超越摩爾之路——SiP簡介
SiP（System-in-Package) 系(xi)統(tong)級封裝(zhuang)(zhuang)技術將多個具有不同(tong)功(gong)能的(de)有源(yuan)電子(zi)元件(jian)（通常(chang)是IC裸芯片）與可(ke)選無源(yuan)器件(jian)，以及諸如MEMS或(huo)者光學器件(jian)等其它器件(jian)優(you)先組裝(zhuang)(zhuang)到(dao)一個封裝(zhuang)(zhuang)體內(nei)部，實現一定功(gong)能的(de)單(dan)個標準封裝(zhuang)(zhuang)器件(jian)，形成一個系(xi)統(tong)或(huo)者子(zi)系(xi)統(tong)，通常(chang)可(ke)稱(cheng)之為微系(xi)統(tong)(Micro-System)。
從架構上來講，SiP是(shi)(shi)將多種(zhong)功(gong)能(neng)芯(xin)片，包括處(chu)理器、存儲器等功(gong)能(neng)芯(xin)片集(ji)成(cheng)在一個封(feng)裝(zhuang)內，從而(er)實(shi)現(xian)一個基本完整的(de)(de)系(xi)統(tong)功(gong)能(neng)。與SOC（片上系(xi)統(tong)）相對應(ying)，不同(tong)的(de)(de)是(shi)(shi)SiP系(xi)統(tong)級封(feng)裝(zhuang)是(shi)(shi)采用不同(tong)芯(xin)片進行并排或(huo)疊加的(de)(de)封(feng)裝(zhuang)方式，而(er)SOC則(ze)是(shi)(shi)高度集(ji)成(cheng)的(de)(de)芯(xin)片產品。
More Moore VS More than Moore——SoC與SiP之比較
SiP是超越(yue)摩爾定律下(xia)的(de)重要實現路徑(jing)。
眾所周知的(de)(de)(de)(de)摩(mo)爾定律發展(zhan)到現階(jie)段，何去何從？行(xing)業內有(you)兩條路徑：一是(shi)繼續按照摩(mo)爾定律往下發展(zhan)，走這(zhe)條路徑的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)品(pin)有(you)CPU、內存、邏輯器(qi)(qi)件(jian)等，這(zhe)些產(chan)(chan)品(pin)占整(zheng)個(ge)市場(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)50%。另(ling)外就是(shi)超越摩(mo)爾定律的(de)(de)(de)(de)More than Moore路線，芯(xin)片發展(zhan)從一味追求(qiu)功耗下降(jiang)及性能提升(sheng)方(fang)面(mian)，轉向更加務(wu)實(shi)的(de)(de)(de)(de)滿足市場(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)需求(qiu)。這(zhe)方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)品(pin)包括了(le)模擬/RF器(qi)(qi)件(jian)，無(wu)源器(qi)(qi)件(jian)、電源管理器(qi)(qi)件(jian)等，大(da)約占到了(le)剩下的(de)(de)(de)(de)那(nei)50%市場(chang)(chang)。
針對這兩條路徑，分別誕生了兩種產品：SoC與SiP。SoC是摩爾定律繼續往下走下的產物，而SiP則是實現超越摩爾定律的重要路徑。兩者都是實現在芯片層面上實現小型化和微型化系統的產物。
SiP與(yu)SoC極為相似，兩者均將一(yi)個包含邏輯組(zu)件(jian)(jian)、內存(cun)組(zu)件(jian)(jian)，甚至包含被動(dong)組(zu)件(jian)(jian)的系統(tong)，整合(he)在(zai)一(yi)個單位(wei)中。SoC是(shi)從設(she)計的角度(du)出(chu)發(fa)，是(shi)將系統(tong)所(suo)需的組(zu)件(jian)(jian)高度(du)集成到一(yi)塊芯片(pian)上。SiP是(shi)從封(feng)裝的立場(chang)出(chu)發(fa)，對不同(tong)(tong)芯片(pian)進行并排(pai)或(huo)疊(die)加的封(feng)裝方式，將多個具有(you)不同(tong)(tong)功能的有(you)源電子元(yuan)件(jian)(jian)與(yu)可(ke)選(xuan)無源器件(jian)(jian)，以及諸如(ru)MEMS或(huo)者光(guang)學器件(jian)(jian)等其他器件(jian)(jian)優先組(zu)裝到一(yi)起(qi)，實現一(yi)定(ding)功能的單個標準封(feng)裝件(jian)(jian)。
從(cong)集(ji)成(cheng)(cheng)度(du)而言(yan)，一般情況下，SoC只集(ji)成(cheng)(cheng)AP之類的(de)邏(luo)輯系(xi)統，而SiP集(ji)成(cheng)(cheng)了AP mobile DDR，某種(zhong)程度(du)上說SiP=SoC DDR，隨著集(ji)成(cheng)(cheng)度(du)越來(lai)越高(gao)，emmc等也會集(ji)成(cheng)(cheng)到SiP中。
從封裝發(fa)展(zhan)的角度來(lai)看，因(yin)電子(zi)產品(pin)在體積、處(chu)理速(su)度或電性(xing)特性(xing)各方(fang)面的需求考量(liang)下，SoC曾經被確立為未來(lai)電子(zi)產品(pin)設計的關鍵與發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)。但(dan)隨著近年來(lai)SoC生產成(cheng)本(ben)越(yue)來(lai)越(yue)高，頻頻遭遇技術障礙，造成(cheng)SoC的發(fa)展(zhan)面臨瓶頸，進而(er)使(shi)SiP的發(fa)展(zhan)越(yue)來(lai)越(yue)被業(ye)界(jie)重視。
SiP——超越摩爾定律的必然選擇
