半导体封装领域的常见专业术语

一、封装类型详解

1. DIP (Dual In-line Package) - 双列直插封装

• 特点：引脚从封装两侧伸出，呈两排平行排列，可直接插入PCB孔中

• 优点：易于手工焊接和更换，机械强度高

• 缺点：体积大，不适合高密度装配

• 应用：早期微处理器、存储器，现多用于原型开发

• 特点：引脚从两侧伸出并向外弯曲，贴装在PCB表面

• 引脚间距：典型1.27mm

• 优点：比DIP体积小50-70%，适合自动化生产

• 应用：模拟IC、小规模数字IC

• 特点：四边都有引脚，呈鸥翼型向外伸展

• 引脚数：32-304不等

• 引脚间距：0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm

• 应用：微控制器、DSP、FPGA

• 特点：引脚在封装底部，四周有裸露焊盘

• 优点：体积小、散热好、电气性能优良

• 中心焊盘：通常有大面积散热焊盘

• 应用：射频IC、电源管理IC

• 特点：底部布满焊球，呈阵列排布

• 焊球间距：1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm等

• 优点：I/O密度高、电气性能好、散热性能好

• 缺点：需要专业设备焊接和检测

• 应用：CPU、GPU、FPGA、大规模ASIC

• 定义：封装尺寸不超过芯片面积的1.2倍

• 特点：接近芯片实际大小

• 优点：最小化封装体积，优化电气性能

• 应用：手机、可穿戴设备等空间受限产品

• 特点：在晶圆状态完成封装，封装等于芯片大小

• 工艺：重布线→焊球植球→切割

• 优点：最小尺寸、最短互连、批量生产

• 应用：手机射频开关、电源管理IC

• 概念：将多个芯片、被动元件集成在一个封装内

• 优点：缩小体积、缩短互连、提高性能

• 技术：可结合引线键合、倒装、TSV等技术

• 应用：手机、物联网模块

• 结构：上下两个封装垂直堆叠

• 典型组合：上层Memory + 下层Logic

• 优点：节省PCB面积、缩短信号路径

• 应用：智能手机AP+DRAM组合

• 特点：芯片倒装连接到基板，底部BGA焊球

• 优点：最短互连路径、最佳电气性能、良好散热

• 应用：高性能CPU、GPU、AI芯片

• 定义：将芯片固定到引线框架或基板上的工艺

• 材料：导电胶（银胶）、绝缘胶、焊料、DAF(Die Attach Film)

• 要求：良好的粘接强度、导热性、应力缓冲

• 设备：Die Bonder

• 定义：用金属线连接芯片焊盘与封装引脚

• 材料：金线(15-50μm)、铜线、铝线

• 方法：球焊、楔焊

• 参数：键合力、超声功率、温度、时间

• 原理：芯片正面朝下，通过凸点直接连接基板

• 凸点类型：焊料凸点、铜柱凸点、金凸点

• 优势：最短互连、高I/O密度、良好散热

• 挑战：CTE匹配、底部填充工艺

• 目的：保护芯片和键合线免受机械损伤和环境影响

• 工艺：Transfer Molding（传递模塑）、Compression Molding（压缩模塑）

• 温度：175°C左右

• 关键：避免金线变形、减少应力

• 材料：铜合金（C194、C7025）、Alloy42

• 工艺：冲压或蚀刻

• 表面处理：镀银、镀NiPdAu、镀锡

• 作用：支撑芯片、电气连接、散热

• 类型：

• • 有机基板：BT树脂、FR4

  • 陶瓷基板：氧化铝、氮化铝

  • 金属基板：铝基、铜基

• 层数：2层到16层以上

• 功能：电气互连、机械支撑、散热

• 目的：增强倒装芯片焊点可靠性

• 材料：环氧树脂+填料

• 工艺：毛细管流动、预成型、模塑底充

• 作用：应力缓冲、防潮、增强结合力

• 方法：机械切割、激光切割、等离子切割

• 刀片：金刚石刀片，厚度20-35μm

• 要求：避免崩边、裂纹、污染

• 新技术：Stealth Dicing（隐形切割）

• 材料：

• • 有铅：Sn63Pb37

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

• 直径：0.1mm-0.76mm

• 工艺：植球、印刷、电镀

• 检验：共面性、球径、缺失

• 温度曲线：预热→保温→回流→冷却

• 峰值温度：有铅220°C，无铅250°C

• 气氛：氮气保护减少氧化

• 关键：防止温度冲击、控制升温速率

• 成分：环氧树脂+固化剂+填料(二氧化硅)+添加剂

• 特性：低应力、低吸湿、高玻璃化温度(Tg)

• 填料含量：85-92%

• 发展趋势：Green EMC(无卤无锑)

