收藏 | SIP封装工艺流程

系统级封装（system in package，SIP）是指将不同种类的元件，通过不同种技能，混载于同一封装体内，由此构成系统集成封装形式。
该定义是通过不断演化、逐渐形成的。
开始是单芯片封装体中加入无源元件（此时封装形式多为QFP、SOP等），再到单个封装体中加入多个芯片。

叠层芯片以及无源器件，末了发展到一个封装构成一个别系（此时的封装形式多为BGA、CSP）。
SIP是MCP进一步发展的产物，二者的差异在于：SIP中可搭载不同类型的芯片，芯片之间可以进行旗子暗记取放和交流，从而以一个别系的规模而具备某种功能；MCP中叠层的多个芯片一样平常为同一种类型，以芯片之间不能进行旗子暗记存取和交流的存储器为主，从整体上来说为一多芯片存储器。

二、SIP封装综述：

实现电子整机系统的功能常日有两个路子：一种是系统级芯片，减成SOC，即在单一的芯片上实现电子整机系统的功能；另一种是系统级封装，减成SIP，即通过封装来实现整机系统的功能。
从学术上讲，这是两条技能路线，就像单片集成电路和稠浊集成电路一样，各有各的上风，各有各的运用市场，在技能上和运用上都是喷鼻香菇补充的关系。
从产品上分，SOC应紧张用于周期直角厂的高性能产品，而SIP紧张运用于周期短的消费类产品。
SIP是利用成熟的组装和互连技能，把各种集成电路如CMOS电路、GaAs电路、SiGe电路或者光电子器件、MEMS器件以及各种无源器件元件如电容、电感等集成到一个封装体内，实现整机系统的功能。
紧张优点包括：

-采取现有商用元器件，制造本钱较低；

-产品进入市场的周期短；

-无论设计和工艺，有较大的灵巧性；

-把不同类型的电路和元件集成在一起，相对随意马虎实现。

系统级封装（SIP）技能从20世纪90年代初提出到现在，经由十几年的发展，已经能被学术界和工业界广泛接管，成为电子技能研究新热点和技能运用的紧张方向之一，并认为他代表了今后电子技能发展的方向之一。

三、SIP封装类型：

从目前业界SIP的设计类型和构造区分，SIP可分为三类。

3.1 2D SIP

此类封装是在同一个封装基板年夜将芯片一个挨一个的排列以二维的模式封装在一个封装体内。

3.2 堆叠SIP

此类封装是在一个封装中采取物理的方法将两个或多个芯片堆叠整合起来进行封装。

3.3 3D SIP

此类封装是在2D封装的根本上，把多个罗芯片、封装芯片、多芯片乃至圆片进行叠层互联，构成立体封装，这种构造也称作叠层型3D封装。

四、SIP封装的制程工艺：

SIP封装制程按照芯片与基板的连接办法可分为引线键合封装和倒装焊两种。

4.1引线键合封装工艺

圆片→圆片减薄→圆片切割→芯片粘结→引线键合→等离子洗濯→液态密封剂灌封→装置焊料球→回流焊→表面打标→分离→终极检讨→测试→包装。

4.1.1圆片减薄

圆片减薄是指从圆片背面采取机器或化学机器（CMP）办法进行研磨，将圆片减薄到适宜封装的程度。
由于圆片的尺寸越来越大，为了增加圆片的机器强度，防止在加工过程中发生变形、开裂，其厚度也一贯在增加。
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管的程度，以知足芯片装置的哀求。

4.1.2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，现在一样平常的划片机都已实现全自动化。
无论是部分划线还是完备分割硅片，目前均采取锯刀，由于它划出的边缘整洁，很少有碎屑和裂口产生。

4.1.3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波折及芯片位移征象。
贴装的办法可以是用软焊料（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利用聚合物粘结剂粘贴到金属框架上。