摩爾(er)定律確(que)保了芯(xin)片性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)不斷(duan)提升(sheng)。眾所(suo)周知，摩爾(er)定律是半(ban)(ban)導(dao)體(ti)行業(ye)發展的(de)(de)(de)“圣經”。在硅基半(ban)(ban)導(dao)體(ti)上(shang)，每18個(ge)月實現(xian)晶體(ti)管的(de)(de)(de)特征(zheng)尺寸(cun)(cun)縮小(xiao)一半(ban)(ban)，性(xing)(xing)(xing)能(neng)提升(sheng)一倍。在性(xing)(xing)(xing)能(neng)提升(sheng)的(de)(de)(de)同(tong)時，帶來成本的(de)(de)(de)下降，這使得半(ban)(ban)導(dao)體(ti)廠商有(you)足夠的(de)(de)(de)動力去實現(xian)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)特征(zheng)尺寸(cun)(cun)的(de)(de)(de)縮小(xiao)。這其中，處(chu)理器芯(xin)片和(he)存儲芯(xin)片是最遵從摩爾(er)定律的(de)(de)(de)兩類(lei)芯(xin)片。以Intel為例，每一代的(de)(de)(de)產品(pin)完美地遵循(xun)摩爾(er)定律。在芯(xin)片層面上(shang)，摩爾(er)定律促進了性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)不斷(duan)往前(qian)推進。
相(xiang)對(dui)于(yu)半(ban)導體器件，系(xi)(xi)統(tong)實現的重要載體PCB板(ban)并(bing)(bing)不(bu)遵(zun)從(cong)摩爾定律(lv)，是整個(ge)系(xi)(xi)統(tong)性能提(ti)(ti)(ti)升的瓶(ping)頸。與芯片(pian)規模不(bu)斷縮小(xiao)相(xiang)對(dui)應的是，PCB板(ban)這些年(nian)并(bing)(bing)沒(mei)有發生太大變化(hua)。舉(ju)例(li)而(er)言(yan)，PCB主板(ban)的標準最小(xiao)線寬從(cong)十年(nian)前就是3 mil（大約75 um），到(dao)今天還是3 mil，幾乎沒(mei)有進(jin)步(bu)。畢竟，PCB并(bing)(bing)不(bu)遵(zun)從(cong)摩爾定律(lv)。因為(wei)PCB的限制，使得整個(ge)系(xi)(xi)統(tong)的性能提(ti)(ti)(ti)升遇到(dao)了瓶(ping)頸。比如，由于(yu)PCB線寬都沒(mei)變化(hua)，所(suo)以處(chu)理(li)器和(he)(he)(he)內(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)之間(jian)的連(lian)線密度也保持不(bu)變。換句(ju)話說，在(zai)處(chu)理(li)器和(he)(he)(he)內(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)封裝大小(xiao)不(bu)大變的情況下，處(chu)理(li)器和(he)(he)(he)內(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)之間(jian)的連(lian)線數量不(bu)會(hui)顯著變化(hua)。而(er)內(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)的帶寬等(deng)于(yu)內(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)接口(kou)位寬乘以內(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)接口(kou)操(cao)作頻率。內(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)輸出位寬等(deng)于(yu)處(chu)理(li)器和(he)(he)(he)內(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)之間(jian)的連(lian)線數量，在(zai)十年(nian)間(jian)受到(dao)PCB板(ban)工藝的限制一直是64bit沒(mei)有發生變化(hua)。所(suo)以想(xiang)提(ti)(ti)(ti)升內(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)帶寬只有提(ti)(ti)(ti)高(gao)內(nei)(nei)存(cun)(cun)(cun)接口(kou)操(cao)作頻率。這就限制了整個(ge)系(xi)(xi)統(tong)的性能提(ti)(ti)(ti)升。
SiP是解(jie)(jie)決(jue)(jue)系統(tong)桎梏(gu)的勝負(fu)手。把(ba)多個半導體芯(xin)(xin)片和無源器件封(feng)裝(zhuang)在(zai)(zai)同一(yi)個芯(xin)(xin)片封(feng)裝(zhuang)內，組成一(yi)個系統(tong)級的芯(xin)(xin)片，而不再用PCB板來作為(wei)承載芯(xin)(xin)片連(lian)接之間的載體，可(ke)以解(jie)(jie)決(jue)(jue)因為(wei)PCB自身的先天(tian)不足帶來系統(tong)性能遇到瓶頸的問題。以處(chu)理器和存儲(chu)芯(xin)(xin)片舉例，因為(wei)系統(tong)級封(feng)裝(zhuang)內部走線(xian)的密(mi)度可(ke)以遠(yuan)高于(yu)PCB走線(xian)密(mi)度，從而解(jie)(jie)決(jue)(jue)PCB線(xian)寬(kuan)帶來的系統(tong)瓶頸。舉例而言，因為(wei)存儲(chu)器芯(xin)(xin)片和處(chu)理器芯(xin)(xin)片可(ke)以通過TSV等方式連(lian)接在(zai)(zai)一(yi)起(qi)，不再受PCB線(xian)寬(kuan)的限(xian)制，從而可(ke)以實現數據帶寬(kuan)在(zai)(zai)接口(kou)帶寬(kuan)上的提升(sheng)。
需要注(zhu)意的(de)(de)是，SiP不(bu)僅(jin)是簡單地(di)將芯片(pian)集成在(zai)一起，需要根據系統的(de)(de)需要進行合理的(de)(de)裁剪和(he)設計，采用不(bu)同(tong)的(de)(de)結構(gou)和(he)工(gong)藝(yi)來實現。另外，SiP還具有開發周期短；功能(neng)更(geng)多；功耗更(geng)低(di)，性能(neng)更(geng)優(you)良(liang)、成本價(jia)格更(geng)低(di)，體積更(geng)小，質(zhi)量更(geng)輕等優(you)點，總(zong)結如下：
