五个方面剖析SIP封装工艺，看懂SIP封装真正用途

前言：

随着物联网时代来临，全球终端电子产品渐渐走向多功能整合及低功耗设计，因而使得可将多颗裸晶整合在单一封装中的SIP技术日益受到关注。除了既有的封测大厂积极扩大SIP制造产能外，晶圆代工业者与IC基板厂也竞相投入此一技术，以满足市场需求。

早前，苹果发布了最新的apple watch手表，里面用到SIP封装芯片，从尺寸和性能上为新手表增色不少。而芯片发展从一味追求功耗下降及性能提升(摩尔定律)，转向更加务实的满足市场的需求(超越摩尔定律)。

本文从五个方面来剖析SIP封装工艺，从而让大家看懂SIP封装的真正用途。

一、SIP产品封装介绍

什么是SIP?

SiP模组是一个功能齐全的子系统，它将一个或多个IC芯片及被动元件整合在一个封装中。此IC芯片(采用不同的技术：CMOS、BiCMOS、GaAs等)是Wire bonding芯片或Flipchip芯片，贴装在Leadfream、Substrate或LTCC基板上。被动元器件如RLC及滤波器(SAW/BAW/Balun等)以分离式被动元件、整合性被动元件或嵌入式被动元件的方式整合在一个模组中。

什么情况下采用SIP ?

当产品功能越来越多，同时电路板空间布局受限，无法再设计更多元件和电路时，设计者会将此PCB板功能连带各种有源或无源元件集成在一种IC芯片上，以完成对整个产品的设计，即SIP应用。

SIP优点

1、尺寸小

在相同的功能上，SIP模组将多种芯片集成在一起，相对独立封装的IC更能节省PCB的空间。

2、时间快

SIP模组板身是一个系统或子系统，用在更大的系统中，调试阶段能更快的完成预测及预审。

3、成本低

SIP模组价格虽比单个零件昂贵，然而PCB空间缩小，低故障率、低测试成本及简化系统设计，使总体成本减少。

4、高生产效率

通过SIP里整合分离被动元件，降低不良率，从而提高整体产品的成品率。模组采用高阶的IC封装工艺，减少系统故障率。

5、简化系统设计

SIP将复杂的电路融入模组中，降低PCB电路设计的复杂性。SIP模组提供快速更换功能，让系统设计人员轻易加入所需功能。

6、简化系统测试

SIP模组出货前已经过测试，减少整机系统测试时间。

7、简化物流管理

SIP模组能够减少仓库备料的项目及数量，简化生产的步骤。

SIP工艺流程划分

SIP封装制程按照芯片与基板的连接方式可分为引线键合封装和倒装焊两种。

引线键合封装工艺

倒装焊工艺流程

引线键合封装工艺所需原料和设备

引线封装工艺产品结构

倒装工艺产品结构

SIP导入流程

二、SIP工艺解析

引线键合封装工艺工序介绍

圆片减薄

为保持一定的可操持性，Foundry出来的圆厚度一般在700um左右。封测厂必须将其研磨减薄，才适用于切割、组装，一般需要研磨到200um左右，一些叠die结构的memory封装则需研磨到50um以下。

圆片切割

圆片减薄后，可以进行划片，划片前需要将晶元粘贴在蓝膜上，通过sawwing工序，将wafer切成一个 一个 独立的Dice。目前主要有两种方式：刀片切割和激光切割。

芯片粘结

贴装的方式可以是用软焊料(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使用聚合物粘结剂粘贴到金属框架上。

引线键合

在塑料封装中使用的引线主要是金线，其直径一般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。键合技术有热压焊、热超声焊等。

等离子清洗

清洗的重要作用之一是提高膜的附着力。等离子体处理后的基体表面，会留下一层含氯化物的灰色物质，可用溶液去掉。同时清洗也有利于改善表面黏着性。

液态密封剂灌封

球间距越来越小，开始采用铜柱代替锡球。

多功能化，技术前沿化，低成本化

新技术，多功能应用最前沿

工艺成熟，成板下降

五、工艺难点

清洗

定制清洗设备、清洗溶液要求、清洗参数验证、清洗标准制定

植球

植球设备选择、植球球径要求、球体共面性检查、BGA测试、助焊剂残留要求

结论：

SIP技术是一项先进的系统集成和封装技术，与其它封装技术相比较，SIP技术具有一系列独特的技术优势，满足了当今电子产品更轻、更小和更薄的发展需求，在微电子领域具有广阔的应用市场和发展前景。。此外，国际上至今尚没有制定出SIP技术的统一标准，在一定程度妨碍了SIP技术的推广应用。由此可见，未来SIP技术的发展还面临着一系列的问题和挑战，有待于软件、IC、封装、材料和设备等专业厂家密切合作，共同发展和提升SIP技术。