邱广猷
国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心
摘要：半导体集成电路芯片以封装为外壳，针对芯片来讲，封装的重要性不容忽视，它不仅可以促进导热性能的增强，同时还能够对芯片起到保护作用。因此，加强对半导体封装工艺技术的研究，有助于提升封装工作效率，保证工作质量。制造而成的晶圆需经过测试，并进行芯片的封装和测试才能够完成半导体的生产加工。半导体封装指的是晶圆经过测试合格以后，以产品功能和具体的型号为基础，对独立芯片进行加工的整个过程。半导体封装工艺技术的不断创新，极大的推动了半导体设计领域的发展。鉴于此，本文首先对半导体封装分类进行了分析，并对典型的半导体封装过程及工艺技术展开了研究，以供参考。
关键词：半导体；封装；工艺技术
一、半导体封装分类
至今为止，半导体的封装已经产生了多种类型，不同的封装在设备、材料以及技术方面都存在差异，同时具有不同的优势。
第一，半导体器件封装中，因使用不同的材料可以划分成金属-陶瓷封装、陶瓷封装、金属封装以及塑料封装等。
第二，半导体器件封装中，因使用不同的封装密封性方式可以划分成树脂封装、气密性封装。两种封装方式的最终目标都是隔离空气、温度、湿度与晶体，确保电气绝缘的实现，同时能够将一定的缓和应力和热量向外散发出来[1]。
第三，不同的结构、尺寸和外形下，可以将封装划分呈高级封装、表面贴装和引脚插入型封装。
二、半导体封装过程及工艺技术
利用芯片切割工艺，可以将晶圆切割呈多个小晶片，并在基本引线框架上贴装切割完成的晶片，粘接时应对助焊剂进行充分的应用，包括焊锡、银胶等，接下来应将基板引脚与晶片接合焊盘进行连接，连接时应使用铝、金和铜等超细导线，这个流程被称之为焊接键合工艺[2]。接下来应采取封装的方式来保护独立晶片，外壳以塑料为主，完成封装以后，应展开后树脂固化、切筋、电镀以及测试等处理，最后才能够经过包装等处理进行入库出货。以下从芯片切割工艺、焊接键合工艺、塑封工艺、后固化工艺、测试工艺等方面出发对半导体封装过程及工艺技术进行了全面介绍：
（一）芯片切割工艺
芯片切割工艺即Wafer Saw，芯片在wafer上是紧密连接的，需要通过切割进行分离处理，处理过程由贴膜、切割和清洗组成。首先应在绷环上对wafer进行固定，此时应对白膜或蓝膜进行应用，为顺利进行切割操作奠定良好基础。蓝膜固定中，要想拥有足够的动力，必须对5MPa进行空气的压缩，这样一来，承载台会呈现出真空的状态，对wafer的吸力也更大，承载台在运行的过程中应保持45摄氏度左右的温度，从而能够更好的将绷环、wafer以及蓝膜等进行粘贴。完成以上操作后应展开芯片的切割操作，为了将一定的悬浮动力提供给主轴，必须对5MPa的压缩空气进行应用，而要想对芯片进行有效的静电防护，还必须对含有二氧化碳的高纯水进行应用[3]。完成切割工艺后，应展开清洗工作，确保芯片在划片后表面不会残留大量的硅渣，为保证后续工艺的质量奠定良好基础。
（二）焊接键合工艺
在整个封装工艺中，焊接键合工艺占据着关键地位。
在实际操作的过程中，首先应对超声压焊技术进行充分的应用，在连接引线管与芯片时，应对铜线、金线和铝线等进行充分的应用。利用超声压焊时，能够促使电能向机械能转化。劈刀在超声机械能的作用下，会促使焊接面同焊线之间形成摩擦，确保氧化层在焊接表面被有效去除，此时一定的塑性形变会在焊接面上产生，并形成相互扩散的现象，此时产生的分子键合会促使焊接面同焊线之间形成有效的焊接[4]。值得注意的是，时间、温度、压力和功率等都将对焊接键合的效果产生直接影响，如果在实际操作过程中产生了过大的功率，那么会导致芯片产生弹坑，反之会引起虚焊；而如果使用了过大的压力，会压碎芯片，反之也会引起虚焊；较长时间的焊接会导致焊点处产生严重的烧灼色，反之会造成虚焊等，因此，在实际展开此项工艺操作的过程中，必须对芯片表面铝层厚度进行准确的掌握，并从焊线线径出发提升相关工艺参数的合理性，在有效保护芯片的基础上高效完成焊接工作。
（三）塑封工艺
芯片经过键合以后需进行封闭包装，此时应使用塑料材料，这一材料拥有良好的隔热和保护效果。塑封工艺具体流程如下：①排片。将键合后的芯片利用排片机送至预热台；②上料。预热后用上料架在塑封模具中放置整模框架；③合模加压。合理使用包封机，促使上下模具处于合闭状态，确保型腔在模具中形成；④加热塑封料。对高频预热机进行操作，对塑封料进行软化处理；⑤加料。塑封料在软化后应被添加到模具中；⑥注塑。运用塑封压机推挤塑封料，确保其填满型腔；⑦固化塑封料。确保环境达到180摄氏度，在90~150s内促使塑料从玻璃化状态向固态转化；⑧下料。在模具中拿下整模框架并在塑料体中对产品进行剥离处理[5]。
（四）后固化工艺
在深度处理塑封产品的过程中，以后固化工艺为主，这样一来，能够确保塑料分的粘结更加充分，提升器件的性能。在后固化处理的过程中，具体工艺流程如下：①设备运行。利用烘箱，对时间以及加热时的温度参数进行具体设置；②进料。烘箱使用过程中，当温度达到170摄氏度并呈现相对稳定的状态时，应在烘箱中放入产品以及老化盒，此时必须对耐高温绝热手套进行应用；③出料。在4h以后将烘箱打开，利用耐高温绝热手套将产品取出[6]。
（五）测试工艺
在对产品性能以及质量进行测试的过程中，具体的工艺流程如下：产品经过切筋切断以后，应放入分选机上料槽内，放入的过程中应以料管为基准，在严格遵守产品测试规范的基础上，对相关测试设备进行有效的连接，接下来打开测试站，产品需要经过的测试站共有3个，最后筛选出合格的产品，分选机会将这一部分产品进行分档处理，并有针对性的投入到不同下料槽中，最终完成测试工作。
结束语
综上所述，半导体集成电路芯片以封装为外壳，针对芯片来讲，封装的重要性不容忽视，它不仅可以促进导热性能的增强，同时还能够对芯片起到保护作用。因此，加强对半导体封装工艺技术的研究，有助于提升封装工作效率，保证工作质量。
参考文献
[1] DEK创新的半导体封装工艺解决方案——访DEK半导体封装技术团队经理 David Foggie[J].电子工业专用设备,2019,38(3):48,50.
[2] 刘静.基于视频监控设备的先进半导体封装技术研究[J].中国安防,2019,(10):92-95.
[3] 许华平,王明湘.苏州三星半导体封装工艺及产品可靠性保障体系[J].电子与封装,2015,5(8):41-46.
[4] 张开云.微型空腔封装半导体分立器件水汽含量检测[J].大科技,2017(10):261-262.
[5] 刘昭谦.高速半导体光电探测器同轴封装工艺误差分析[J].电子制作,2016(15):42-44.
[6] Peter Wiedner.时尚手机引发半导体封装工艺技术的挑战[J].电子工业专用设备,2015,34(5):45-46.