什么是塑料封装技术

半导体生产流程由晶圆制造、晶圆测试、芯片封装和测试组成。封装是指将生产加工后的晶圆进行切割、焊线、塑封、切筋成型，使集成电路与外部器件实现电气连接、信号连接的同时，对集成电路提供物理、化学保护。

封装不但直接影响着 IC 本身的电性能、热性能、光性能和机械性能，还在很大程度上决定了电子整机系统的小型化、可靠性和成本。目前半导体行业内已将封装作为单独产业来发展,并已与 IC 设计、IC 制造和 IC 测试并列、构成 IC 产业的四大支柱，它们既相互独立又密不可分、影响着信息产业乃至国民经济的发展。

芯片封装工艺流程

IC 芯片无法脱离封装在使用中有效发挥功能，封装可对脆弱、敏感的 IC 芯片加以保护、引脚便于实行标准化进而适合装配，还可以改善 IC 芯片的热失配等。塑料封装技术的发展又促进了器件和集成电路的大规模应用，封装对系统的影响已变得和芯片一样重要。

1. 塑料封装的作用
   

典型塑料封装结构

塑料封装是指将半导体集成电路芯片可靠地封装到一定的塑料外壳内，塑料封装产品在半导体封装中所起的作用如下：

①保护作用

裸露的半导体芯片在严格的环境控制下才不会失效，但日常环境完全不具备其需要的环境控制条件，需要利用封装对芯片进行保护。

②支撑作用

支撑有两个作用，一是支撑芯片，即将芯片固定好以便于电路的连接，二是封装完成以后，形成一定的外形以支撑整个器件、使得整个器件不易损坏。

③连接作用

连接的作用是将芯片的电极和外界的电路连通，引脚用于和外界电路连通，金线则将引脚和芯片的电路连接起来。载片台用于承载芯片，环氧树脂粘合剂用于将芯片粘贴在载片台上，引脚用于支撑整个器件，而塑封体则起到固定及保护作用。

④保证可靠性

任何封装都需要形成一定的可靠性，这是整个封装工艺中最重要的衡量指标。

2、塑料封装的成型技术

半导体芯片塑料封装成型主要有两种，即塑料转注封装成型和压塑封装成型。转注成型和压塑成型都是将环氧树脂混合料加热变为流动的熔体在压力作用下充满模具型腔而把芯片进行封装保护的过程。

半导体芯片转注封装成型

半导体芯片转注封装成型以圆柱状的树脂混合料 EMC（Epoxy Molding Compound）放入料筒（pot），把已经完成芯片固定和焊线的引线框架放在已加热的下模上，上下模具合模，注塑杆（plunger）推压已预热软化的 EMC 料饼，EMC 料饼在压力和温度的作用下熔融流动，先后进入主流道（runner）和浇口（gate）进入型腔（cavity）将芯片和框架引脚包覆封装成一体，整个填充过程基本上在 12 秒内完成，然后保压和树脂交联反应固化，开模并将已封装的框架顶出。

塑料压塑封装成型

塑料压塑封装成型先将粉状或液态的 EMC 树脂撒在下模型腔中或要封装的晶圆上表面，加热使树脂熔融，上下合模加压，使熔体充满整个型腔，将整个晶圆进行包覆封装，然后保压和树脂交联反应固化，开模并将已封装的框架顶出。

塑料压塑封装成型目前主要用于先进封装，即对晶圆级或板级大面积封装，由于封装面积达 350mmX350mm，有的甚至高达 650mmX650mm，采用转注成型技术将熔体进行长距离大面积填充已经不适合，树脂流动可能没有填充结束就开始交联反应固化，致使芯片封装失败。即使填充完全，但在填充过程中产生的应力分布差异大，熔体中大小不同的填充物颗粒直径从 15um 到 75um，在封装后的塑封体内分散极其不均匀，造成塑封体变形甚至开裂等缺陷。由于压塑封装树脂几乎不流动，所以采用压塑封装对大面积封装是最好选择。

先进封装设备类似前道晶圆制造设备，供应商受益先进封测产业增长。随着先进封装的发展，Bumping(凸块)、Flip(倒装) 、TSV 和 RDL(重布线)等新的连接形式所需要用到的设备也越先进。以长球凸点为例，主要的工艺流程为预清洗、UBM、淀积、光刻、焊料 电镀、去胶、刻蚀、清洗、检测等，因此所需要的设备包括清洗机、PVD 设备、光刻机、 刻蚀机、电镀设备、清洗机等，材料需要包括光刻胶、显影剂、刻蚀液、清洗液等。为促进行业发展，互通有无，欢迎芯片设计、晶圆制造、装备、材料等产业链上下游加入艾邦半导体先进封装产业链交流群。