sip是什么意思

关注：64 发布时间：2021-12-22 09:24:04

随着物联网时代的到来，终端电子产品逐渐走向多功能集成和低功耗设计，这使得能够在单个封装中集成多个裸芯片的sip技术日益受到关注。除了现有的封装和测试工厂积极扩大sip制造能力之外，晶圆代工厂和ic基板工厂也在竞争投资这项技术以满足市场需求。

早些时候，苹果发布了比较新的apple watch手表，采用了sip封装芯片，大大增强了新款手表的尺寸和性能。但是芯片的发展已经从一味追求功耗降低和性能提升(摩尔定律)转变为更加务实的满足市场需求(超越摩尔定律)。

本文从五个方面对sip封装过程进行分析，让大家了解sip封装的真正用途。

一、sip产品包装介绍

什么是sip?

sip模块是一个功能齐全的子系统，它将一个或多个ic芯片和无源元件集成到一个封装中。这种集成电路芯片(采用不同的技术：互补金属氧化物半导体、双金属氧化物半导体、gaas等。)是一种引线键合芯片或倒装芯片，安装在引线框架、衬底或ltcc衬底上。无源元件，如rlc和滤波器(声表面波/baw/巴伦等)。)以分立无源元件、集成无源元件或嵌入式无源元件的形式集成到模块中。

什么情况下采用sip ?

当产品功能越来越多，电路板的空间布局有限，无法设计更多的元器件和电路时，设计师会将pcb功能与各种有源或无源元器件集成在一个ic芯片上，完成整个产品的设计，即sip应用。

sip优点

1.小尺寸

在同一功能上，sip模块将各种芯片集成在一起，比单独封装的ic更能节省pcb空间。

2.时间很快

sip模块板是一个系统或子系统，可以用在更大的系统中，在调试阶段可以更快的完成预测和预审。

3.低成本

虽然sip模块的价格比单个部件贵，但是减少了pcb空间，故障率低，测试成本低，简化了系统设计，从而降低了整体成本。

4.生产效率高

通过在sip中集成和分离无源元件，降低了不良率，从而提高了整体产品良率。模块采用先进的ic封装技术，降低系统故障率。

5.简化系统设计

sip将复杂的电路集成到模块中，降低了pcb电路设计的复杂度。sip模块提供快速替换功能，方便系统设计人员添加所需功能。

6.简化系统测试

sip模块在发货前已经过测试，减少了整个系统的测试时间。

7.简化物流管理

sip模块可以减少仓库备货的项目和数量，简化生产步骤。

sip工艺流程划分

sip封装工艺根据芯片与基板的连接方式可分为引线键合封装和倒装键合。

引线键合封装工艺

倒装芯片键合工艺流程

引线键合封装工艺所需的原材料和设备

铅包装工艺的产品结构

倒装工艺的产品结构

sip导入过程

二、sip流程分析

引线键合封装工艺工序介绍

圆片减薄

为了保持一定的可操作性，铸造厂的圆形厚度一般在700um左右。包装和测试工厂必须先将其研磨并变薄，然后才能进行切割和组装。一般需要研磨到200um左右，而一些堆叠管芯结构的存储器封装需要研磨到50um以下。

圆片切割

晶片变薄后，可以切割。划片前需要将晶圆贴在蓝膜上，通过锯割工艺将晶圆切割成独立的小片。目前主要有两种方法：刀片切割和激光切割。

芯片粘

结

安装方法可以是用软焊料(铅锡合金，特别是含锡合金)、金硅共晶合金等焊接到基板上。塑料包装中比较常见的方法是用聚合物粘合剂粘在金属框架上。

引线键合

塑料封装用的引线主要是金线，直径一般为0.025 mm ~ 0.032 mm，引线的长度始终在1.5mm~3mm之间，回路的高度可以比芯片所在的平面高0.75mm。粘接技术包括热压焊接、热超声焊接等。

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，基体表面会留下一层含氯化物的灰质，可用溶液去除。同时，清洗也有利于提高表面附着力。

液态密封剂灌封

将贴有芯片并引线键合的框架带放置在模具中，并且在预热炉中加热塑料包装材料的预成型块并注射成型。

装配焊料球

目前业界有两种植球方法：“锡膏”、“锡球”、“锡膏”和“锡球”。

(1)“焊膏”和“焊球”

具体方法是先将锡膏印刷在bga的焊盘上，然后通过植球机或丝网印刷在上面添加一定尺寸的焊球。

(2)“焊膏”和“锡球”