SiP工藝介紹
SIP 封裝制程按照芯片與基板的連接方式可分為引線鍵(jian)合封裝和倒裝焊兩種。
引線鍵合工藝
引線鍵合封裝工藝主(zhu)要流程如(ru)下:
圓片(pian)(pian)——圓片(pian)(pian)減(jian)薄——圓片(pian)(pian)切割——芯片(pian)(pian)粘結——引線鍵(jian)合(he)——等(deng)離子(zi)清洗——密封(feng)劑灌封(feng)——裝配焊(han)料球——回(hui)流(liu)焊(han)——表面打標——切割分離——最終檢(jian)查(cha)——測(ce)試包裝。
1.圓片減薄
圓(yuan)片(pian)(pian)(pian)減(jian)(jian)薄是指從圓(yuan)片(pian)(pian)(pian)背(bei)面采用機械或化學(xue)機械（CMP）方式進行研磨，將(jiang)圓(yuan)片(pian)(pian)(pian)減(jian)(jian)薄到適合(he)封裝(zhuang)(zhuang)的(de)(de)程(cheng)度(du)。由于圓(yuan)片(pian)(pian)(pian)的(de)(de)尺寸越(yue)(yue)來越(yue)(yue)大(da)，為了(le)增(zeng)加圓(yuan)片(pian)(pian)(pian)的(de)(de)機械強度(du)，防(fang)止在加工過程(cheng)中發生變(bian)形(xing)、開(kai)裂，其(qi)厚度(du)也一(yi)直在增(zeng)加。但(dan)是隨著系統朝輕薄短(duan)小的(de)(de)方向(xiang)發展，芯片(pian)(pian)(pian)封裝(zhuang)(zhuang)后模塊的(de)(de)厚度(du)變(bian)得(de)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)薄，因(yin)此(ci)在封裝(zhuang)(zhuang)之前一(yi)定要將(jiang)圓(yuan)片(pian)(pian)(pian)的(de)(de)厚度(du)減(jian)(jian)薄到可以接受(shou)的(de)(de)程(cheng)度(du)，以滿足芯片(pian)(pian)(pian)裝(zhuang)(zhuang)配的(de)(de)要求。
2.圓片切割
圓片(pian)減(jian)薄(bo)后，可(ke)以進行劃(hua)片(pian)。較老式的劃(hua)片(pian)機(ji)是手動(dong)(dong)操作的，現在一般(ban)的劃(hua)片(pian)機(ji)都已實現全自動(dong)(dong)化。無論(lun)是部分劃(hua)線還是完全分割硅片(pian)，目前(qian)均采用鋸刀，因為它劃(hua)出的邊緣整齊，很少有碎屑(xie)和裂(lie)口產生。
3.芯片粘結
已切割下來(lai)的(de)芯片要貼裝(zhuang)到(dao)框架的(de)中(zhong)間(jian)焊盤(pan)上(shang)(shang)。焊盤(pan)的(de)尺寸要和芯片大小相匹配，若焊盤(pan)尺寸太大，則(ze)會(hui)導(dao)致引(yin)線跨度太大，在轉(zhuan)移成型過(guo)程中(zhong)會(hui)由于流(liu)動產(chan)生的(de)應力(li)而造成引(yin)線彎曲及芯片位移現象(xiang)。貼裝(zhuang)的(de)方式可以是(shi)用軟焊料（指 Pb-Sn 合(he)金(jin)，尤其是(shi)含 Sn 的(de)合(he)金(jin)）、Au-Si 低共熔合(he)金(jin)等焊接(jie)到(dao)基板上(shang)(shang)，在塑料封(feng)裝(zhuang)中(zhong)最常用的(de)方法是(shi)使用聚合(he)物粘結劑粘貼到(dao)金(jin)屬框架上(shang)(shang)。
4.引線鍵合
在(zai)塑(su)料封裝(zhuang)中使(shi)用的(de)引線(xian)主要是金線(xian)，其直徑一(yi)般為0.025mm~0.032mm。引線(xian)的(de)長(chang)度常在(zai)1.5mm~3mm之間，而弧圈的(de)高度可比芯(xin)片所在(zai)平(ping)面(mian)高 0.75mm。
鍵(jian)(jian)(jian)合(he)(he)(he)技(ji)(ji)術有(you)熱(re)(re)(re)壓焊(han)、熱(re)(re)(re)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)焊(han)等。這(zhe)(zhe)些技(ji)(ji)術優(you)(you)點(dian)(dian)是(shi)容易形(xing)(xing)成球形(xing)(xing)（即焊(han)球技(ji)(ji)術），并防(fang)止金線(xian)(xian)氧(yang)化(hua)(hua)。為了(le)降(jiang)(jiang)低成本，也在(zai)研究用(yong)(yong)其他金屬(shu)絲，如鋁、銅(tong)、銀、鈀等來(lai)替代金絲鍵(jian)(jian)(jian)合(he)(he)(he)。熱(re)(re)(re)壓焊(han)的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)(jian)是(shi)兩種(zhong)金屬(shu)表(biao)面(mian)緊緊接(jie)觸(chu)，控制時(shi)(shi)間(jian)、溫(wen)度(du)(du)、壓力，使得(de)兩種(zhong)金屬(shu)發生連接(jie)。表(biao)面(mian)粗糙（不平整(zheng)）、有(you)氧(yang)化(hua)(hua)層形(xing)(xing)成或是(shi)有(you)化(hua)(hua)學沾污、吸潮等都會(hui)影響(xiang)到(dao)鍵(jian)(jian)(jian)合(he)(he)(he)效果，降(jiang)(jiang)低鍵(jian)(jian)(jian)合(he)(he)(he)強度(du)(du)。熱(re)(re)(re)壓焊(han)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)在(zai) 300℃~400℃，時(shi)(shi)間(jian)一(yi)般為 40ms（通(tong)(tong)常,加上(shang)(shang)尋找鍵(jian)(jian)(jian)合(he)(he)(he)位置等程序(xu)，鍵(jian)(jian)(jian)合(he)(he)(he)速度(du)(du)是(shi)每秒(miao)二線(xian)(xian)）。