在半導體制造的全流程中，封裝與測試（簡稱"封測"）作為后道關鍵工序，猶如芯片產品的"品質守門人"，肩負著保障芯片可靠性、提升產品性能的重要使命。隨著5G、AI、物聯網等技術的快速發展，芯片封裝技術正經歷著從傳統向先進的跨越式變革，而精準高效的測試技術則成為確保芯片品質重要的關鍵環節。

本文將系統性地為您剖析：

芯片封裝技術的演進歷程與發展趨勢

先進封裝的核心技術原理與工藝特點

封測環節的關鍵設備與質量控制要點

行業前沿的創新方向與技術挑戰

通過詳實的技術解析和直觀的示意圖示，我們將帶您深入了解從傳統封裝到2.5D/3D先進封裝的技術躍遷，揭示封裝測試如何保障芯片可靠性，并探討Chiplet等創新技術為行業帶來的新機遇。

一、封裝的目的與重要性

芯片封裝是將晶圓上的裸芯片（晶粒）轉化為最終成品的關鍵步驟。封裝主要有兩大目的：

保護功能：防止脆弱的晶粒受到物理損傷或空氣中的雜質腐蝕

適應應用：根據不同使用場景需求，提供合適的外形和連接方式

我們日常見到的各種形狀的芯片，其實都是不同封裝類型的結果。

1、不同封裝類型的芯片

二、封裝技術發展歷程

封裝技術已走過70多年的發展歷程，大致可分為五個階段：

1、傳統封裝時代（1960-1990）

早期采用TO（晶體管封裝）和DIP（雙列直插封裝）：

TO封裝：經典三極管造型

DIP封裝：雙排直插式引腳

DIP封裝內部結構

隨后發展出SOP（小外型封裝）及其衍生系列：

SOJ（J型引腳小外形封裝）

TSOP（薄小外形封裝）

VSOP（甚小外形封裝）

SSOP（縮小型SOP）

TSSOP（薄的縮小型SOP）

SOT（小外形晶體管）

SOIC（小外形集成電路）

這些傳統封裝主要依靠引線連接晶粒與外部電路，至今仍用于對性能要求不高的經典芯片。

2、BGA封裝時代（1990-2000）

隨著電子產品小型化需求，BGA（球柵陣列封裝）成為主流：

引腳位于芯片下方，數量多

體積緊湊，適合小型設備

類似技術還有LGA（平面網格陣列）和PGA（插針網格陣列）

BGA封裝結構

3、先進封裝崛起（2000年后）

這一階段出現了三大革新性封裝技術：

芯片級封裝(CSP)：封裝尺寸接近芯片本身（不超過1.2倍）

晶圓級封裝(WLP)：先封裝后切割晶圓，流程與傳統相反

倒裝封裝(Flip Chip)：晶圓反轉通過凸點(Bump)直接連接基板

倒裝封裝示意圖

4、三維封裝時代

進入21世紀后，封裝技術向三維空間發展：

2.5D/3D封裝

硅通孔(TSV)

重布線層(RDL)

扇入/扇出型晶圓級封裝

系統級封裝(SiP)

這些技術成為延續摩爾定律的關鍵。

三、先進封裝核心技術

1、2.5D/3D封裝技術

2.5D封裝：

通過硅中介層(Interposer)整合多種芯片

信號橫向傳輸

需要TSV、RDL等技術支持

2、3D封裝：

垂直堆疊多個芯片

直接在芯片上打孔布線

典型應用：HBM高帶寬存儲器

2.5D與3D封裝對比

2、系統級封裝(SiP)

與SoC（系統級芯片）不同：

SiP直接整合多個現有芯片

采用2.5D/3D堆疊方式

更靈活、成本更低

Chiplet（小芯片）技術基于SiP理念

3、硅通孔(TSV)技術

在硅介質層刻蝕垂直通孔

填充金屬實現上下層連接

實現小型化、高密度互連

3D封裝的關鍵技術

4、重布線層(RDL)技術

在芯片表面沉積金屬層形成新導線

重新布局IO端口

實現芯片與基板間的靈活連接

與TSV配合：TSV負責Z軸，RDL負責X-Y平面

四、扇入/扇出型晶圓級封裝

1、扇入型(Fan-In WLP)：

直接在晶圓上封裝后切割

封裝尺寸=芯片尺寸

2、扇出型(Fan-Out WLP)：

先切割后重新布置到人工載板

封裝尺寸>芯片尺寸

可提供更多IO接口

五、封裝測試設備介紹

在封裝測試環節，各種精密設備發揮著關鍵作用。以科準測控的Beta S100推拉力測試機為例：

Beta-S100自動推拉力測試機是一款專業用于微電子封裝測試領域的高精度動態測試儀器。該設備主要應用于：

1、核心測試功能

引線鍵合焊接強度測試

焊點與基板粘接力測試

失效分析研究

2、典型測試項目

晶片推力測試

金球推力測試

金線拉力測試

3、技術特點

配備高速力值采集系統

模塊化設計，支持自動識別和切換測試模組

量程可自由切換

操作簡便的專用軟件系統

這類設備對于確保封裝質量、提高產品可靠性至關重要，是封測廠的核心裝備之一。

對于初入半導體行業的從業者和技術愛好者而言，掌握基礎的封裝概念和技術原理，是深入了解這個領域的重要第一步。希望本文能夠幫助您建立起對芯片封裝技術的基本認知框架。

科準測控作為專業的測試設備提供商，將持續關注封裝測試領域的zui技新術發展。我們的Beta-S100自動推拉力測試機等專業設備，已廣泛應用于：金絲鍵合可靠性分析、焊點強度測試、封裝失效分析等多個關鍵質量檢測環節。

如需了解更多關于：

? 鍵合絲拉力測試標準

? 推拉力測試機操作規范

? 焊接強度測試方法

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