sip是什么意思

關(guān)注：64 發(fā)布時(shí)間：2021-12-22 09:24:04

隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，終端電子產(chǎn)品逐漸走向多功能集成和低功耗設(shè)計(jì)，這使得能夠在單個(gè)封裝中集成多個(gè)裸芯片的sip技術(shù)日益受到關(guān)注。除了現(xiàn)有的封裝和測(cè)試工廠積極擴(kuò)大sip制造能力之外，晶圓代工廠和ic基板工廠也在競(jìng)爭(zhēng)投資這項(xiàng)技術(shù)以滿足市場(chǎng)需求。

早些時(shí)候，蘋(píng)果發(fā)布了比較新的apple watch手表，采用了sip封裝芯片，大大增強(qiáng)了新款手表的尺寸和性能。但是芯片的發(fā)展已經(jīng)從一味追求功耗降低和性能提升(摩爾定律)轉(zhuǎn)變?yōu)楦觿?wù)實(shí)的滿足市場(chǎng)需求(超越摩爾定律)。

本文從五個(gè)方面對(duì)sip封裝過(guò)程進(jìn)行分析，讓大家了解sip封裝的真正用途。

一、sip產(chǎn)品包裝介紹

什么是sip?

sip模塊是一個(gè)功能齊全的子系統(tǒng)，它將一個(gè)或多個(gè)ic芯片和無(wú)源元件集成到一個(gè)封裝中。這種集成電路芯片(采用不同的技術(shù)：互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體、雙金屬氧化物半導(dǎo)體、gaas等。)是一種引線鍵合芯片或倒裝芯片，安裝在引線框架、襯底或ltcc襯底上。無(wú)源元件，如rlc和濾波器(聲表面波/baw/巴倫等)。)以分立無(wú)源元件、集成無(wú)源元件或嵌入式無(wú)源元件的形式集成到模塊中。

什么情況下采用sip ?

當(dāng)產(chǎn)品功能越來(lái)越多，電路板的空間布局有限，無(wú)法設(shè)計(jì)更多的元器件和電路時(shí)，設(shè)計(jì)師會(huì)將pcb功能與各種有源或無(wú)源元器件集成在一個(gè)ic芯片上，完成整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，即sip應(yīng)用。

sip優(yōu)點(diǎn)

1.小尺寸

在同一功能上，sip模塊將各種芯片集成在一起，比單獨(dú)封裝的ic更能節(jié)省pcb空間。

2.時(shí)間很快

sip模塊板是一個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)，可以用在更大的系統(tǒng)中，在調(diào)試階段可以更快的完成預(yù)測(cè)和預(yù)審。

3.低成本

雖然sip模塊的價(jià)格比單個(gè)部件貴，但是減少了pcb空間，故障率低，測(cè)試成本低，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而降低了整體成本。

4.生產(chǎn)效率高

通過(guò)在sip中集成和分離無(wú)源元件，降低了不良率，從而提高了整體產(chǎn)品良率。模塊采用先進(jìn)的ic封裝技術(shù)，降低系統(tǒng)故障率。

5.簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

sip將復(fù)雜的電路集成到模塊中，降低了pcb電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。sip模塊提供快速替換功能，方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員添加所需功能。

6.簡(jiǎn)化系統(tǒng)測(cè)試

sip模塊在發(fā)貨前已經(jīng)過(guò)測(cè)試，減少了整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試時(shí)間。

7.簡(jiǎn)化物流管理

sip模塊可以減少倉(cāng)庫(kù)備貨的項(xiàng)目和數(shù)量，簡(jiǎn)化生產(chǎn)步驟。

sip工藝流程劃分

sip封裝工藝根據(jù)芯片與基板的連接方式可分為引線鍵合封裝和倒裝鍵合。

引線鍵合封裝工藝

倒裝芯片鍵合工藝流程

引線鍵合封裝工藝所需的原材料和設(shè)備

鉛包裝工藝的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

倒裝工藝的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

sip導(dǎo)入過(guò)程

二、sip流程分析

引線鍵合封裝工藝工序介紹

圓片減薄

為了保持一定的可操作性，鑄造廠的圓形厚度一般在700um左右。包裝和測(cè)試工廠必須先將其研磨并變薄，然后才能進(jìn)行切割和組裝。一般需要研磨到200um左右，而一些堆疊管芯結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器封裝需要研磨到50um以下。

圓片切割

晶片變薄后，可以切割。劃片前需要將晶圓貼在藍(lán)膜上，通過(guò)鋸割工藝將晶圓切割成獨(dú)立的小片。目前主要有兩種方法：刀片切割和激光切割。

芯片粘

結(jié)

