sip是什么意思

關注：64 發布時間：2021-12-22 09:24:04

隨著物聯網時代的到來，終端電子產品逐漸走向多功能集成和低功耗設計，這使得能夠在單個封裝中集成多個裸芯片的sip技術日益受到關注。除了現有的封裝和測試工廠積極擴大sip制造能力之外，晶圓代工廠和ic基板工廠也在競爭投資這項技術以滿足市場需求。

早些時候，蘋果發布了比較新的apple watch手表，采用了sip封裝芯片，大大增強了新款手表的尺寸和性能。但是芯片的發展已經從一味追求功耗降低和性能提升(摩爾定律)轉變為更加務實的滿足市場需求(超越摩爾定律)。

本文從五個方面對sip封裝過程進行分析，讓大家了解sip封裝的真正用途。

一、sip產品包裝介紹

什么是sip?

sip模塊是一個功能齊全的子系統，它將一個或多個ic芯片和無源元件集成到一個封裝中。這種集成電路芯片(采用不同的技術：互補金屬氧化物半導體、雙金屬氧化物半導體、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。無源元件，如rlc和濾波器(聲表面波/baw/巴倫等)。)以分立無源元件、集成無源元件或嵌入式無源元件的形式集成到模塊中。

什么情況下采用sip ?

當產品功能越來越多，電路板的空間布局有限，無法設計更多的元器件和電路時，設計師會將pcb功能與各種有源或無源元器件集成在一個ic芯片上，完成整個產品的設計，即sip應用。

sip優點

1.小尺寸

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

2.時間很快

sip模塊板是一個系統或子系統，可以用在更大的系統中，在調試階段可以更快的完成預測和預審。

3.低成本

雖然sip模塊的價格比單個部件貴，但是減少了pcb空間，故障率低，測試成本低，簡化了系統設計，從而降低了整體成本。

4.生產效率高

通過在sip中集成和分離無源元件，降低了不良率，從而提高了整體產品良率。模塊采用先進的ic封裝技術，降低系統故障率。

5.簡化系統設計

sip將復雜的電路集成到模塊中，降低了pcb電路設計的復雜度。sip模塊提供快速替換功能，方便系統設計人員添加所需功能。

6.簡化系統測試

sip模塊在發貨前已經過測試，減少了整個系統的測試時間。

7.簡化物流管理

sip模塊可以減少倉庫備貨的項目和數量，簡化生產步驟。

sip工藝流程劃分

sip封裝工藝根據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備

鉛包裝工藝的產品結構

倒裝工藝的產品結構

sip導入過程

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。包裝和測試工廠必須先將其研磨并變薄，然后才能進行切割和組裝。一般需要研磨到200um左右，而一些堆疊管芯結構的存儲器封裝需要研磨到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膜上，通過鋸割工藝將晶圓切割成獨立的小片。目前主要有兩種方法：刀片切割和激光切割。

芯片粘

結

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，基體表面會留下一層含氯化物的灰質，可用溶液去除。同時，清洗也有利于提高表面附著力。

液態密封劑灌封

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

裝配焊料球

目前業界有兩種植球方法：“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的焊盤上，然后通過植球機或絲網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

標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記，包括制造商信息、國家、設備代碼等。主要介紹激光打印代碼。

分離

為了提高生產效率，節省材料，大部分的sip組裝工作都是以陣列組合的形式進行的，經過成型和測試后分為單個器件。沖壓工藝主要用于分割和分割。

測試

它使用測試設備和自動處理器來測量封裝集成電路的電氣特性，并區分好的產品和壞的產品。對于某些產品，需要根據檢測結果對好的產品進行分級。

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

包裝

主要目的是保證運輸過程中的產品安全和長期儲存過程中的產品可靠性。

包裝材料的強度、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、防靜電袋、干燥劑、濕度卡、紙箱等。包裝后直接入庫或按要求包裝，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

焊盤重新分布后，需要在芯片上的焊盤上增加凸點。焊料凸塊可以通過電鍍、化學鍍、蒸發、球放置和焊膏印刷來制造。目前應用比較廣泛的還是電鍍法，其次是焊膏印刷法。

電鍍添加焊料凸點的工藝流程

印刷法添加焊料凸點的工藝流程

倒裝鍵合、下填充

將焊料凸點按柵格陣列形狀排列在整個芯片的鍵合面上后，將芯片倒置安裝在封裝基板上，凸點與基板上的焊盤電連接，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氧樹脂，可以降低施加在凸點上的熱應力和機械應力，可靠性比不填充提高1到2個數量級。

其他工藝與引線鍵合工藝一致

三、表面貼裝生產工藝的挑戰

元件小型化

0201芯片組件被淘汰

隨著產品集成度的不斷提高，產品小型化的趨勢不可避免，因此芯片級制造領域的小型化趨勢將逐步淘汰0201元器件。

01005芯片組件普及

隨著蘋果i-watch的出現，sip的空間設計受到了挑戰。隨著蘋果、三星等移動設備的高標準要求，01005芯片組件廣泛應用于芯片級制造。

公制0201芯片組件開始普及

隨著sip技術的發展，元器件板必須小型化。隨著集成功能越來越多，pcb承載的功能會逐漸轉移到sip芯片上，這就要求sip在滿足功能的前提下，在合理的范圍內縮小尺寸，從而導致0201元器件的普及應用。

元件密集化

芯片組件很密集

隨著sip組件的普及，sip封裝所需的組件數量和種類越來越多，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、數量大，傳統的貼片機配置無法滿足其貼裝要求，需要更高精度的貼裝設備來滿足其工藝要求。

工藝要求越來越趨于極限化

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

異形元件處理

socket / 層疊型等異形元件

隨著便攜產品的不斷發展，功能集成越來越多，必然要求在原有sip流程的基礎上增加更多的功能模塊。傳統的電容和電阻已經不能滿足多功能集成的要求，需要引入異形元件進行擴展。因此，如何在精密集成基板上安裝異形元件給工藝帶來了很大的挑戰，要求設備精度高、穩定性好、加工更加智能化。

成本

初期投資大，回報周期長，工藝復雜，人工成本高，產品收率低，損失大。需要大型、穩定、盈利的項目來支撐sip技術的可持續運營。

四、sip的發展趨勢

多樣化、復雜性和集約化

sip集成變得越來越復雜，組件種類也越來越多

球與球之間的距離越來越小，所以用銅柱代替錫球。

多功能、技術和低成本

新技術，多功能應用的前沿

過程成熟了，董事會沒落了

動詞（verb的縮寫）技術困難

清洗

定制清潔設備

植球設備的選擇、球徑要求、球共面性檢查、球柵陣列測試和助焊劑殘留要求

結論：

sip技術是一種先進的系統集成和封裝技術。與其他封裝技術相比，sip技術具有一系列獨特的技術優勢，滿足了當今電子產品更輕、更小、更薄的發展要求，在微電子領域具有廣闊的應用市場和發展前景。另外，國際上沒有統一的sip技術標準，一定程度上阻礙了sip技術的普及和應用。由此可見，sip技術未來的發展仍然面臨著一系列的問題和挑戰，需要軟件、ic、封裝、材料、設備等專業廠商緊密合作，共同開發和升級sip技術。

來源：電子制造技術

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