4.1.4引线键合

在塑料封装中利用的引线紧张是金线，其直径一样平常为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。

键合技能有热压焊、热超声焊等。
这些技能优点是随意马虎形成球形（即焊球技能），并防止金线氧化。
为了降落本钱，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牢牢打仗，掌握韶光、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，降落键合强度。
热压焊的温度在 300℃~400℃，韶光一样平常为 40ms（常日,加上探求键合位置等程序，键合速率是每秒二线）。
超声焊的优点是可避免高温，由于它用20kHz~60kHz的超声振动供应焊接所需的能量，以是焊接温度可以降落一些。
将热和超声能量同时用于键合，便是所谓的热超声焊。
与热压焊比较，热超声焊最大的优点是将键合温度从 350℃降到250℃旁边（也有人认为可以用100℃~150℃的条件），这可以大大降落在铝焊盘上形成 Au-Al 金属间化合物的可能性，延长器件寿命，同时降落了电路参数的漂移。
在引线键合方面的改进紧张是由于须要越来越薄的封装，有些超薄封装的厚度仅有0.4mm 旁边。
以是引线环（loop）从一样平常的200 m~300 m减小到100m~125m，这样引线张力就很大，绷得很紧。
其余，在基片上的引线焊盘外围常日有两条环状电源 / 地线，键合时要防止金线与其短路，其最小间隙必须>625 m，哀求键合引线必须具有高的线性度和良好的弧形。

4.1.5等离子洗濯

洗濯的主要浸染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，明显改进了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。
同时洗濯也有利于改进表面黏着性和润湿性。

4.1.6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，并经由浇口注入模腔（在全体过程中，模具温度保持在 170℃~175℃旁边）。
塑封料在模具中快速固化，经由一段韶光的保压，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。
对付大多数塑封料来说，在模具中保压几分钟后，模块的硬度足可以达到许可顶出的程度，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，以是匆匆使材料全部固化以达到一个稳定的状态，对付提高器件可靠性是十分主要的，后固化便是为了提高塑封料的聚合度而必需的工艺步骤，一样平常后固化条件为 170℃~175℃，2h~4h。

4.1.7装置焊料球

目前业内采取的植球方法有两种：“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，熔锡过程不会涌现焊球偏置征象，较易掌握，详细做法便是先把锡膏印刷到 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，这时锡膏起的浸染便是粘住锡球，并在加温的时候让锡球的打仗面更大，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。

4.1.8表面打标

打标便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，紧张是为了识别并可跟踪。
打码的方法有多种，个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。

4.1.9分离工艺

为了提高生产效率和节约材料，大多数 SIP 的组装事情都因此阵列组合的办法进行，在完成模塑与测试工序往后进行划分，分割成为单个的器件。
划分分割可以采取锯开或者冲压工艺，锯开工艺灵巧性比较强，也不须要多少专用工具，冲压工艺则生产效率比较高、本钱较低，但是须要利用专门的工具。

4.2倒装焊

和引线键合工艺比较较倒装焊工艺具有以下几个优点：

（1）倒装焊技能战胜了引线键合焊盘中央距极限的问题；

（2）在芯片的电源 /地线分布设计上给电子设计师供应了更多的便利；

（3）通过缩短互联长度，减小 RC 延迟，为高频率、大功率器件供应更完善的旗子暗记；

（4）热性能优秀，芯片背面可安装散热器；

（5）可靠性高，由于芯片下填料的浸染，使封装抗疲倦寿命增强；

（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解释）：圆片→焊盘再分布→圆片减薄、制作凸点→圆片切割→倒装键合、下添补→包封→装置焊料球→回流焊→表面打标→分离→终极检讨→测试→包装。

4.2.1焊盘再分布

为了增加引线间距并知足倒装焊工艺的哀求，须要对芯片的引线进行再分布。

4.2.2制作凸点

焊盘再分布完成之后，须要在芯片上的焊盘添加凸点，焊料凸点制作技能可采取电镀法、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。

