摩爾定律雖命名為“定律”，但究其本質(zhì)更像是一條預(yù)言，一條在過(guò)去的 50 年間始終引導(dǎo)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的偉大預(yù)言。但是，現(xiàn)階段摩爾定律下工藝的無(wú)限制成長(zhǎng)終會(huì)遭遇一道名為“物理極限”的壁壘，如何繞過(guò)壁壘以延續(xù)乃至超越摩爾定律成為了現(xiàn)如今業(yè)界的重要命題。

如果說(shuō)系統(tǒng)級(jí)芯片(System on Chip，英文簡(jiǎn)稱 SoC)技術(shù)是摩爾定律不斷發(fā)展所產(chǎn)生的重要產(chǎn)物，那么系統(tǒng)級(jí)封裝(System in Package，英文簡(jiǎn)稱 SiP)技術(shù)便是實(shí)現(xiàn)超越摩爾定律的關(guān)鍵路徑。在“后摩爾定律”所提供的關(guān)鍵助力之下，SiP 生態(tài)系統(tǒng)正持續(xù)創(chuàng)新以緩解因晶體管尺寸日趨物理極限所產(chǎn)生的壓力。

(圖片來(lái)源：TSMC)

隨著 5G 通信及機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用的快速普及，系統(tǒng)級(jí)封裝 SiP 技術(shù)在短短的時(shí)間內(nèi)便已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)微系統(tǒng)功能多樣化、集成異構(gòu)化、體積及成本最小化的最優(yōu)方案。

(圖片來(lái)源：長(zhǎng)電科技)

對(duì)于 SiP 技術(shù)的生態(tài)系統(tǒng)，除了業(yè)內(nèi)人士非常熟悉的半導(dǎo)體材料和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件之外，IC 基板技術(shù)及與之關(guān)聯(lián)的供應(yīng)鏈同樣是 SiP 生態(tài)系統(tǒng)的重要一環(huán)。上圖所示為當(dāng)前半導(dǎo)體封測(cè)行業(yè)中常見(jiàn)的基板技術(shù)及其趨勢(shì)。

目前從技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，雙面塑模成型技術(shù)、電磁干擾屏蔽技術(shù)、激光輔助鍵合技術(shù)可以并稱為拉動(dòng)系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)發(fā)展的“三駕創(chuàng)新馬車”。

第一駕馬車：雙面塑模成型技術(shù)

雙面塑模成型技術(shù)(Double-Sided Molding Technology)之所以成為系統(tǒng)級(jí)封裝工程專家的新寵，主要有兩個(gè)原因：

(一)有效減少封裝體積以節(jié)省空間。

(二)有效縮短多個(gè)裸芯(Bare Dies)及被動(dòng)元件之間的連接線路以降低系統(tǒng)阻抗、提升整體電氣性能。

更小的封裝體積和更強(qiáng)的電氣性能為雙面塑模成型技術(shù)在 SiP 領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景提供了良好的基礎(chǔ)。下圖所示為一例由長(zhǎng)電科技成功導(dǎo)入規(guī)模量產(chǎn)的雙面塑模成型 SiP 射頻前端模塊產(chǎn)品。

(圖片來(lái)源：長(zhǎng)電科技)

長(zhǎng)電科技的雙面封裝 SiP 產(chǎn)品采用了多項(xiàng)先進(jìn)工藝以確保雙面塑模成型技術(shù)的成功應(yīng)用。該產(chǎn)品采用了 C-mold 工藝，實(shí)現(xiàn)了芯片底部空間的完整填充，并有效減少了封裝后的殘留應(yīng)力，保證了封裝的可靠性。

同時(shí) Grinding 工藝的應(yīng)用，使封裝厚度有了較大范圍的選擇，同步實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制產(chǎn)品的厚度公差。為了去除流程中殘留的多余塑封料，長(zhǎng)電科技還采用了 Laser ablation 工藝，以確保產(chǎn)品擁有更好的可焊性。

這項(xiàng)技術(shù)看似稀松平常，實(shí)則機(jī)關(guān)暗藏，每一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)的成功落地都要經(jīng)歷許多挑戰(zhàn)。雙面塑模成型(Double-Sided Molding Technology)技術(shù)的落地主要面臨著以下三大挑戰(zhàn)：(一)塑模成型過(guò)程中的翹曲問(wèn)題。

(二)背面精磨(Back Grinding)過(guò)程中的管控風(fēng)險(xiǎn)。

(三)激光灼刻(Laser Ablating)及錫球成型(Solder Ball Making)中的管控風(fēng)險(xiǎn)。

面對(duì)全新工藝所帶來(lái)的諸多挑戰(zhàn)，長(zhǎng)電科技選擇直面困難，攻克一系列技術(shù)難題，并成功于 2020 年 4 月通過(guò)全球行業(yè)領(lǐng)先客戶的認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)了雙面封裝 SiP 產(chǎn)品的量產(chǎn)。

在這項(xiàng)全新突破的工藝中，長(zhǎng)電科技嚴(yán)格把控生產(chǎn)流程，采用高度自動(dòng)化的先進(jìn)制程，將在雙面塑模成型過(guò)程可能發(fā)生的各類風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行了有效降低。