超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)焊(han)的(de)(de)(de)(de)優(you)(you)點(dian)(dian)是(shi)可(ke)(ke)避免高溫(wen)，因為它(ta)用(yong)(yong)20kHz~60kHz的(de)(de)(de)(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)振動提供焊(han)接(jie)所需的(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)，所以(yi)焊(han)接(jie)溫(wen)度(du)(du)可(ke)(ke)以(yi)降(jiang)(jiang)低一(yi)些。將(jiang)(jiang)熱(re)(re)(re)和超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)能(neng)量(liang)同(tong)時(shi)(shi)用(yong)(yong)于鍵(jian)(jian)(jian)合(he)(he)(he)，就是(shi)所謂的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)焊(han)。與(yu)熱(re)(re)(re)壓焊(han)相比，熱(re)(re)(re)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)焊(han)最(zui)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)優(you)(you)點(dian)(dian)是(shi)將(jiang)(jiang)鍵(jian)(jian)(jian)合(he)(he)(he)溫(wen)度(du)(du)從 350℃降(jiang)(jiang)到(dao)250℃左右（也有(you)人認為可(ke)(ke)以(yi)用(yong)(yong)100℃~150℃的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)(jian)），這(zhe)(zhe)可(ke)(ke)以(yi)大(da)(da)大(da)(da)降(jiang)(jiang)低在(zai)鋁焊(han)盤上(shang)(shang)形(xing)(xing)成 Au-Al 金屬(shu)間(jian)化(hua)(hua)合(he)(he)(he)物的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)能(neng)性，延長器件(jian)(jian)壽命，同(tong)時(shi)(shi)降(jiang)(jiang)低了(le)電(dian)路(lu)參數(shu)的(de)(de)(de)(de)漂移。在(zai)引(yin)(yin)線(xian)(xian)鍵(jian)(jian)(jian)合(he)(he)(he)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)改進主要(yao)是(shi)因為需要(yao)越來(lai)越薄的(de)(de)(de)(de)封裝，有(you)些超(chao)薄封裝的(de)(de)(de)(de)厚度(du)(du)僅有(you)0.4mm 左右。所以(yi)引(yin)(yin)線(xian)(xian)環(huan)（loop）從一(yi)般的(de)(de)(de)(de)200 μ m~300 μ m減小(xiao)到(dao)100μm~125μm，這(zhe)(zhe)樣引(yin)(yin)線(xian)(xian)張力就很(hen)大(da)(da)，繃得(de)很(hen)緊。另外，在(zai)基(ji)片上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)線(xian)(xian)焊(han)盤外圍通(tong)(tong)常有(you)兩條(tiao)環(huan)狀電(dian)源 / 地線(xian)(xian)，鍵(jian)(jian)(jian)合(he)(he)(he)時(shi)(shi)要(yao)防(fang)止金線(xian)(xian)與(yu)其短路(lu)，其最(zui)小(xiao)間(jian)隙必須>625 μ m，要(yao)求鍵(jian)(jian)(jian)合(he)(he)(he)引(yin)(yin)線(xian)(xian)必須具有(you)高的(de)(de)(de)(de)線(xian)(xian)性度(du)(du)和良好(hao)的(de)(de)(de)(de)弧(hu)形(xing)(xing)。
5.等離子清洗
清洗的重要(yao)作用之(zhi)一是提高膜的附著(zhu)力(li)，如在Si 襯底上沉積(ji) Au 膜，經(jing) Ar 等(deng)離子體處理(li)掉(diao)表(biao)面的碳氫化(hua)合物(wu)和其他污染物(wu)，明顯(xian)改(gai)善了 Au 的附著(zhu)力(li)。等(deng)離子體處理(li)后的基體表(biao)面，會留下(xia)一層含氟化(hua)物(wu)的灰(hui)色(se)物(wu)質，可(ke)用溶液(ye)去掉(diao)。同時清洗也有利于改(gai)善表(biao)面黏著(zhu)性和潤(run)濕性。
6.密封劑灌封
將(jiang)已貼裝好芯片并(bing)完(wan)成引線鍵合(he)(he)的(de)(de)(de)框架(jia)帶(dai)置于模(mo)具中(zhong)，將(jiang)塑(su)(su)封(feng)料的(de)(de)(de)預(yu)成型(xing)(xing)塊(kuai)在預(yu)熱爐中(zhong)加熱（預(yu)熱溫度(du)(du)(du)(du)(du)在 90℃~95℃之(zhi)間），然(ran)后(hou)放(fang)進轉移(yi)成型(xing)(xing)機的(de)(de)(de)轉移(yi)罐中(zhong)。在轉移(yi)成型(xing)(xing)活塞的(de)(de)(de)壓(ya)力(li)之(zhi)下，塑(su)(su)封(feng)料被擠壓(ya)到澆(jiao)道中(zhong)，并(bing)經(jing)過(guo)(guo)澆(jiao)口(kou)注入模(mo)腔（在整(zheng)個(ge)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，模(mo)具溫度(du)(du)(du)(du)(du)保(bao)持在 170℃~175℃左(zuo)右）。