可靠性与稳定性乃是确保半导体产品顺利运行的关键要素。半导体器件的封装务必注意防止遭受物理、化学以及热损伤。故而，封装材料必须满足一定的质量要求。随着业界对半导体产品运行速度的要求持续攀升，封装材料需要拥有更为卓越的电气性能，例如具备低介电常数（Permittivity，它体现了材料对外部电场的敏感程度，即当电场作用于绝缘体时，该材料内部电荷的反应状况）和介电损耗（Dielectric Loss，指电介质在交变电场作用下发生的电能转换现象）的基板等。半导体存储器以及 CPU 和 GPU 等逻辑芯片所使用的材料还需具备良好的导热性能，以便能够高效地散热。显然，确保封装材料的先进性以满足行业需求至关重要。本文着重介绍传统封装方法所使用的材料。

　　封装材料可明确区分为两大类别：核心原材料与辅助性材料。核心原材料直接构成封装结构的主体，对最终产品的品质与耐用性具有决定性影响。相对地，辅助材料并非产品结构的组成部分，它们仅在封装流程中扮演辅助角色，并在完成后被移除，不遗留于最终产品内。

　　上图直观展示了在经典传统封装流程中所涉及的各类关键材料。就核心原材料而言，主要包括六种基于有机复合材料的元素：粘合剂（用于粘合不同部件）、基板（提供封装基础支撑）、环氧树脂模塑料（EMC，用于成型保护）、以及三种金属材质的元件——引线框架、引线和锡球，后者三者直接参与电信号的传导与连接。

　　至于辅助材料，图示中特别提及了胶带与j6国际助焊剂（Flux）等，它们在封装过程中起到了重要的辅助作用。具体来说，助焊剂作为一种特殊溶剂，分为水溶性和油溶性两种，其核心功能在于促进锡球顺利且牢固地附着于铜质表面，从而确保电气连接的可靠性与稳定性。

　　接下来，我们将深入剖析这些看似微小却至关重要的材料，并探讨它们如何在传统封装技术中发挥着不可替代的关键作用。

　　引线框架扮演着桥梁的角色，它负责在封装体内的芯片与外部印刷电路板（PCB）之间建立电气连接。这种关键的连接部件通常由42号合金（Alloy 42,一种基于铁元素的合金材料，其独特的物理特性在于其热膨胀系数与硅材料高度相近，这一性质使得它在特定应用领域中具有显著优势）或铜合金制成的金属板加工而成。在制造过程中，根据具体需求，会灵活采用刻蚀或冲压两种不同的工艺手段。

　　当选择刻蚀（Etching）工艺来制作引线框架时，工艺流程起始于在金属板表面精确涂布一层光刻胶Photoresist），这层胶膜会按照预定的引线框架图案进行布局。随后，整个金属板被置于刻蚀剂（Etchant）中，利用化学反应选择性地去除未被光刻胶覆盖的金属部分，从而精确形成引线框架的精细结构。这种方法尤其适用于对细节精度要求极高的应用场景。

　　另一方面，冲压（Stamping）工艺则依赖于高速冲压机与精心设计的级进（j6国际Progressive die，一种模具技术，能够将多道工序压缩为一个连续工序）协同工作。在冲压过程中，金属板被送入冲压机，通过级进模的连续动作，逐步冲压出引线框架的形状与结构。这种工艺以其高效性和大批量生产的能力而著称。

　　无论是刻蚀还是冲压工艺，都是实现引线框架精密制造的重要技术手段，它们各自的优势使得制造商能够根据具体的产品需求和生产条件做出最佳选择。

　　与引线框架的功能相呼应，基板同样承担着在封装内部芯片与外部印刷电路板间建立电气桥梁的重要角色。特别是在球栅阵列封装（BGA）技术中，基板作为半导体芯片的关键组件之一，创新性地采用锡球替代了传统的引线框架作为电气连接点。下图以侧视图的形式，展示了经过精细封装工艺处理后的基板结构。

　　在此结构中，锡球被精密地排列并附着于基板的底部，实现了与外部电路的直接连接；而另一端，金属引线则巧妙地与基板顶部的结构相连，确保了信号与电力的顺畅传输。基板的核心部分，即“芯板（Core）”，是由特殊工艺制造而成，它融合了铜箔与经过耐高温双马来酰亚胺三嗪（BT，一种用于制造印刷电路板、由耐高温双马来酰亚胺和三嗪反应制成的合成树脂）树脂浸渍（Impregnation，一种填充浇铸过程中形成空隙的工艺，旨在降低电镀过程中涂层失效的可能性）强化的玻璃纤维，这种复合结构不仅确保了基板的强度与稳定性，还为其提供了优异的电气性能。