安裝方法可以是用軟焊料(鉛錫合金，特別是含錫合金)、金硅共晶合金等焊接到基板上。塑料包裝中比較常見(jiàn)的方法是用聚合物粘合劑粘在金屬框架上。

引線鍵合

塑料封裝用的引線主要是金線，直徑一般為0.025 mm ~ 0.032 mm，引線的長(zhǎng)度始終在1.5mm~3mm之間，回路的高度可以比芯片所在的平面高0.75mm。粘接技術(shù)包括熱壓焊接、熱超聲焊接等。

等離子清洗

清洗的重要作用之一是提高膜的附著力。等離子體處理后，基體表面會(huì)留下一層含氯化物的灰質(zhì)，可用溶液去除。同時(shí)，清洗也有利于提高表面附著力。

液態(tài)密封劑灌封

將貼有芯片并引線鍵合的框架帶放置在模具中，并且在預(yù)熱爐中加熱塑料包裝材料的預(yù)成型塊并注射成型。

裝配焊料球

目前業(yè)界有兩種植球方法：“錫膏”、“錫球”、“錫膏”和“錫球”。

(1)“焊膏”和“焊球”

具體方法是先將錫膏印刷在bga的焊盤(pán)上，然后通過(guò)植球機(jī)或絲網(wǎng)印刷在上面添加一定尺寸的焊球。

(2)“焊膏”和“錫球”

“錫膏”和“焊球”用錫膏代替錫膏的作用。

表面打標(biāo)

標(biāo)記是指在包裝模塊的頂面上打印不可擦除且清晰的字母和標(biāo)記，包括制造商信息、國(guó)家、設(shè)備代碼等。主要介紹激光打印代碼。

分離

為了提高生產(chǎn)效率，節(jié)省材料，大部分的sip組裝工作都是以陣列組合的形式進(jìn)行的，經(jīng)過(guò)成型和測(cè)試后分為單個(gè)器件。沖壓工藝主要用于分割和分割。

測(cè)試

它使用測(cè)試設(shè)備和自動(dòng)處理器來(lái)測(cè)量封裝集成電路的電氣特性，并區(qū)分好的產(chǎn)品和壞的產(chǎn)品。對(duì)于某些產(chǎn)品，需要根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)好的產(chǎn)品進(jìn)行分級(jí)。

測(cè)試按功能可分為三類(lèi)：dc測(cè)試(dc特性)、交流測(cè)試(交流特性或時(shí)序特性)和傅立葉變換測(cè)試(邏輯功能測(cè)試)。同時(shí)還有一些輔助程序，如bt老化、插拔、安裝測(cè)試、電容器充放電測(cè)試等。

包裝

主要目的是保證運(yùn)輸過(guò)程中的產(chǎn)品安全和長(zhǎng)期儲(chǔ)存過(guò)程中的產(chǎn)品可靠性。

包裝材料的強(qiáng)度、重量、溫濕度特性和抗靜電性能都有一定的要求。主要材料有托盤(pán)、防靜電袋、干燥劑、濕度卡、紙箱等。包裝后直接入庫(kù)或按要求包裝，直接交付給客戶。

倒裝焊封裝工藝工序介紹

焊盤(pán)再分布

為了增加引線間距并滿足倒裝芯片鍵合工藝的要求，有必要重新分布芯片的引線。

制作凸點(diǎn)

焊盤(pán)重新分布后，需要在芯片上的焊盤(pán)上增加凸點(diǎn)。焊料凸塊可以通過(guò)電鍍、化學(xué)鍍、蒸發(fā)、球放置和焊膏印刷來(lái)制造。目前應(yīng)用比較廣泛的還是電鍍法，其次是焊膏印刷法。

電鍍添加焊料凸點(diǎn)的工藝流程

印刷法添加焊料凸點(diǎn)的工藝流程

倒裝鍵合、下填充

將焊料凸點(diǎn)按柵格陣列形狀排列在整個(gè)芯片的鍵合面上后，將芯片倒置安裝在封裝基板上，凸點(diǎn)與基板上的焊盤(pán)電連接，取代了wb和tab在外圍排列端子的連接方式。倒裝焊后，在芯片和基板之間填充環(huán)氧樹(shù)脂，可以降低施加在凸點(diǎn)上的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，可靠性比不填充提高1到2個(gè)數(shù)量級(jí)。

其他工藝與引線鍵合工藝一致

三、表面貼裝生產(chǎn)工藝的挑戰(zhàn)