塑(su)(su)封(feng)料在模(mo)具中(zhong)快速固(gu)化(hua)(hua)(hua)，經(jing)過(guo)(guo)一段時(shi)間的(de)(de)(de)保(bao)壓(ya)，使(shi)得模(mo)塊(kuai)達到一定的(de)(de)(de)硬度(du)(du)(du)(du)(du)，然(ran)后(hou)用(yong)頂桿(gan)頂出模(mo)塊(kuai)，成型(xing)(xing)過(guo)(guo)程(cheng)就(jiu)完(wan)成了。對(dui)于大(da)多數塑(su)(su)封(feng)料來說，在模(mo)具中(zhong)保(bao)壓(ya)幾分(fen)鐘(zhong)后(hou)，模(mo)塊(kuai)的(de)(de)(de)硬度(du)(du)(du)(du)(du)足可(ke)以(yi)達到允許(xu)頂出的(de)(de)(de)程(cheng)度(du)(du)(du)(du)(du)，但(dan)是(shi)聚合(he)(he)物的(de)(de)(de)固(gu)化(hua)(hua)(hua)（聚合(he)(he)）并(bing)未全部完(wan)成。由于材料的(de)(de)(de)聚合(he)(he)度(du)(du)(du)(du)(du)（固(gu)化(hua)(hua)(hua)程(cheng)度(du)(du)(du)(du)(du)）強烈影(ying)響(xiang)材料的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)(hua)轉變溫度(du)(du)(du)(du)(du)及熱應力(li)，所(suo)以(yi)促使(shi)材料全部固(gu)化(hua)(hua)(hua)以(yi)達到一個(ge)穩定的(de)(de)(de)狀態(tai)，對(dui)于提高器件(jian)可(ke)靠性是(shi)十分(fen)重要(yao)的(de)(de)(de)，后(hou)固(gu)化(hua)(hua)(hua)就(jiu)是(shi)為了提高塑(su)(su)封(feng)料的(de)(de)(de)聚合(he)(he)度(du)(du)(du)(du)(du)而必需(xu)的(de)(de)(de)工藝步驟，一般后(hou)固(gu)化(hua)(hua)(hua)條(tiao)件(jian)為 170℃~175℃，2h~4h。
7.裝配焊料球
目前(qian)業內(nei)采用的(de)(de)(de)(de)(de)植(zhi)(zhi)(zhi)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)方(fang)(fang)法(fa)有兩種(zhong)：“錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)膏(gao)” “錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)”和“助(zhu)焊(han)(han)膏(gao)” “錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)”。“錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)膏(gao)” “錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)”植(zhi)(zhi)(zhi)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)方(fang)(fang)法(fa)是業界公認的(de)(de)(de)(de)(de)最好標準的(de)(de)(de)(de)(de)植(zhi)(zhi)(zhi)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)法(fa)，用這種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)植(zhi)(zhi)(zhi)出的(de)(de)(de)(de)(de)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)焊(han)(han)接(jie)性好、光澤好，熔錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)過程不會出現焊(han)(han)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)偏置現象，較(jiao)易控制，具體(ti)做法(fa)就是先(xian)把錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)膏(gao)印(yin)刷到 BGA 的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)盤(pan)上，再用植(zhi)(zhi)(zhi)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)機(ji)或絲網印(yin)刷在上面(mian)加上一定(ding)大小的(de)(de)(de)(de)(de)錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)，這時錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)膏(gao)起的(de)(de)(de)(de)(de)作用就是粘(zhan)住錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)，并在加溫(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)時候讓(rang)錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)觸面(mian)更(geng)大，使錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)受(shou)熱更(geng)快(kuai)更(geng)全面(mian)，使錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)熔錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)后與焊(han)(han)盤(pan)焊(han)(han)接(jie)性更(geng)好并減少虛(xu)焊(han)(han)的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)能(neng)。
8.表面打標