• 类型：

• • 导电胶：银填充环氧胶

  • 绝缘胶：纯环氧胶

  • 焊料：AuSn、SnAgCu

• 性能要求：低应力、高导热、长期可靠性

• 作用：保护PCB线路、防止焊接短路

• 颜色：绿色最常见，也有黑、白、蓝、红等

• 工艺：丝印、光成像

• 厚度：20-30μm

• 类型：导热膏、导热垫、相变材料、液态金属

• 导热系数：1-10 W/m·K不等

• 应用：芯片与散热器之间

• 要求：低热阻、长期稳定性

• 结构：铜柱+焊帽(SnAg)

• 高度：40-100μm

• 优点：更细间距、更好电气性能、电迁移抗性

• 应用：先进CPU、GPU倒装封装

• 功能：重新布局I/O位置，实现扇入/扇出

• 材料：铜线路+聚酰亚胺绝缘层

• 线宽/间距：2-20μm

• 应用：WLCSP、Fanout封装

• 定义：贯穿硅片的垂直电气连接

• 直径：5-50μm

• 深宽比：10:1到20:1

• 应用：3D IC、CMOS图像传感器、HBM

• 材料：硅、玻璃、有机材料

• 功能：连接不同芯片，实现高密度互连

• 特点：含有TSV和RDL

• 应用：2.5D封装、异构集成

• 等级：MSL1(无限期)到MSL6(必须6小时内使用)

• 标准：J-STD-020

• 存储：MSL2以上需要干燥包装

• 烘烤：超期需要125°C烘烤去湿

• 定义：材料界面分离

• 位置：芯片/EMC、EMC/引线框架、EMC/基板

• 原因：湿气、热应力、污染

• 检测：SAT(超声扫描)

• 原因：塑封时树脂流动造成金线移位

• 后果：短路、断路

• 预防：优化金线弧度、控制塑封参数

• 标准：偏移量 <金线间距的1 < pan>

• 类型：正面裂纹、背面裂纹、边缘裂纹

• 原因：机械应力、热应力、ESD

• 检测：光学显微镜、SAT

• 影响：功能失效、可靠性降低

• 质量指标：润湿角度、填充高度、IMC厚度

• 缺陷类型：冷焊、虚焊、枕头效应、空洞

• 可靠性：温度循环、跌落测试

• 失效模式：疲劳裂纹、脆性断裂

• θJA：结到环境热阻(°C/W)

• θJC：结到壳热阻(°C/W)

• θJB：结到板热阻(°C/W)

• 测量标准：JEDEC JESD51系列

• 应用：计算结温，评估散热方案

• 单位：ppm/°C

• 典型值：

• • 硅：2.6 ppm/°C

  • 铜：17 ppm/°C

  • FR4：15-17 ppm/°C

  • EMC：8-20 ppm/°C

• 影响：CTE失配导致应力和翘曲

• 位置：焊点、底充、贴片胶

• 标准：一般要求<25%焊点面积

• 原因：助焊剂挥发、湿气、工艺控制

• 检测：X-ray检查

• 定义：相邻引脚或焊球中心距离

• 趋势：1.27mm→1.0mm→0.8mm→0.5mm→0.4mm→更细

• 挑战：PCB加工能力、焊接工艺

• 影响：决定封装I/O密度

• 定义：BGA/CSP封装底部到PCB距离

• 典型值：0.1-0.5mm

• 影响：底充工艺、清洗、检查

• 趋势：越来越低，挑战增大

• 表示：长×宽×高(mm)

• 公差：±0.1-0.2mm

• 趋势：持续小型化

• 标准：JEDEC定义标准尺寸

• 表示：长×宽(mm或mil)

• 趋势：工艺进步使芯片面积缩小

• Pad Pitch：焊盘间距，影响封装选择

• Scribe Line：切割道宽度，60-120μm

• 2.5D：芯片并排放置在interposer上

• 3D：芯片垂直堆叠，通过TSV连接

• 优势：高带宽、低功耗、小尺寸

• 挑战：散热、测试、成本

• FOWLP：扇出晶圆级封装

• FOPLP：扇出面板级封装

• 特点：RDL延伸到芯片外部

• 优势：无需基板、设计灵活

• 概念：芯片嵌入PCB或基板内部

• 优点：极短互连、良好屏蔽、节省空间

• 工艺：激光开槽、芯片埋入、层压

• 应用：高频模块、功率模块

• 定义：集成不同工艺、功能、材料的芯片

• 例子：Logic + Memory + RF + MEMS

• 驱动力：摩尔定律放缓、系统需求

• 技术：Chiplet、3D集成、SiP

• 概念：将大芯片分解为多个小芯片

• 优势：提高良率、设计复用、混合工艺

• 互连：UCIe等标准化接口

• 趋势：未来主流架构之一

作为FAE新人，建议您：

1. 建立知识体系：将这些术语按照逻辑关系整理成思维导图

2. 理论联系实际：收集各种封装样品，对照学习

3. 关注应用场景：了解不同封装在实际产品中的应用

4. 持续更新知识：封装技术发展迅速，保持学习

5. 积累案例经验：记录遇到的问题和解决方案

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