　　进一步地，金属引线被精确地构建在铜箔之上，形成精细的电路图案。随后，一层阻焊剂被均匀涂覆于铜箔表面，其作用是保护电路免受外界环境的影响，同时留出关键的金属焊盘作为电气连接的暴露点，这些焊盘在后续的封装过程中将起到至关重要的作用。

　　粘合剂既有呈粘稠状液体形式的，也有以薄膜等固体形式存在的。其主要由热固性环氧基聚合物构成，可用于将芯片粘接至引线框架或基板上，在芯片堆叠过程中还能把多个芯片粘接在一起。若要在测试过程中展现出较高的可靠性，粘合剂必须具备高粘合力、低吸湿性、良好的机械性能以及低离子杂质含量等特质。此外，为确保工艺质量，在高温高压的粘合过程中，粘合剂需表现出卓越的流动性以及对界面的良好润湿性，以便有效粘合界面。为达成高强度的界面粘合力，还需有效抑制材料内部形成的空洞或气孔（即 “空隙（Voids）”，是在材料制造或热处理过程中出现的一种缺陷）的形成。这就要求优化其流变特性，如粘度、触变性（Thixotropy，指液体物质的一种受到剪切力作用后粘度改变的特性。在受到剪切力作用，如搅拌等时，液体物质粘度降低；在未受到剪切力作用时，液体物质粘度增加）和硬化特性，以及增强芯片与引线框架或基板表面之间的粘合力。

　　液体粘合剂主要有环氧树脂粘合剂和硅胶粘合剂。固体粘合剂则包括用于引线框架的芯片上引线（LOC）胶带、在堆叠相同尺寸芯片时用于隔离各个芯片的间隔胶带，以及用于芯片堆叠或将芯片连接到基板的晶片黏结薄膜（DAF）。由于晶片黏结薄膜可用于晶圆背面，所以也被称为晶圆背面迭片覆膜（WBL）。

　　环氧树脂模塑料是半导体封装中所使用的一种胶囊封装材料（Encapsulant，由热固性聚合物组成，可形成三维结构，在外部加热作用下会硬化。其作用是保护内部器件免受高温、潮湿和撞击的影响），由无机硅石与热固性环氧聚合物复合而成，受热后会形成三维粘合结构。因其包覆在芯片外部，所以环氧树脂模塑料必须具有保护芯片免受外部物理和化学损伤的功能，同时还能够有效地散发芯片运行时产生的热量。此外，环氧树脂模塑料需具备易于模塑的特性，以满足不同封装形状的要求。并且，由于需要与基板、芯片等其他封装材料相连接，所以环氧树脂模塑料必须达到与这些材料紧密粘合的效果，以确保封装的可靠性。

　　下图呈现了不同类型的环氧树脂模塑料以及相应的工艺。片状环氧树脂模塑料主要用于传递模塑法，粉状环氧树脂模塑料通常用于压缩模塑或大尺寸晶圆模塑法。而液状环氧树脂模塑料则被用于模塑一些难以模制的晶圆。近年来，薄膜型环氧树脂模塑料在扇出型晶圆级芯片封装（WLCSP）和大尺寸面板级封装（PLP）中得到广泛应用。此外，还有用于模塑底部填充（MUF）的环氧树脂模塑料，模塑底部填充是指在倒片封装过程中同时进行底部填充与模塑的工艺。

　　液体粘合剂主要有环氧树脂粘合剂和硅胶粘合剂。固体粘合剂则包括用于引线框架的芯片上引线（LOC）胶带、在堆叠相同尺寸芯片时用于隔离各个芯片的间隔胶带，以及用于芯片堆叠或将芯片连接到基板的晶片黏结薄膜（DAF）。由于晶片黏结薄膜可用于晶圆背面，所以也被称为晶圆背面迭片覆膜（WBL）。

　　焊锡作为一种熔点较低的金属，凭借这一特性在各类结构的电气和机械连接中得到广泛应用。在半导体封装领域，焊锡用于连接封装与印刷电路板，在倒片封装中则用于连接芯片和基板。连接封装和印刷电路板时，通常采用锡球形式，其尺寸范围在 30 微米至 760 微米之间。当下，随着电气性能的持续提升，连接封装和印刷电路板所需的引脚数量不断增加，这也使得锡球尺寸被要求逐步缩小。