打(da)標就是在封裝模塊的頂表面印上去不(bu)掉的、字跡清(qing)楚(chu)的字母和標識，包(bao)括(kuo)制造商的信息、國家、器(qi)件代碼(ma)(ma)等(deng)，主要是為(wei)了識別并可跟蹤。打(da)碼(ma)(ma)的方法有多種(zhong)，其(qi)中最常用的是印碼(ma)(ma)方法，而它又(you)包(bao)括(kuo)油墨印碼(ma)(ma)和激光印碼(ma)(ma)二種(zhong)。
9.切割分離
為了提高生產效(xiao)率(lv)和(he)節約材料，大多數 SiP 的(de)組裝工(gong)(gong)作(zuo)都(dou)是(shi)以陣列(lie)組合的(de)方(fang)式進行，在完(wan)成(cheng)模塑與測試工(gong)(gong)序(xu)以后進行劃(hua)分(fen)(fen)，分(fen)(fen)割成(cheng)為單個的(de)器(qi)件(jian)。劃(hua)分(fen)(fen)分(fen)(fen)割可以采(cai)用鋸開(kai)(kai)或者沖(chong)壓工(gong)(gong)藝(yi)，鋸開(kai)(kai)工(gong)(gong)藝(yi)靈(ling)活(huo)性(xing)比較(jiao)(jiao)強，也不需要多少專(zhuan)用工(gong)(gong)具，沖(chong)壓工(gong)(gong)藝(yi)則生產效(xiao)率(lv)比較(jiao)(jiao)高、成(cheng)本較(jiao)(jiao)低，但是(shi)需要使用專(zhuan)門(men)的(de)工(gong)(gong)具。
倒裝焊工藝
和(he)引(yin)線(xian)鍵合工藝相比(bi)較倒(dao)裝焊工藝具有(you)以下(xia)幾個優(you)點：
（1）倒裝(zhuang)焊技(ji)術克服(fu)了引線鍵(jian)合焊盤中心距極(ji)限的(de)問題；
（2）在芯(xin)片(pian)的電源 /地線分布設計(ji)上(shang)給電子設計(ji)師(shi)提供了更多的便利；
（3）通過(guo)縮短互(hu)聯長度，減小(xiao) RC 延遲，為高頻率(lv)、大(da)功率(lv)器(qi)件提供更完善(shan)的信號；
（4）熱性能(neng)優良，芯片背面可安裝散熱器(qi)；
（5）可靠性高，由于芯片(pian)下填料的(de)作用，使封(feng)裝抗疲勞壽命增(zeng)強；
（6）便于返修。
以下是倒裝焊(han)的工藝流程(cheng)（與引線鍵合相同的工序部分(fen)不再(zai)進行單獨說明）：圓片(pian)(pian)焊(han)盤再(zai)分(fen)布——圓片(pian)(pian)減薄——制作凸點——圓片(pian)(pian)切(qie)割——倒裝鍵合——下填(tian)充——包(bao)封——配焊(han)料(liao)球(qiu)——回流焊(han)——表面打標——分(fen)離(li)——最終檢查——測試包(bao)裝。
1.焊盤再分布（RDL)
為了增加引線(xian)間距并滿足倒裝焊工藝(yi)的(de)要(yao)求，需要(yao)對(dui)芯片的(de)引線(xian)進行再分布。
2.制作凸點
焊(han)(han)(han)盤再分布完成之(zhi)后，需要(yao)在(zai)芯片(pian)上的焊(han)(han)(han)盤添加凸(tu)(tu)點，焊(han)(han)(han)料(liao)凸(tu)(tu)點制作(zuo)技術可采用(yong)電鍍法、化學鍍法、蒸發法、置球(qiu)法和(he)焊(han)(han)(han)膏印(yin)刷法。目前仍以(yi)電鍍法最(zui)為廣泛，其次是(shi)焊(han)(han)(han)膏印(yin)刷法。
3.倒裝鍵合、下填充
在(zai)(zai)(zai)整個(ge)芯(xin)片鍵合表面按柵陣形(xing)狀布置(zhi)好焊料凸點(dian)(dian)后(hou)，芯(xin)片以(yi)倒扣方(fang)(fang)式安裝(zhuang)(zhuang)在(zai)(zai)(zai)封裝(zhuang)(zhuang)基(ji)(ji)板(ban)上，通過(guo)凸點(dian)(dian)與基(ji)(ji)板(ban)上的(de)焊盤實(shi)現(xian)電氣(qi)連(lian)接(jie)，取代了WireBond和(he)TAB 在(zai)(zai)(zai)周邊布置(zhi)端子的(de)連(lian)接(jie)方(fang)(fang)式。倒裝(zhuang)(zhuang)鍵合完畢后(hou)，在(zai)(zai)(zai)芯(xin)片與基(ji)(ji)板(ban)間用環(huan)氧樹(shu)脂進(jin)行填充(chong)(chong)，可以(yi)減少施加在(zai)(zai)(zai)凸點(dian)(dian)上的(de)熱應力和(he)機械應力，比不進(jin)行填充(chong)(chong)的(de)可靠性提高了1到2個(ge)數(shu)量級。
SiP為系統應用而生
SiP主要應用領域
SiP的應用非常廣泛，主要包(bao)括：無線通訊、汽車電子、醫療電子、計算機、軍用電子等。
SiP應(ying)用最(zui)為廣泛為無線通(tong)(tong)訊(xun)(xun)領(ling)(ling)域。SiP在(zai)無線通(tong)(tong)信領(ling)(ling)域的(de)(de)(de)應(ying)用最(zui)早(zao)，也是(shi)應(ying)用最(zui)為廣泛的(de)(de)(de)領(ling)(ling)域。在(zai)無線通(tong)(tong)訊(xun)(xun)領(ling)(ling)域，對于功能傳輸效率、噪聲、體積、重量以及成本(ben)等多(duo)(duo)方面(mian)要求越(yue)來(lai)越(yue)高，迫使無線通(tong)(tong)訊(xun)(xun)向低成本(ben)、便攜式、多(duo)(duo)功能和(he)高性(xing)能等方向發展。SiP是(shi)理想的(de)(de)(de)解(jie)決方案，綜(zong)合(he)(he)了(le)現(xian)有(you)的(de)(de)(de)芯核資(zi)源和(he)半(ban)導體生產工(gong)藝的(de)(de)(de)優(you)勢(shi)，降(jiang)低成本(ben)，縮(suo)短(duan)上市時間，同時克服了(le)SOC中諸如工(gong)藝兼容、信號(hao)混合(he)(he)、噪聲干擾、電磁干擾等難(nan)度(du)。手機(ji)中的(de)(de)(de)射頻功放，集成了(le)頻功放、功率控制及收發轉換開關等功能，完(wan)整的(de)(de)(de)在(zai)SiP中得到了(le)解(jie)決。
