从今天开始,我们聊聊芯片的封装和测试(通常简称“封测”)。
这一部分,在行业里也被称为后道(Back End)工序,一般都是由OSAT封测厂(Outsourced Semiconductor Assembly and Test,外包半导体封装与测试)负责。
封装的目的
先说封装。
封装这个词,其实我们经常会听到。它主要是指把晶圆上的裸芯片(晶粒)变成最终成品芯片的过程。
之所以要做封装,主要目的有两个。
一个是对脆弱的晶粒进行保护,防止物理磕碰损伤,也防止空气中的杂质腐蚀晶粒的电路。
二是让芯片更适应使用场景的要求。
芯片有很多的应用场景。不同的场景,对芯片的外型有不同的要求。进行合适的封装,能够让芯片更好地工作。
我们平时会看到很多种外型的芯片,其实就是不同的封装类型
封装的发展阶段
封装工艺伴随芯片的出现而出现,迄今为止已有70多年的历史。
总的来看,封装工艺一共经历了五个发展阶段:
接下来,我们一个个来说。
最早期的晶体管,采用的是TO(晶体管封装)。后来,发展出了DIP(双列直插封装)。
我们最熟悉的三极管造型,就是TO封装
再后来,由PHILIP公司开发出了SOP(小外型封装),并逐渐派生出SOJ(J型引脚小外形封装)、TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)及SOT(小外形晶体管)、SOIC(小外形集成电路)等。
DIP内部构造
第一、第二阶段(1960-1990年)的封装,以通孔插装类封装(THP)以及表面贴装类封装(SMP)为主,属于传统封装。
传统封装,主要依靠引线将晶粒与外界建立电气连接。
这些传统封装,直到现在仍比较常见。尤其是一些老的经典型号芯片,对性能和体积要求不高,仍会采用这种低成本的封装方式。
第三阶段(1990-2000年),IT技术革命加速普及,芯片功能越来越复杂,需要更多的针脚。电子产品小型化,又要求芯片的体积继续缩小。
这时,BGA(球型矩阵、球栅阵列)封装开始出现,并成为主流。
BGA仍属于传统封装。它的接脚位于芯片下方,数量庞大,非常适合需要大量接点的芯片。而且,相比DIP,BGA的体积更为紧凑,非常适合需要小型化设备。
BGA封装