元件小型化

0201芯片組件被淘汰

隨著產(chǎn)品集成度的不斷提高，產(chǎn)品小型化的趨勢(shì)不可避免，因此芯片級(jí)制造領(lǐng)域的小型化趨勢(shì)將逐步淘汰0201元器件。

01005芯片組件普及

隨著蘋(píng)果i-watch的出現(xiàn)，sip的空間設(shè)計(jì)受到了挑戰(zhàn)。隨著蘋(píng)果、三星等移動(dòng)設(shè)備的高標(biāo)準(zhǔn)要求，01005芯片組件廣泛應(yīng)用于芯片級(jí)制造。

公制0201芯片組件開(kāi)始普及

隨著sip技術(shù)的發(fā)展，元器件板必須小型化。隨著集成功能越來(lái)越多，pcb承載的功能會(huì)逐漸轉(zhuǎn)移到sip芯片上，這就要求sip在滿足功能的前提下，在合理的范圍內(nèi)縮小尺寸，從而導(dǎo)致0201元器件的普及應(yīng)用。

元件密集化

芯片組件很密集

隨著sip組件的普及，sip封裝所需的組件數(shù)量和種類(lèi)越來(lái)越多，在尺寸有限或不變的前提下，單位面積的組件密度必須增加。

貼片精度高精化

sip板組件體積小、密度高、數(shù)量大，傳統(tǒng)的貼片機(jī)配置無(wú)法滿足其貼裝要求，需要更高精度的貼裝設(shè)備來(lái)滿足其工藝要求。

工藝要求越來(lái)越趨于極限化

sip工藝板是系統(tǒng)集成的結(jié)晶。然而，隨著元件的小型化和布局的密集化，傳統(tǒng)工藝將受到挑戰(zhàn)，印刷、貼裝和回流將面臨前所未有的工藝挑戰(zhàn)。因此，過(guò)程控制邊界需要更接近6西格瑪，以提高產(chǎn)量。

異形元件處理

socket / 層疊型等異形元件

隨著便攜產(chǎn)品的不斷發(fā)展，功能集成越來(lái)越多，必然要求在原有sip流程的基礎(chǔ)上增加更多的功能模塊。傳統(tǒng)的電容和電阻已經(jīng)不能滿足多功能集成的要求，需要引入異形元件進(jìn)行擴(kuò)展。因此，如何在精密集成基板上安裝異形元件給工藝帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，要求設(shè)備精度高、穩(wěn)定性好、加工更加智能化。

成本

初期投資大，回報(bào)周期長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，人工成本高，產(chǎn)品收率低，損失大。需要大型、穩(wěn)定、盈利的項(xiàng)目來(lái)支撐sip技術(shù)的可持續(xù)運(yùn)營(yíng)。

四、sip的發(fā)展趨勢(shì)

多樣化、復(fù)雜性和集約化

sip集成變得越來(lái)越復(fù)雜，組件種類(lèi)也越來(lái)越多

球與球之間的距離越來(lái)越小，所以用銅柱代替錫球。

多功能、技術(shù)和低成本

新技術(shù)，多功能應(yīng)用的前沿

過(guò)程成熟了，董事會(huì)沒(méi)落了

動(dòng)詞（verb的縮寫(xiě)）技術(shù)困難

清洗

定制清潔設(shè)備

植球設(shè)備的選擇、球徑要求、球共面性檢查、球柵陣列測(cè)試和助焊劑殘留要求

結(jié)論：

sip技術(shù)是一種先進(jìn)的系統(tǒng)集成和封裝技術(shù)。與其他封裝技術(shù)相比，sip技術(shù)具有一系列獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，滿足了當(dāng)今電子產(chǎn)品更輕、更小、更薄的發(fā)展要求，在微電子領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)和發(fā)展前景。另外，國(guó)際上沒(méi)有統(tǒng)一的sip技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一定程度上阻礙了sip技術(shù)的普及和應(yīng)用。由此可見(jiàn)，sip技術(shù)未來(lái)的發(fā)展仍然面臨著一系列的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，需要軟件、ic、封裝、材料、設(shè)備等專(zhuān)業(yè)廠商緊密合作，共同開(kāi)發(fā)和升級(jí)sip技術(shù)。

來(lái)源：電子制造技術(shù)

楊華鋒是一個(gè)創(chuàng)業(yè)理念分享平臺(tái)，在這里提供互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)

項(xiàng)目，還有引流推廣，網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)，實(shí)用案例分享，都需要網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)業(yè)思路，所以去中國(guó)，找項(xiàng)目，學(xué)會(huì)推廣。

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