汽車車電子是SiP的重要應用場景。汽車電子里的SiP應用正在逐漸增加。以發動機控制單元（ECU）舉例，ECU由微處理器（CPU）、存儲器（ROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數轉換器（A/D）以及整形、驅動等大規模集成電路組成。各類型的芯片之間工藝不同，目前較多采用SiP的方式將芯片整合在一起成為完整的控制系統。另外，汽車防抱死系統(ABS)、燃油噴射控制系統、安全氣囊電子系統、方向盤控制系統、輪胎低氣壓報警系統等各個單元，采用SiP的形式也在不斷增多。此外，SiP技術在快速增長的車載辦公系統和娛樂系統中也獲得了成功的應用。
醫療電子需要可靠性和小尺寸相結合，同時兼具功能性和壽命。在該領域的典型應用為可植入式電子醫療器件，比如膠囊式內窺鏡。內窺鏡由光學鏡頭、圖像處理芯片、射頻信號發射器、天線、電池等組成。其中圖像處理芯片屬于數字芯片、射頻信號發射器則為模擬芯片、天線則為無源器件。將這些器件集中封裝在一個SiP之內，可以完美地解決性能和小型化的要求。
SiP在計算機領域的應用主要來自于將處理器和存儲器集成在一起。以GPU舉例，通常包括圖形計算芯片和SDRAM。而兩者的封裝方式并不相同。圖形計算方面都采用標準的塑封焊球陣列多芯片組件方式封裝，而這種方式對于SDRAM并不適合。因此需要將兩種類型的芯片分別封裝之后，再以SiP的形式封裝在一起。
SiP在其他消(xiao)費類電(dian)子中(zhong)也有(you)很多(duo)應用(yong)。這其中(zhong)包(bao)括了ISP（圖(tu)(tu)像處理(li)芯(xin)片）、藍牙(ya)芯(xin)片等(deng)(deng)。ISP是數碼相機、掃描儀、攝像頭、玩具等(deng)(deng)電(dian)子產品的核心器(qi)(qi)(qi)件(jian)，其通過光(guang)電(dian)轉換，將光(guang)學信號轉換成數字信號，然后實現圖(tu)(tu)像的處理(li)、顯示和存儲。圖(tu)(tu)像傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)包(bao)括一系列不同類型的元(yuan)器(qi)(qi)(qi)件(jian)，如CCD、COMS圖(tu)(tu)像傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)、接觸圖(tu)(tu)像傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)、電(dian)荷載入(ru)器(qi)(qi)(qi)件(jian)、光(guang)學二極管陣列、非晶(jing)硅傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)等(deng)(deng)，SiP技術無疑是一種理(li)想的封裝技術解決方(fang)案。
航(hang)空(kong)航(hang)天、軍工(gong)等(deng)領(ling)域電子產品(pin)(pin)具(ju)有高性能(neng)、小型化、多品(pin)(pin)種和(he)小批量等(deng)特點，SiP技術(shu)順(shun)應了軍事電子的(de)應用(yong)需求，因此在(zai)這一技術(shu)領(ling)域具(ju)有廣泛的(de)應用(yong)市場(chang)和(he)發展前(qian)景。SiP產品(pin)(pin)涉及衛星、運載火箭(jian)、飛(fei)機、導(dao)彈、雷(lei)達、巨(ju)型計(ji)算機等(deng)軍事裝備。
SiP——為智能手機量身定制
手(shou)(shou)機輕(qing)薄(bo)化帶來SiP需求增長(chang)。手(shou)(shou)機是(shi)SiP封裝最大(da)的(de)(de)市場。隨著智能(neng)手(shou)(shou)機越(yue)(yue)做越(yue)(yue)輕(qing)薄(bo)，對于SiP的(de)(de)需求自然水(shui)漲船高(gao)。各個品牌的(de)(de)手(shou)(shou)機厚度都在不斷縮(suo)減(jian)。輕(qing)薄(bo)化對組裝部件的(de)(de)厚度自然有越(yue)(yue)來越(yue)(yue)高(gao)的(de)(de)要求。以(yi)(yi)iPhone 為例，已大(da)幅縮(suo)減(jian)PCB的(de)(de)使用量，很多芯片元件都會做到SiP模塊里，而到了iPhone8，可能(neng)是(shi)蘋果第(di)一(yi)款全機采用SiP的(de)(de)手(shou)(shou)機。這意(yi)味(wei)著，一(yi)方面(mian)手(shou)(shou)機可以(yi)(yi)做得更加輕(qing)薄(bo)，另一(yi)方面(mian)會有更多的(de)(de)空(kong)間(jian)容納(na)其他(ta)功能(neng)模塊，比如說更強大(da)的(de)(de)攝(she)像頭、揚聲器(qi)，以(yi)(yi)及電(dian)池。
從(cong)蘋果(guo)產品看(kan)(kan)SiP應用。蘋果(guo)是堅定(ding)看(kan)(kan)好SiP應用的公(gong)司，蘋果(guo)在之前Apple Watch上就已經使用了SiP封裝。
除了手表以(yi)外(wai)，蘋果手機中使(shi)用SiP的顆(ke)數也在逐(zhu)漸增多(duo)。列舉有：觸控芯(xin)片，指紋識別芯(xin)片，RFPA等(deng)。
觸(chu)(chu)(chu)控(kong)芯(xin)片。3D Touch的出(chu)現，對觸(chu)(chu)(chu)控(kong)模組的處(chu)理能力和性(xing)(xing)能提出(chu)了(le)更(geng)高的要(yao)求，其復雜結(jie)構(gou)要(yao)求觸(chu)(chu)(chu)控(kong)芯(xin)片采用(yong)SiP組裝，觸(chu)(chu)(chu)覺(jue)反饋功能加強其操(cao)作友好性(xing)(xing)。
指(zhi)紋(wen)識(shi)別同樣采用了SiP封裝(zhuang)。將傳(chuan)感器和控制芯(xin)片封裝(zhuang)在一(yi)起(qi)，從iPhone 5開始，就采取(qu)了相類(lei)似的技術。
RFPA模塊。手機中(zhong)(zhong)的RFPA是(shi)最常用SiP形式的。iPhone 6S也同樣不(bu)例(li)外(wai)，在iPhone 6S中(zhong)(zhong)，有多顆RFPA芯片，都(dou)是(shi)采(cai)用了SiP。
按照蘋果的習慣，所有應用成熟的技術會傳給下一代，我們判斷，即將問世的蘋果手機會更全面，更多程度的利用SiP技術，來實現內部空間的壓縮。
