺寸小,密度高,数量多,传统贴片机配置难以满足其贴片要求,因此需要精度更高的贴片设备,才能满足其工艺要求。
工艺要求越来越趋于极限化
sip工艺板身就是系统集成化的结晶,但是随着元件小型化和布局的密集化程度越来越高,势必度传统工艺提出挑战,印刷,贴片,回流面临前所未有的工艺挑战,因此需要工艺管控界限向着6 sigma靠近,以提高良率。
异形元件处理
socket / 层叠型等异形元件
因便携式产品的不断发展,功能集成越来越多,势必要求在原sip工艺基础上,增加更多功能模块,传统的电容电阻已无法满足多功能集成化要求,因此需要引入异形元件进行扩展,因此如何在精密化的集成基板上,进行异形元件的贴装,给工艺带来不小挑战,这就要求设备精度高,稳定性好,处理更智能化方可满足。
成本
前期投入大,回报周期长,工艺复杂,人工成本高,产品良率低,耗损大。
需要大型,稳定,利润率较大的项目方能支撑sip技术的持续运行。
四、sip发展趋势
多样化,复杂化,密集化
sip集成化越来越复杂,元件种类越来越多
球间距越来越小,开始采用铜柱代替锡球。
多功能化,技术前沿化,低成本化
新技术,多功能应用最前沿
工艺成熟,成板下降
五、工艺难点
清洗
定制清洗设备、清洗溶液要求、清洗参数验证、清洗标准制定
植球
植球设备选择、植球球径要求、球体共面性检查、bga测试、助焊剂残留要求
结论:
sip技术是一项先进的系统集成和封装技术,与其它封装技术相比较,sip技术具有一系列独特的技术优势,满足了当今电子产品更轻、更小和更薄的发展需求,在微电子领域具有广阔的应用市场和发展前景。。此外,国际上至今尚没有制定出sip技术的统一标准,在一定程度妨碍了sip技术的推广应用。由此可见,未来sip技术的发展还面临着一系列的问题和挑战,有待于软件、ic、封装、材料和设备等专业厂家密切合作,共同发展和提升sip技术。
来源:电子制造技术
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实验名称:半导体封装实验
1. 实验目的:
根据热敏电阻的伏安特性和电阻温度特性,根据设计要求制订设计方案,标定温度计。了解非平衡电桥的工作原理及其在非电量电测法中的应用。
2. 实验器材:
扩晶机 离子风机 显微镜 微电脑自动点胶机 电热鼓风烘干箱 半自动超声波金丝球焊机 真空烘干箱 玻璃烧杯 搅拌棒 ab胶 针管 模具和铝船 脱模机 一切机 测试机 二切机 扩晶环 刺晶笔 支架 刺晶座 芯片
3. 实验原理
led封装主要是提供led芯片一个平台,让led芯片有更好的光、电、热的表现,好的封装可让led有更好的发光效率与好的散热环境,好的散热环境进而提升led的使用寿命。led封装技术主要建构在五个主要考虑因素上,分别为光学取出效率、热阻、功率耗散、可靠性及性价比(lm/$)。 以上每一个因素在封装中都是相当重要的环节,举例来说,光取出效率关系到性价比;热阻关系到可靠性及产品寿命;功率耗散关系到客户应用。整体而言,较佳的封装技术就是必须要兼顾每一点,但最重要的是要站在客户立场思考,能满足并超出客户需求,就是好的封装。 针对led的封装材料组成,led封装主要是由基板、芯片、固晶胶、荧光粉、封装胶等组成,我们先将芯片利用固晶胶黏贴于基板上,使用金线将芯片与基板作电性连接,然后将荧光粉与封装胶混合,搭配不同荧光粉比例,以及适当的芯片波长可得到不同的颜色,最后将荧光粉与封装胶的混合体灌入基板中,加热烘烤使胶材固化后,即完成最基本的led封装。
4. 实验内容与步骤