　　制作锡球时，需确保其合金成分均匀，否则会影响跌落冲击或温度循环测试的可靠性。同时，锡球应具有良好的抗氧化性，因为在原材料制备或回流焊过程中，氧化物过度堆积可能引发锡球粘合不佳或脱落的 “不沾锡（Non-wetting）” 问题。所以，在焊接过程中需使用助焊剂清除其表面氧化膜聚集，在回流焊过程中则要使用氮气营造惰性气氛，以避免该问题产生。此外，焊接过程中要避免出现空隙，以免导致焊锡量不足，降低焊点可靠性。锡球尺寸也极为关键，大小均匀的锡球有助于提升工艺效率。最后，锡球表面必须干净无污染，以防止枝蔓晶体（Dendrite，一种具有树枝状形态的晶体，是自然界中常见的一种分形现象）生长，上述这些现象都会增加故障率，降低焊点可靠性。

　　此前，锡球通常由锡合金（铅锡合金）制成，因其具备良好的机械性能和导电性。然而，在发现铅对人体健康存在潜在危害后，铅的使用受到欧盟 RoHS 指令 13 等环境保护法规的严格监管，目前主要采用铅含量不超过百万分之 700ppm 或更低含量的无铅焊锡。

　　这里主要介绍两种类型的胶带。其一为用于将固体表面与同质或异质表面进行永久粘合的胶带。其二是临时粘合胶带，例如切割胶带（Dicing tape）和背面研磨保护胶带（Back grinding tape），这类胶带通过内聚力和弹性发挥粘合或清除作用，其所用材料被称作压敏胶。

　　背面研磨保护胶带贴于晶圆正面，在背面研磨过程中起到保护晶圆上器件的作用。背面研磨过程完成后，必须将这些胶带清除，以防在晶圆表面残留粘合剂。

　　切割胶带也被称为承载薄膜（Mounting tape），用于将晶圆牢固地固定在贴片环架上，确保晶圆切割过程中芯片不会脱落。所以，晶圆切割过程中使用的切割胶带既要具备良好的粘合力，又要易于脱粘。由于压敏胶会对紫外线产生反应，在移除芯片前，需通过紫外线照射处理切割胶带，以此减弱粘合力，便于芯片移除。过去，晶圆背面研磨后会直接贴附在切割胶带上；然而，随着晶圆背面迭片覆膜作为芯片粘合剂的广泛应用，如今，晶圆背面研磨后，会贴附在晶圆背面迭片覆膜与切割胶带相结合处的胶带上。

　　在芯片的电气互联架构中，无论是芯片至基板、芯片至引线框架，还是芯片间的精密连接，常采用的主要材料为高纯度金制成的连接线。金因其卓越的延展性能，可轻松塑形为超薄箔片或极细丝状，极大地方便了微细布线的操作。此外，金还具备优异的抗氧化特性，保障了连接的长期稳定性和可靠性，同时其高导电性为电气信号传输提供了无与伦比的效率。然而，鉴于金的市场价格较高，这一优势也伴随着成本的显著增加。为控制成本，常采用较细的金丝，但这要求精细操作以避免过度拉伸导致的断裂，从而限制了其在某些场景下的广泛应用。

　　为解决这一成本与耐用性的挑战，业界引入了多元解决方案，包括将金与其他金属如银混合制成合金，以及开发镀金复合材料如镀金银、纯铜及其镀层变种（如镀钯铜、镀金钯铜等），以期在保持导电性和可靠性的同时降低成本。

　　尤为值得注意的是，近年来铜丝正逐渐成为金丝的有力竞争者。铜丝不仅保持了与金丝相近的可锻性和延展性，确保了布线的灵活性，而且其导电性能同样出色。更为重要的是，铜丝具有显著的成本优势，使得大规模应用成为可能。然而，铜易于氧化的特性要求布线过程中采取特殊措施，如采用密封设备并填充氮气环境，以隔绝空气，保护铜丝免受氧化影响，确保连接的稳定性和寿命。这一技术革新不仅推动了成本效益的提升，也为芯片的电气连接带来了更多灵活性和创新空间。

　　在完成封装与测试流程后，半导体产品随即进入发运阶段，准备交付至客户手中。这些精密产品的包装方式主要分为两大类：卷带包装（Tape & Reel, T&R）与托盘包装（Tray Packaging）。

　　卷带包装方式，简而言之，是通过将半导体封装巧妙地安置在特制的胶带“口袋”中进行的，这些“口袋”的尺寸精确匹配封装尺寸，以确保安全与稳固。随后，整条胶带被精心卷绕成卷轴状，并经过妥善打包，最终形成一个紧凑、易于运输的单元，直接发送给客户。

　　而托盘包装，则是一种更为直观的包装形式。它涉及将半导体封装逐一安放在专门设计的托盘内，每个托盘都能承载一定数量的封装。之后，这些装满封装的托盘会被有序地堆叠起来，形成一个稳定的整体，再经过必要的打包处理，以便安全、高效地运输至客户指定地点。

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