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芯片封装是半导体后段加工的关键环节，主要功能是保护芯片免受物理和化学损害，并提供电气连接、机械支撑和散热，确保芯片稳定运行。
封装通过保护材料隔离芯片与外界，防止湿气、灰尘、腐蚀和机械冲击，同时优化电气性能，提高信号传输效率，并通过散热设计延长芯片寿命。
数据显示，2019-2023年中国先进封装市场规模从420亿元增长至790亿元，增幅超85%；中商产业研究院预测，2029年该市场规模将达1340亿元，2024-2029年复合平均增速为9%；2025年中国先进封装渗透率预计将达到41%。
一、封装工艺介绍
封装工艺主要包括背面研磨（Back Grinding）、划片（Dicing）、芯片键合（Die Bonding）、引线键合（Wire Bonding）及成型（Molding）等步骤。
1、背部研磨（Back Grinding）
晶圆在交付封装厂时通常保持原始厚度以保障结构完整性。封装厂采用多阶段研磨工艺实现减薄：
粗磨阶段：使用金刚石砂轮将晶圆减薄至目标厚度
精磨阶段：采用化学机械抛光（CMP）技术实现表面纳米级平整度
应力消除：通过干式或湿式蚀刻消除加工应力，防止晶圆翘曲
根据晶圆厚度而不同的研磨方法，图片来源：滤波器
划片工艺
划片是将完成前道制程的整片晶圆（Wafer）进行物理分割的关键步骤，通过高精度切割设备将直径通常为200mm或300mm的晶圆分割成数百至数千个独立芯片裸片（Die）。
简单来说，就是把一整块“蛋糕”精准地切成一小块一小块，便于后续逐颗封装。
现代划片工艺主要技术包括：
机械刀片切割：使用金刚石刀片进行物理切割
激光隐形切割（Stealth Dicing）：采用红外激光在晶圆内部形成改质层，再通过扩展实现分离
关键控制参数：
切割深度：需精确穿透晶圆但不损伤胶带基材
切割速度：影响生产效率和切口质量
冷却系统：防止切割过程中的热损伤
2、拾取与放置工艺（Pick & Place Process）
划片完成后，需通过精密设备（如固晶机、高精度贴装头、集成视觉定位系统及力反馈系统）将单个芯片从切割胶带上分离并转移至封装基板。
1. 拾取阶段（Pick）：
采用多轴联动顶出系统，通过精密控制的上顶针阵列（直径通常为100–200μm）对目标芯片施加精确位移
控制力度避免芯片损伤
同步启动真空吸附系统（真空度维持在80kPa至90kPa）
2. 放置阶段（Place）：
利用高精度贴装头实现芯片转移，放置力控制在合理范围，确保芯片与基板粘接材料（DAF或环氧树脂）充分接触
3、键合（Bonding）
键合是半导体封装的核心环节，用于建立芯片与外部电路的可靠连接，实现器件功能输出。其核心任务是将切割后的芯片（Die）精确固定于基板载体上。
该工艺在电子系统中的作用类似于汽车发动机——为整个系统提供动力来源。
图源：学习那些事
键合工艺分为两个关键阶段：
1. 芯片键合（Die Bonding/Die Attach）
工艺本质：将裸片永久性固定在引线框架或PCB等载体上
技术目标：形成稳定的机械连接，同时保障热传导路径
典型方法：环氧树脂粘接、共晶键合等
2. 引线键合（Wire Bonding）
工艺本质：通过微细金属导线（金线或铜线）建立芯片焊盘与封装引脚的电连接
技术目标：形成低阻抗、高可靠性的电气通路
典型方法：热超声键合、楔形键合等
“先固定后连接”的工艺顺序确保了器件在机械稳定性与电气性能上的双重可靠性。随着封装向系统级封装（SiP）和3D集成发展，键合技术正逐步向倒装芯片（Flip Chip）、硅通孔（TSV）等先进互连方式演进。
倒装芯片键合（Flip Chip Bonding）由IBM于20世纪60年代后期开发，结合芯片键合与引线键合原理，通过在芯片焊盘上形成凸块（Bump）实现与基板的直接连接。
4、塑封
将键合完成的引线框架放入模具，使用环氧树脂等材料对芯片进行塑封，完成最终封装保护。
二、先进封装（Advanced Packaging, AP）
在摩尔定律放缓背景下，先进封装技术成为提升芯片性能的重要路径。通过三维堆叠和微缩互连技术，实现更高集成密度、更强信号传输能力和更优散热表现，推动算力持续升级。
当前主流先进封装技术主要包括五大架构：
倒装芯片（Flip Chip）：芯片“倒立”焊接，通过数万个微型凸块直接与基板连接，大幅缩短信号路径。加热后凸点熔融并与基板焊盘结合，实现高效互联。
2.5D/3D封装：将多颗芯片立体堆叠，借助硅中介层（Interposer）或硅通孔（TSV）实现垂直互连，显著提升集成度。
图源：半导体全解
晶圆级封装（WLP）：在晶圆阶段即完成封装工序，制造出尺寸接近裸片的超小型封装体。
系统级封装（SiP）：将处理器、存储器、传感器等功能芯片整合为完整系统，实现高度集成化。
Chiplet技术：将大型芯片拆分为多个小模块，通过先进封装重新组合，提升良率与设计灵活性。
三、先进封装工艺
实现上述先进封装架构依赖三大核心工艺：
凸块工艺（Bump）：在芯片表面制作微米级金属凸点，作为立体互连的“桥梁”。
重布线层（RDL）：在芯片表面重新布局电路走线，突破传统布线限制。
硅通孔（TSV）：在硅片中打孔并填充导电材料，建立贯穿芯片的垂直导电通道。