扩晶工艺
1. 实验之前提示使用手套、鞋套和防静电服。 2. 打开扩晶机控制面板上的电源开关。 3. 打开扩晶机的顶盖。 4. 将扩晶环内环放在托盘上。 5. 打开离子风机的电源。 6. 在离子风机前慢慢将芯片保护膜与芯片分离,并将撕开的芯片朝上放置在托盘上。 7. 放下压圈并钩好拉钩。 8. 缓慢地按“上升”按钮,慢速将芯片扩开至所需间隔(800~1000)μm。 9. 平整地套上扩晶环外环后按“下压”按钮,待内外环完全啮合后松开。 10. 取下已经扩好的芯片,按“下降”按钮,松开压圈,取出多余的空膜片。
点胶工艺
1. 实验之前提示使用手套、鞋套和防静电服。 2. 默认粘接胶已经注入到点胶机的针管内,支架已经用夹具夹好。 3. 点胶机和显微镜的电源线默认是连接好的。 4. 双击打开显微镜的操作大视图,点击电源开关,打开环形灯的开关。 5. 打开点胶机的电源开关。 6. 实验场景中将支架移动到显微镜的物镜下方,双击打开显微镜,在显微镜的目镜视场中可以清晰的看到支架上所要点胶的位置。 7. 鼠标点击显微镜上方 踏板,开始点胶。 8. 点胶结束取出支架。
刺晶工艺
1. 实验之前提示使用手套、鞋套和防静电服。 2. 将桌面上的支架放置到显微镜的物镜下方。 3. 将桌面上的刺激笔放置到显微镜的下方。 4. 双击打开显微镜的电源开关。 5. 默认扩晶好的芯片是放置到刺晶座上的,且双击打开刺晶座,提示:“已经扩晶好的芯片凸起的一面向下,并通过调节刺晶座四角上的螺丝,调整刺晶座与支架之间的垂直距离处于2mm~4mm”。 6. 将刺晶座拖动到显微镜物镜下方。 7. 点击显微镜上的刺晶按钮,开始刺晶。 8. 取出刺晶结束的支架。 9. 将刺晶结束的支架放置到烘箱内。 10. 取出烘箱内的支架。
焊接工艺
1. 实验之前提示使用手套、鞋套和防静电服。 2. 双击打开实验场景中的金丝球焊机,打开金丝球焊机电源。金丝球焊机的工作温度默认设置好,实验中不需要调节。 3. 点击金丝球焊机大视图上的“放置支架”按钮,金丝球焊机的夹具内出现支架。按钮变为“取出支架”。 4. 点击操纵柄上的过片按钮,夹具内的支架就会向右移动。 5. 点击烧球和和焊接按钮,完成焊接操作。 6. 点击按钮,取出焊接好的支架。
封装工艺
1. 实验之前提示使用手套、鞋套和防静电服。 2. 先将100ml灌封胶的a胶倒入到烧杯中。 3. 将装有a胶的烧杯放入到电热鼓风干燥箱内预热。(125度25分钟)。 4. a胶预热结束以后,将100ml b胶倒入到烧杯内。 5. 用搅拌棒将a胶和b胶搅拌均匀。 6. 将搅拌均匀的灌封胶放入到真空干燥箱内进行抽真空操作。 7. 取出真空箱内的灌封胶,双击打开烧杯,用针管抽取适量的灌封胶。 8. 模具和铝船默认是固定好的。双击打开模条和铝船,进行灌胶操作。 9. 将灌胶完成的模具和支架放入到电热鼓风干燥箱内固化灌封胶(电热鼓风干燥箱 125度45min)。 10. 在常温下冷却一段时间,将支架与模具分离。 11. 在样品分离设备上将冷却之后的支架与模具分离。
切筋工艺
1. 实验之前提示使用手套、鞋套和防静电服。 2. 双击打开桌面上的led切筋设备,将分离后的支架放置到设备操作台上。 3. 点击切筋按钮,切筋led。 4. 检测切筋后的led。
检测工艺
1. 实验之前提示使用手套、鞋套和防静电服。 2. 双击打开桌面上的led检测设备,点击按钮放置半成品剪切完成的支架。 3. 通过检测设备检测,支架上的led是否完好。(仿真实验中默认led都是好的)。 4. 完成检测之后进行第二次切筋,形成成品。