4.2.3倒装键合、下添补

在全体芯片键合表面按栅阵形状支配好焊料凸点后，芯片以倒扣办法安装在封装基板上，通过凸点与基板上的焊盘实现电气连接，取代了WB和TAB 在周边支配端子的连接办法。
倒装键合完毕后，在芯片与基板间用环氧树脂进行添补，可以减少施加在凸点上的热应力和机器应力，比不进行添补的可靠性提高了1到2个数量级。

五、封装的基板

封装基板是封装的主要组成部分，在封装中实现搭载器件和电气连同的浸染，随着封装技能的发展，封装基板的设计、制造技能有了长足的进步。
2001年国际半导体技能发展预测机构（ITRS）设定半导体芯片尺寸为310mm2，但随着元件IO数目的不断增加，就必须增加基板上的端子数量，对封装基板有了更风雅化的哀求，从而对封装基板的加工和设计有了更严格哀求。

5.1封装几班的分类

封装基板的分类有很多种，目前业界比较认可的是从增强材料和构造两方面进行分类。

从构造方面来说，基板材料可分为两大类：刚性基板材料和柔性基板材料。
刚性基板材料利用较为广泛，一样平常的刚性基板材料紧张为覆铜板。
它是用增强材料，浸以树脂胶黏剂，通过烘干、裁剪、叠合成坯料，然后覆上一层导电率较高、焊接性良好的纯铜箔，用钢板作为模具，在热压机中经高温高压成型加工而制成。

从增强材料方面分类，基板可以分为有有机系（树脂系）、无机系（陶瓷系、金属系）和复合系，前两种材料在性能上各有优缺陷，而复合机系的涌现综合了两者的优点，很快成为基板的发展方向。
目前基板多采取有机系材料，也便是统称的BT树脂，改材料可分为CCL-H810、CCl-H870、CCL-HL870、CCL-HL950，介电常数在3.5 ~4.5（1MHz）之间，介电损耗为0.001~0.005（1MHz），玻璃转化温度为180~230℃。

5.2封装基板的设计规则

从封装基板常规制程来看，封装基板的生产与常规的PCB加工很类似，只是在哀求上更为严格，规则的哀求更为详细，须要更薄的叠层，更细的线宽线距以及更小的孔，详细参数各个板厂略有差异。

5.3封装基板的制程

常规的封装基板的制程与普通PCB的加工方法大体同等，但是目前为了知足封装基板的风雅化哀求涌现了减成法、办减成法以及积层法等加工方法。

5.4基板的表面处理

在兴城电气图形之后，须要在焊盘处进行表面处理，形成所须要的镀层，表面处理的浸染紧张有两方面，第一是提高焊盘处的抗氧化能力，第二是提高韩判处的焊接能力并改进焊盘的平整度，一样平常的PCB表面处理办法紧张有：热风整平；有机可焊性保护涂层；化学镍金；电镀金。

目前封装基板表面处理紧张利用化学镍金和电镀金，金作为一种贵金属，具有良好的可焊性、耐氧化性、抗蚀性、打仗电阻小、合金耐磨性好等优点

化学镍金：

化学镍金是采取金盐及催化剂在80~100℃的温度下通过化学反应析出金层的方法进行涂覆的，本钱比电镀低，但是难以掌握沉淀的金属厚度，表面硬并且平整度差，不适宜作为采取引线键合工艺封装基板的表面处理办法。

电镀镍金：

电镀是指借助外界直流电的浸染，在溶液中进行电解反应，是导电体（例如金属）的表面趁机金属或合金层。
电镀分为电镀硬金和软金工艺，镀硬金与软金的工艺基本相同，槽液组成也基本相同，差异是硬金槽内添加了一些微量金属镍或钴或铁等元素，由于电镀工艺中镀层金属的厚度和身分随意马虎掌握，并且平整度优秀，以是在采取键合工艺的封装基板进行表面处理时，一样平常采取电镀镍金工艺，铝线的键合一样平常采取硬金，金线的键合一样平常都用软金。
不管是化学镍金还是电镀镍金，对付键合质量影响的关键是镀层的结晶和表面是否有污染，以及一定哀求的镍金厚度。