“锡膏”和“焊球”用锡膏代替锡膏的作用。

表面打标

标记是指在包装模块的顶面上打印不可擦除且清晰的字母和标记，包括制造商信息、国家、设备代码等。主要介绍激光打印代码。

分离

为了提高生产效率，节省材料，大部分的sip组装工作都是以阵列组合的形式进行的，经过成型和测试后分为单个器件。冲压工艺主要用于分割和分割。

测试

它使用测试设备和自动处理器来测量封装集成电路的电气特性，并区分好的产品和坏的产品。对于某些产品，需要根据检测结果对好的产品进行分级。

测试按功能可分为三类：dc测试(dc特性)、交流测试(交流特性或时序特性)和傅立叶变换测试(逻辑功能测试)。同时还有一些辅助程序，如bt老化、插拔、安装测试、电容器充放电测试等。

包装

主要目的是保证运输过程中的产品安全和长期储存过程中的产品可靠性。

包装材料的强度、重量、温湿度特性和抗静电性能都有一定的要求。主要材料有托盘、防静电袋、干燥剂、湿度卡、纸箱等。包装后直接入库或按要求包装，直接交付给客户。

倒装焊封装工艺工序介绍

焊盘再分布

为了增加引线间距并满足倒装芯片键合工艺的要求，有必要重新分布芯片的引线。

制作凸点

焊盘重新分布后，需要在芯片上的焊盘上增加凸点。焊料凸块可以通过电镀、化学镀、蒸发、球放置和焊膏印刷来制造。目前应用比较广泛的还是电镀法，其次是焊膏印刷法。

电镀添加焊料凸点的工艺流程

印刷法添加焊料凸点的工艺流程

倒装键合、下填充

将焊料凸点按栅格阵列形状排列在整个芯片的键合面上后，将芯片倒置安装在封装基板上，凸点与基板上的焊盘电连接，取代了wb和tab在外围排列端子的连接方式。倒装焊后，在芯片和基板之间填充环氧树脂，可以降低施加在凸点上的热应力和机械应力，可靠性比不填充提高1到2个数量级。

其他工艺与引线键合工艺一致

三、表面贴装生产工艺的挑战

元件小型化

0201芯片组件被淘汰

随着产品集成度的不断提高，产品小型化的趋势不可避免，因此芯片级制造领域的小型化趋势将逐步淘汰0201元器件。

01005芯片组件普及

随着苹果i-watch的出现，sip的空间设计受到了挑战。随着苹果、三星等移动设备的高标准要求，01005芯片组件广泛应用于芯片级制造。

公制0201芯片组件开始普及

随着sip技术的发展，元器件板必须小型化。随着集成功能越来越多，pcb承载的功能会逐渐转移到sip芯片上，这就要求sip在满足功能的前提下，在合理的范围内缩小尺寸，从而导致0201元器件的普及应用。

元件密集化

芯片组件很密集

随着sip组件的普及，sip封装所需的组件数量和种类越来越多，在尺寸有限或不变的前提下，单位面积的组件密度必须增加。

贴片精度高精化

sip板组件体积小、密度高、数量大，传统的贴片机配置无法满足其贴装要求，需要更高精度的贴装设备来满足其工艺要求。

工艺要求越来越趋于极限化

sip工艺板是系统集成的结晶。然而，随着元件的小型化和布局的密集化，传统工艺将受到挑战，印刷、贴装和回流将面临前所未有的工艺挑战。因此，过程控制边界需要更接近6西格玛，以提高产量。

异形元件处理

socket / 层叠型等异形元件

随着便携产品的不断发展，功能集成越来越多，必然要求在原有sip流程的基础上增加更多的功能模块。传统的电容和电阻已经不能满足多功能集成的要求，需要引入异形元件进行扩展。因此，如何在精密集成基板上安装异形元件给工艺带来了很大的挑战，要求设备精度高、稳定性好、加工更加智能化。

成本

初期投资大，回报周期长，工艺复杂，人工成本高，产品收率低，损失大。需要大型、稳定、盈利的项目来支撑sip技术的可持续运营。

四、sip的发展趋势

多样化、复杂性和集约化

sip集成变得越来越复杂，组件种类也越来越多

球与球之间的距离越来越小，所以用铜柱代替锡球。

多功能、技术和低成本

新技术，多功能应用的前沿

过程成熟了，董事会没落了

动词（verb的缩写）技术困难

清洗

定制清洁设备

植球设备的选择、球径要求、球共面性检查、球栅阵列测试和助焊剂残留要求

结论：

sip技术是一种先进的系统集成和封装技术。与其他封装技术相比，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、更薄的发展要求，在微电子领域具有广阔的应用市场和发展前景。另外，国际上没有统一的sip技术标准，一定程度上阻碍了sip技术的普及和应用。由此可见，sip技术未来的发展仍然面临着一系列的问题和挑战，需要软件、ic、封装、材料、设备等专业厂商紧密合作，共同开发和升级sip技术。

来源：电子制造技术

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