5. 实验记录
6. 数据处理及误差分析
无
7. 思考题及实验小结
1.芯片应该如何存放? 答:芯片应存放于普通电子干燥箱。 干燥箱的温度应该控制在室内的温度, 约 20~30℃左右,湿度不易大于 40%。
2.为什么要对芯片进行扩晶操作? 答:扩晶也叫绷片,是将原本排列密集在一起的芯片分开至适合刺晶的距离。
3.扩晶工艺对要扩晶的芯片有什么要求? 答:芯片扩晶前间距约为(200~250μm),不宜过大,绷片后芯片不能达到边缘,扩晶前需要进行翻膜工作。
4.扩晶后对芯片与芯片之间间距的要求多大? 800~1000μm
5.扩晶工艺进行前,为什么要进行翻膜操作? 答:为了减少扩晶过程中对芯片边缘的芯片的损耗,减少了后期背胶工序的背胶面积,降低了工序难度。
6.扩晶过程有哪些环节会产生静电?如何避免? 答:(1)人体的摩擦会产生静电,避免方法是佩戴防静电手环。 (2)分离芯片保护膜时会产生静电,避免方法是在分离芯片保护膜时尽量慢,且要对着离子风机。 (3)取下扩晶好的芯片时会产生静电,避免方法带防静电手套。
7.为什么要对生产的芯片进行镜检? 答:对产品进行必要的筛选,通过对芯片的电、光、色、热等参数的测试,剔除废品和次品,提高产品的可靠性和一致性。
8.半导体光电器件产业中,有哪些产品分选的方法? 答:目前光电器件的测试分选可在两个阶段进行:一是以芯片为基础的测试分选,二是对封装好的器件进行测试分选。
9.请说出单面电极芯片与双面电极芯片有哪些区别。 答:单面电极芯片的正负电极位于芯片的同一面上,因而封装时使用的粘结胶可以使用绝缘胶。 双面电极芯片正负电极位于芯片的两个面上,负电极所在的芯片面也起着导电的作用,因而封装时使用的粘结胶要具有导电的性能。
10.半导体光电器件的封装工艺中为什么要进行装架操作? 答:装架也叫固晶、刺晶,是用粘结胶通过加热烧结的方法使芯片牢固的粘结在支架(或pcb板)上,起到固定芯片的作用,对于双面电极的芯片,装架还有一个目的就是使芯片背面电极与支架形成良好的欧姆接触。
11.半导体发光二极管封装工艺中装架时应该选择什么样的粘结材料?封装工艺中使用的粘结胶应该在何环境下贮存?使用前应该对粘结胶进行何种处理? 答;粘结材料除了起到固定芯片作用以外,还要求其在导电、导热、吸潮等方面也能起到一定的作用。性能优异的导电胶不仅要求其粘结能力强,而且要求其导电、导热性好,剪切强度大,流变性好,并且吸潮性好。 不同厂家、不同类型的粘结胶其贮存和使用的条件也是有不同要求的,粘结胶通常要在低温环境下保存,在使用时要提前一定的时啊从冰箱中取出恢复到常温状态(即醒料),才能正常使用。
12.为什么在装架结束后要进行烧结操作? 答:要使粘结胶达到粘结的效果,在装架工艺结束后,必须按照材料的性质进行必要的烧结,才能使得粘结胶固化,芯片才会更牢固地与支架固定,为进行下一步的键合工作做好准备。
13.点胶工艺与背胶工艺各有什么优缺点?应该注意什么? 答:点胶和背胶工艺的目的都是为了涂敷粘结胶,不同的是,背胶可以更快地将胶涂敷到芯片的背面,但是背胶不容易控制胶面的厚度及平整度,点胶尽管比较慢,但是更容易相对精准的控制点胶点及点胶量。
14.如何避免背胶过程中掉片、反片等不良情况的产生? 答:背胶过程要保证胶量要适量,匀胶时要保证胶体均匀,同时在背胶时不要让芯片与胶体长时间接触,背胶过程尽量一次完成,不要多次重复。
15.装架工艺有什么技术要求? 装架工艺对支架及pcb板外观、装架后单芯片外观、粘结胶高度、位置等都有严格的技术要求。