六、结束语

系统级封装技能已经成为电子技能研究新热点和技能运用的紧张方向之一，SIP封装工艺作为SIP封装技能的主要组成部分，值得从事干系技能行业的技能职员和学者进行研究和学习，引线键合和倒装焊作为系统级封装的两种工艺，各有其特点和上风，须要根据详细生产哀求进行选择。

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，形成一个别系或者子系统。

从架构上来讲，SiP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全的功能。
与SOC（片上系统）相对应。
不同的是系统级封装是采取不同芯片进行并排或叠加的封装办法，而SOC则是高度集成的芯片产品。

1.1. More Moore VS More than Moore——SoC与SiP之比较

SiP是超越摩尔定律下的主要实现路径。
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：一是连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，这些产品占全体市场的50%。
其余便是超越摩尔定律的More than Moore路线，芯片发展从一味追求功耗低落及性能提升方面，转向更加务实的知足市场的需求。
这方面的产品包括了仿照/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，分别出身了两种产品：SoC与SiP。
SoC是摩尔定律连续往下走下的产物，而SiP则是实现超越摩尔定律的主要路径。
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，乃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是从封装的态度出发，对不同芯片进行并排或叠加的封装办法，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，一样平常情形下，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也很有可能汇合成到SiP中。

从封装发展的角度来看，因电子产品在体积、处理速率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生产本钱越来越高，频频遭遇技能障碍，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——超越摩尔定律的一定选择路径

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色尺寸缩小一半，性能提升一倍。
在性能提升的同时，带来本钱的低落，这使得半导体厂商有足够的动力去实现半导体特色尺寸的缩小。
这个中，处理器芯片和存储芯片是最屈服摩尔定律的两类芯片。
以Intel为例，每一代的产品完美地遵照摩尔定律。
在芯片层面上，摩尔定律促进了性能的不断往前推进。

PCB板并不屈服摩尔定律，是全体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革。
举例而言，PCB主板的标准最小线宽从十年前便是3 mil（大约75 um），到本日还是3 mil，险些没有进步。
毕竟，PCB并不屈服摩尔定律。
由于PCB的限定，使得全体系统的性能提升碰着了瓶颈。
比如，由于PCB线宽都没变革，以是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形下，处理器和内存之间的连线数量不会显著变革。
而内存的带宽即是内存接口位宽 乘以内存接口操作频率。
内存输出位宽即是处理器和内存之间的连线数量，在十年间受到PCB板工艺的限定一贯是64bit没有发生变革。
以是想提升内存带宽只有提高内存接口操作频率。
这就限定了全体系统的性能提升。

SIP是办理系统桎梏的胜负手。
把多个半导体芯片和无源器件封装在同一个芯片内，组成一个别系级的芯片，而不再用PCB板来作为承载芯片连接之间的载体，可以办理由于PCB自身的先天不敷带来系统性能碰着瓶颈的问题。
以处理器和存储芯片举例，由于系统级封装内部走线的密度可以远高于PCB走线密度，从而办理PCB线宽带来的系统瓶颈。
举例而言，由于存储器芯片和处理器芯片可以通过穿孔的办法连接在一起，不再受PCB线宽的限定，从而可以实现数据带宽在接口带宽上的提升。

我们认为，SiP不仅是大略地将芯片集成在一起。
SiP还具有开拓周期短；功能更多；功耗更低，性能更优秀、本钱价格更低，体积更小，质量更轻等优点，总结如下：

SiP工艺剖析

SIP 封装制程按照芯片与基板的连接办法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

引线键合封装工艺紧张流程如下:

圆片→圆片减薄→圆片切割→芯片粘结→引线键合→等离子洗濯→液态密封剂灌封→装置焊料球→回流焊→表面打标→分离→终极检讨→测试→包装。

圆片减薄

圆片减薄是指从圆片背面采取机器或化学机器（CMP）办法进行研磨，将圆片减薄到适宜封装的程度。
由于圆片的尺寸越来越大，为了增加圆片的机器强度，防止在加工过程中发生变形、开裂，其厚度也一贯在增加。
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管的程度，以知足芯片装置的哀求。

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，现在一样平常的划片机都已实现全自动化。
无论是部分划线还是完备分割硅片，目前均采取锯刀，由于它划出的边缘整洁，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波折及芯片位移征象。
贴装的办法可以是用软焊料（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利用聚合物粘结剂粘贴到金属框架上。

引线键合

在塑料封装中利用的引线紧张是金线，其直径一样平常为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。

键合技能有热压焊、热超声焊等。
这些技能优点是随意马虎形成球形（即焊球技能），并防止金线氧化。
为了降落本钱，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牢牢打仗，掌握韶光、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，降落键合强度。
热压焊的温度在 300℃~400℃，韶光一样平常为 40ms（常日,加上探求键合位置等程序，键合速率是每秒二线）。
超声焊的优点是可避免高温，由于它用20kHz~60kHz的超声振动供应焊接所需的能量，以是焊接温度可以降落一些。
将热和超声能量同时用于键合，便是所谓的热超声焊。
与热压焊比较，热超声焊最大的优点是将键合温度从 350℃降到250℃旁边（也有人认为可以用100℃~150℃的条件），这可以大大降落在铝焊盘上形成 Au-Al 金属间化合物的可能性，延长器件寿命，同时降落了电路参数的漂移。
在引线键合方面的改进紧张是由于须要越来越薄的封装，有些超薄封装的厚度仅有0.4mm 旁边。
以是引线环（loop）从一样平常的200 m~300 m减小到100m~125m，这样引线张力就很大，绷得很紧。
其余，在基片上的引线焊盘外围常日有两条环状电源 / 地线，键合时要防止金线与其短路，其最小间隙必须>625 m，哀求键合引线必须具有高的线性度和良好的弧形。

等离子洗濯

洗濯的主要浸染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，明显改进了 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。
同时洗濯也有利于改进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，并经由浇口注入模腔（在全体过程中，模具温度保持在 170℃~175℃旁边）。
塑封料在模具中快速固化，经由一段韶光的保压，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。
对付大多数塑封料来说，在模具中保压几分钟后，模块的硬度足可以达到许可顶出的程度，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，以是匆匆使材料全部固化以达到一个稳定的状态，对付提高器件可靠性是十分主要的，后固化便是为了提高塑封料的聚合度而必需的工艺步骤，一样平常后固化条件为 170℃~175℃，2h~4h。

液态密封剂灌封

目前业内采取的植球方法有两种：“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，熔锡过程不会涌现焊球偏置征象，较易掌握，详细做法便是先把锡膏印刷到 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，这时锡膏起的浸染便是粘住锡球，并在加温的时候让锡球的打仗面更大，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

打标便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，紧张是为了识别并可跟踪。
打码的方法有多种，个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 的组装事情都因此阵列组合的办法进行，在完成模塑与测试工序往后进行划分，分割成为单个的器件。
划分分割可以采取锯开或者冲压工艺，锯开工艺灵巧性比较强，也不须要多少专用工具，冲压工艺则生产效率比较高、本钱较低，但是须要利用专门的工具。

2.2.倒装焊工艺

和引线键合工艺比较较倒装焊工艺具有以下几个优点：

（1）倒装焊技能战胜了引线键合焊盘中央距极限的问题；

（2）在芯片的电源 /地线分布设计上给电子设计师供应了更多的便利；

（3）通过缩短互联长度，减小 RC 延迟，为高频率、大功率器件供应更完善的旗子暗记；

（4）热性能优秀，芯片背面可安装散热器；

（5）可靠性高，由于芯片下填料的浸染，使封装抗疲倦寿命增强；

（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解释）：圆片→焊盘再分布→圆片减薄、制作凸点→圆片切割→倒装键合、下添补→包封→装置焊料球→回流焊→表面打标→分离→终极检讨→测试→包装。