不止是蘋果，國內智(zhi)能手機(ji)廠商也(ye)會(hui)迅(xun)速跟進采用(yong)SiP技(ji)術。此(ci)外，滲透(tou)率(lv)提(ti)升不單是采用(yong)SiP的(de)(de)智(zhi)能手機(ji)會(hui)增(zeng)多，在智(zhi)能手機(ji)中使用(yong)的(de)(de)SiP的(de)(de)顆數也(ye)會(hui)增(zeng)加。兩(liang)個效應疊加驅使SiP的(de)(de)增(zeng)量市(shi)場迅(xun)速擴大。
從制造到封測——逐漸融合的SiP產業鏈
從產業(ye)鏈的(de)(de)變革、產業(ye)格局的(de)(de)變化來看，今后電子(zi)產業(ye)鏈將不再只是傳統的(de)(de)垂直式鏈條(tiao)：終端(duan)設(she)備廠商(shang)(shang)(shang)——IC設(she)計(ji)公(gong)(gong)司(si)——封(feng)測廠商(shang)(shang)(shang)、Foundry廠、IP設(she)計(ji)公(gong)(gong)司(si)，產品的(de)(de)設(she)計(ji)將同(tong)(tong)時調動封(feng)裝(zhuang)廠商(shang)(shang)(shang)、基板廠商(shang)(shang)(shang)、材料廠、IC設(she)計(ji)公(gong)(gong)司(si)、系統廠商(shang)(shang)(shang)、Foundry廠、器件廠商(shang)(shang)(shang)（如(ru)(ru)TDK、村田）、存儲大廠（如(ru)(ru)三星）等彼此交(jiao)叉協作，共同(tong)(tong)實現產業(ye)升級。
未來系(xi)統將(jiang)帶動封裝(zhuang)業(ye)進一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)，反之(zhi)高端封裝(zhuang)也將(jiang)推動系(xi)統終(zhong)端繁榮。未來系(xi)統廠商與封裝(zhuang)廠的直接(jie)對接(jie)將(jiang)會(hui)越來越多，而IC設計(ji)(ji)公(gong)司則將(jiang)可能向(xiang)IP設計(ji)(ji)或者直接(jie)出售晶圓兩個方向(xiang)去發(fa)展(zhan)。
近年來，部分晶圓代工廠也在客戶一(yi)次購足(zu)的服務(wu)(wu)需求下(Turnkey Service)，開始擴展業務(wu)(wu)至下游封(feng)測端(duan)，以發展SiP等先進封(feng)裝(zhuang)技術來打造一(yi)條(tiao)龍服務(wu)(wu)模式，滿足(zu)上游IC設(she)計(ji)廠或系統廠。
然(ran)而，晶(jing)圓(yuan)(yuan)代(dai)工(gong)廠(chang)(chang)(chang)發展SiP等先進封(feng)(feng)裝(zhuang)技(ji)(ji)術，與(yu)現(xian)有(you)(you)封(feng)(feng)測廠(chang)(chang)(chang)商間(jian)將形成(cheng)(cheng)微(wei)妙的競合關(guan)系。首(shou)先，晶(jing)圓(yuan)(yuan)代(dai)工(gong)廠(chang)(chang)(chang)基(ji)于(yu)晶(jing)圓(yuan)(yuan)制程(cheng)(cheng)優勢，擁有(you)(you)發展晶(jing)圓(yuan)(yuan)級(ji)封(feng)(feng)裝(zhuang)技(ji)(ji)術的基(ji)本條件，跨入門檻(jian)并不(bu)甚高。因此，晶(jing)圓(yuan)(yuan)代(dai)工(gong)廠(chang)(chang)(chang)可(ke)依產品應用趨(qu)勢與(yu)上游客(ke)戶需求，在完成(cheng)(cheng)晶(jing)圓(yuan)(yuan)代(dai)工(gong)相(xiang)關(guan)制程(cheng)(cheng)后(hou)，持續朝晶(jing)圓(yuan)(yuan)級(ji)封(feng)(feng)裝(zhuang)等后(hou)段(duan)領域邁進，以完成(cheng)(cheng)客(ke)戶整體需求目標。這(zhe)對現(xian)有(you)(you)封(feng)(feng)測廠(chang)(chang)(chang)商來說，可(ke)能形成(cheng)(cheng)一定程(cheng)(cheng)度的競爭。
由于(yu)封(feng)(feng)測廠幾乎難以向上游跨(kua)足晶(jing)圓(yuan)代工(gong)領(ling)域，而晶(jing)圓(yuan)代工(gong)廠卻(que)能基于(yu)制程技術優(you)勢跨(kua)足下游封(feng)(feng)測代工(gong)，尤其是在高階SiP領(ling)域方面；因此，晶(jing)圓(yuan)代工(gong)廠跨(kua)入SiP封(feng)(feng)裝業務，將與封(feng)(feng)測廠從單純上下游合作關系，轉向微妙(miao)的競合關系。
封(feng)測廠(chang)一方(fang)面可朝差異(yi)化發展以區隔市場，另一方(fang)面也可選擇與晶(jing)圓代工廠(chang)進行技術(shu)(shu)合作，或是以技術(shu)(shu)授權等方(fang)式，搭配封(feng)測廠(chang)龐大的產能(neng)基(ji)礎(chu)進行接單量產，共同擴大市場。此外，晶(jing)圓代工廠(chang)所(suo)發展的高(gao)階異(yi)質(zhi)封(feng)裝，其部份制程步驟仍(reng)須專業封(feng)測廠(chang)以現有技術(shu)(shu)協助完成，因此雙方(fang)仍(reng)有合作立基(ji)點。
總結：
SiP代表(biao)了行(xing)業發(fa)(fa)展方向(xiang)。芯(xin)片(pian)發(fa)(fa)展從一味(wei)追求(qiu)功(gong)耗下(xia)降及(ji)性能提升（摩爾定律(lv)），轉(zhuan)向(xiang)更加務實(shi)的(de)滿足市場的(de)需求(qiu)（超越(yue)摩爾定律(lv)），SiP是實(shi)現(xian)的(de)重要路(lu)徑(jing)。SiP從終端(duan)電子產(chan)品(pin)角度出發(fa)(fa)，不是一味(wei)關(guan)注芯(xin)片(pian)本(ben)身(shen)的(de)性能/功(gong)耗，而是實(shi)現(xian)整個終端(duan)電子產(chan)品(pin)的(de)輕薄(bo)短小、多功(gong)能、低功(gong)耗，在行(xing)動(dong)裝置(zhi)與(yu)穿戴(dai)裝置(zhi)等輕巧型產(chan)品(pin)興起后，SiP需求(qiu)日(ri)益顯(xian)現(xian)。