16.画出一个合格的装架效果图。 如图
17.为什么在装架过程中要控制粘结胶的高度? 答:粘结胶过少会导致装架不牢、芯片易掉落等情况,而粘结胶过多则会出现表面不洁、爬胶、短路等现象,因此装架过程要控制粘结胶的高度。
18.列举五种装架失效模式,并写出其处理方法? 答:常见的封装缺陷包括气泡、粘接不良(剥离)、芯片的基片位移和引线弯曲不当。 此外,模制化合物含有杂质或沾污物。这些缺陷可造成塑封开裂、金属化层变形、焊头翘起、互连线腐蚀断开、电气开路、短路或中断等等,因而使器件失效;粘接不良(剥离)是由于引线框架表面受到沾污或在键合温度下受到氧化而造成的。其他原因还包括应力消除不足和脱模剂过量等。在封装过程中,除了应加大工艺控制,如减少封装体内水汽含量,减小金属框架对封装的影响外,对塑封料的选择也是非常关键的。
18.有哪些措施可以有效的控制装架失效情况的发生? 答;在装架过程中严格按照装架的技术要求进行工艺操作,装架后要及时检查,若出现装架不合格的情况,不要放任不合格产品流入下步工序,要及时补救和调整等。
20.在半导体光电器件封装工艺中为什么要进行引线焊接?它有什么作用? 答:引线焊接又叫键合或压焊,通常是采用热超声键合工艺,利用热及超不要放任不合格产声波,在压力、热量和超声波能量的共同作用下,使焊丝在芯片电极和外引线键合区之间形成良好的欧姆接触,完成芯片的内外电路的连接工作,使芯片与产品引脚形成良好的电性能。
21.按焊线形式分,键合工艺可分为哪几类?封装企业常用哪一种? 答:从焊线形式上来划分,键合可分为热压焊、超声楔型焊接、焊三种。封装企业常用自动热超声球焊工艺。
22.简述金丝球焊工作流程。金丝球焊和铝丝焊机的工作流程有什么差别? 答:超声金丝球焊工艺过程可简单表示为:烧球→一焊→拉丝→二焊→断丝→烧球。 铝丝压焊的过程是先在ld芯片电极上压上第一点,再将铝丝拉到相应的支架上方,压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球,其余过程同铝丝焊类似。
23.引线焊接工艺有什么技术要求? 引线焊接工艺对材料、键合位置、键合焊点形状及尺寸、焊线走向、键合拱丝弧线、键合产品表观等有着严格的技术要求,具体参见“键合技术要求及注意事项”一节。
合格的引线焊接的外观如何?画出一个合格的引线焊接效果图 有哪些原因会引起键合频繁失线? a、金丝被污染或金丝品质异常。b、线夹不清洁或是劈刀己经到使用寿命。c、焊线机参数设定不良,参数太小等情况。d、引线框架不平整或表面不洁。 列举5种焊接失效模式,并写出其处理方法。 常见的封装缺陷包括气泡、粘接不良(剥离)、芯片的基片位移和引线弯曲不当。 此外,模制化合物含有杂质或沾污物。这些缺陷可造成塑封开裂、金属化层变形、焊头翘起、互连线腐蚀断开、电气开路、短路或中断等等,因而使器件失效;粘接不良(剥离)是由于引线框架表面受到沾污或在键合温度下受到氧化而造成的。其他原因还包括应力消除不足和脱模剂过量等。在封装过程中,除了应加大工艺控制,如减少封装体内水汽含量,减小金属框架对封装的影响外,对塑封料的选择也是非常关键的。 在键合工艺过程中可通过控制哪些环节来避免键合失效模式? 在键合过程中严格按照键合的技术要求进行工艺操作,键合后要及时检查,若出现键合不合格的情况,不要敷任不合格产品流入下步工序,要及时补救和调整,这些措施可以有效的控制键合失效情况的发生。
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