焊盘再分布

为了增加引线间距并知足倒装焊工艺的哀求，须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，须要在芯片上的焊盘添加凸点，焊料凸点制作技能可采取电镀法、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、下添补

在全体芯片键合表面按栅阵形状支配好焊料凸点后，芯片以倒扣办法安装在封装基板上，通过凸点与基板上的焊盘实现电气连接，取代了WB和TAB 在周边支配端子的连接办法。
倒装键合完毕后，在芯片与基板间用环氧树脂进行添补，可以减少施加在凸点上的热应力和机器应力，比不进行添补的可靠性提高了1到2个数量级。

SiP——为运用而生

3.1.紧张运用领域

SiP的运用非常广泛，紧张包括：无线通讯、汽车电子、医疗电子、打算机、军用电子等。

运用最为广泛的无线通讯领域。
SiP在无线通信领域的运用最早，也是运用最为广泛的领域。
在无线通讯领域，对付功能传输效率、噪声、体积、重量以及本钱等多方面哀求越来越高，迫使无线通讯向低本钱、便携式、多功能和高性能等方向发展。
SiP是空想的办理方案，综合了现有的芯核资源和半导体生产工艺的上风，降落本钱，缩短上市韶光，同时战胜了SOC中诸如工艺兼容、旗子暗记稠浊、噪声滋扰、电磁滋扰等难度。
手机中的射频功放，集成了频功放、功率掌握及收发转换开关等功能，完全的在SiP中得到理解决。

汽车电子是SiP的主要运用处景。
汽车电子里的SiP运用正在逐渐增加。
以发动机掌握单元（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。
各种型的芯片之间工艺不同，目前较多采取SiP的办法将芯片整合在一起成为完全的掌握系统。
其余，汽车防抱去世系统(ABS)、燃油喷射掌握系统、安全气囊电子系统、方向盘掌握系统、轮胎低气压报警系统等各个单元，采取SiP的形式也在不断增多。
此外，SIP技能在快速增长的车载办公系统和娱乐系统中也得到了成功的运用。

医疗电子须要可靠性和小尺寸相结合，同时兼具功能性和寿命。
在该领域的范例运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、射频旗子暗记发射器、天线、电池等组成。
个中图像处理芯片属于数字芯片、射频旗子暗记发射器则为仿照芯片、天线则为无源器件。
将这些器件集中封装在一个SiP之内，可以完美地办理性能和小型化的哀求。

SiP在打算机领域的运用紧张来自于将处理器和存储器集成在一起。
以GPU举例，常日包括图形打算芯片和SDRAM。
而两者的封装办法并不相同。
图形打算方面都采取标准的塑封焊球阵列多芯片组件办法封装，而这种办法对付SDRAM并不适宜。
因此须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运用。
这个中包括了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，将光学旗子暗记转换成数字旗子暗记，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、打仗图像传感器、电荷载入器件、光学二极管阵列、非晶硅传感器等，SiP技能无疑是一种空想的封装技能办理方案。

蓝牙系统一样平常由无线部分、链路掌握部分、链路管理支持部分和主终端接口组成，SiP技能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能的运用。
SiP完成了在一个超小型封装内集成了蓝牙无线技能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技能顺应了军事电子的运用需求，因此在这一技能领域具有广泛的运用市场和发展前景。
SiP产品涉及卫星、运载火箭、飞机、导弹、雷达、巨型打算机等军事装备，最具范例性的运用产品是各种频段的收发组件。

3.2.SiP——为智好手机量身定制

手机轻薄化带来SiP需求增长。
手机是SiP封装最大的市场。
随着智好手机越做越轻薄，对付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哀求。
以iPhone 6s为例，已大幅缩减PCB的利用量，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取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运用。
苹果是武断看好SiP运用的公司，苹果在之前Apple Watch上就已经利用了SiP封装。

除了腕表以外，苹果手机中利用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供应，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全体都封装在一起。
iPhone6s中展示了新一代的3D Touch技能。
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革，判断出人体手指的触摸动作，从而实现不同的功能。
而触控芯片便是要采集打仗点的电压值，将这些电极电压旗子暗记经由处理转换成坐标旗子暗记，并根据坐标旗子暗记掌握手机做出相应功能的反应，从而实现其掌握功能。
3D Touch的涌现，对触控模组的处理能力和性能提出了更高的哀求，其繁芜构造哀求触控芯片采取SiP组装，触觉反馈功能加强其操作友好性。

指纹识别同样采取了SiP封装。
将传感器和掌握芯片封装在一起，从iPhone 5开始，就采纳了相类似的技能。

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，都是采取了SiP。

按照苹果的习气，所有运用成熟的技能会传给下一代，我们判断，即将问世的苹果iPhone7会更多地采纳SiP技能，而未来的iPhone7s、iPhone8会更全面，更多程度的利用SiP技能，来实现内部空间的压缩。

SoC和SIP

自集成电路器件的封装从单个组件的开拓，进入到多个组件的集成后，随着产品效能的提升以及对轻薄和低耗需求的带动下，迈向封装整合的新阶段。
在此发展方向的勾引下，形成了电子家当上干系的两大新主流：系统单芯片SoC（System on Chip）与系统化封装SIP（System in a Package）。

SoC与SIP是极为相似，两者均将一个包含逻辑组件、内存组件，乃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是从封装的态度出发，对不同芯片进行并排或叠加的封装办法，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。

构成SIP技能的要素是封装载体与组装工艺，前者包括PCB、LTCC、Silicon Submount（其本身也可以是一块IC），后者包括传统封装工艺（Wire bond和Flip Chip）和SMT设备。
无源器件是SIP的一个主要组成部分，如传统的电容、电阻、电感等，个中一些可以与载体集成为一体，另一些如精度高、Q值高、数值高的电感、电容等通过SMT组装在载体上。

从集成度而言，一样平常情形下，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也很有可能汇合成到SIP中。

从封装发展的角度来看，因电子产品在体积、处理速率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生产本钱越来越高，频频遭遇技能障碍，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。

SIP的封装形态

SIP封装技能采纳多种裸芯片或模块进行排列组装，若就排列办法进行区分可大体分为平面式2D封装和3D封装的构造。
相对付2D封装，采取堆叠的3D封装技能又可以增加利用晶圆或模块的数量，从而在垂直方向上增加了可放置晶圆的层数，进一步增强SIP技能的功能整合能力。
而内部接合技能可以是纯挚的线键合（Wire Bonding），也可利用覆晶接合（Flip Chip），也可二者混用。

其余，除了2D与3D的封装构造外，还可以采取多功能性基板整合组件的办法——将不同组件内藏于多功能基板中，达到功能整合的目的。
不同的芯片排列办法，与不同的内部接合技能搭配，使SIP的封装形态产生多样化的组合，并可依照客户或产品的需求加以客制化或弹性生产。

SIP的技能难点

SIP的主流封装形式是BGA，但这并不是说具备传统前辈封装技能就节制了SIP技能。

对付电路设计而言，三维芯片封装将有多个裸片堆叠，如此繁芜的封装设计将带来很多问题：比如多芯片集成在一个封装内，芯片如何堆叠起来；再比如繁芜的走线须要多层基板，用传统的工具很难布通走线；还有走线之间的间距，等长设计，差分对设计等问题。

此外，随着模块繁芜度的增加和事情频率（时钟频率或载波频率）的提高，系统设计的难度会不断增加，设计者除具备必要的设计履历外，系统性能的数值仿真也是必不可少的设计环节。

来源：集成电路前沿

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