第二架馬車：電磁干擾屏蔽技術(shù)(EMI Shielding Technology)

由于系統(tǒng)級(jí)封裝本身制程中大量使用高密度線路、多種材質(zhì)的封裝材料，同時(shí)還要考慮芯片與各類功能器件間的協(xié)作，且封裝結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此伴隨而來(lái)的便會(huì)有電路元件間產(chǎn)生的電磁干擾問(wèn)題。長(zhǎng)電科技有效的通過(guò)創(chuàng)新解決了這一問(wèn)題，并擁有一系列導(dǎo)入量產(chǎn)的高效電磁干擾屏蔽技術(shù)方案。

下圖所示為一例由長(zhǎng)電科技成功導(dǎo)入規(guī)模量產(chǎn)的高效電磁干擾屏蔽 SiP 射頻前端模塊產(chǎn)品。

(圖片來(lái)源：長(zhǎng)電科技)

在電磁干擾屏蔽材料(EMI Shielding Materials)方面，一場(chǎng)技術(shù)創(chuàng)新的盛宴正在全球上演。無(wú)論是傳統(tǒng)材料巨頭，還是新晉 EMI 屏蔽材料先鋒，都爭(zhēng)相推出質(zhì)量更可靠、效果更全面、價(jià)格更實(shí)惠的全新產(chǎn)品及流程方案。

對(duì)于絕大多數(shù)倒裝型(Flip Chip)系統(tǒng)級(jí)封裝產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，單芯(Per Die)的平均功率范圍一般在 1W 到 15W 之間，因此在地散熱能力(Local Thermal Conductivity)是檢驗(yàn) SiP 系統(tǒng)整體性能的關(guān)鍵一環(huán)。

目前可用來(lái)提升散熱性能的技術(shù)方案有以下幾種：芯片背面外露技術(shù)、高導(dǎo)熱塑封材料技術(shù)、芯片背面金屬板裝技術(shù)(例如 Heat Sink)、基板金屬內(nèi)層加厚技術(shù)以及芯片背面金屬化技術(shù)(Backside Metallization Technology)。

長(zhǎng)電科技的工程驗(yàn)證結(jié)果表明，與其他方案相比，芯片背面金屬化技術(shù)更適用于加強(qiáng)低、中功率范圍的倒裝型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性，同等成本條件下，散熱效果的裕值可達(dá)到 25%，可謂立竿見(jiàn)影。而電磁干擾屏蔽材料的背面金屬化技術(shù)同樣可以用于芯片背面金屬化。

如下圖所示，長(zhǎng)電科技已獲得該技術(shù)方案的數(shù)項(xiàng)發(fā)明專利。

(圖片來(lái)源：長(zhǎng)電科技)

從材料到工藝，從技術(shù)到方案，長(zhǎng)電科技對(duì)于創(chuàng)新的不斷追求促成了其在電磁干擾屏蔽技術(shù)領(lǐng)域強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力與全面的產(chǎn)品覆蓋。系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)技術(shù)作為目前火熱的封裝技術(shù)領(lǐng)域，在長(zhǎng)電科技強(qiáng)大 EMI 技術(shù)的加持之下，能夠有效地完成對(duì)潛在電磁干擾的屏蔽，滿足全球市場(chǎng)需求。

第三架馬車：激光輔助鍵和技術(shù)(Laser Assisted Bonding Technology，簡(jiǎn)稱：LAB)

鍵合(Bonding)可以將兩個(gè)或多個(gè)材料(或結(jié)構(gòu))結(jié)合成為一體，是半導(dǎo)體制造過(guò)程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)?？v觀近年高端系統(tǒng)級(jí)封裝產(chǎn)品(尤其是手機(jī)射頻前端模塊)的發(fā)展趨勢(shì)，不難發(fā)現(xiàn)，芯片/基板鍵合(Die-to-Substrate Bonding)技術(shù)及其制程創(chuàng)新可謂是居功至偉。

一路走來(lái)，從常青樹(shù)般的回流焊接(Mass Reflow)技術(shù)，到數(shù)年前異軍突起的熱壓鍵合(Thermal Compression Bonding)技術(shù)，再到最近才開(kāi)始發(fā)力的激光輔助鍵合(LAB)技術(shù)，先進(jìn)封測(cè)企業(yè)與設(shè)備方案廠商通力合作，緊跟鍵合技術(shù)潮流，可謂“亦步亦趨，不敢相背”。可以說(shuō)，越是在先進(jìn)制程中，我們就越需要超精密的鍵合技術(shù)服務(wù)。

下圖所示為激光輔助鍵合(LAB)和回流焊接(Mass Reflow)技術(shù)之間做的一個(gè)簡(jiǎn)單比較。

(圖片來(lái)源：長(zhǎng)電科技)

從圖中我們不難看出，回流焊接 MR 技術(shù)容易受到多種限制，包括由于板材變形所引發(fā)的 Non-wet bump、橋接與 ELK 層裂紋等引發(fā)的封裝可靠性問(wèn)題、模具和基板同時(shí)加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題以及老生常談的 CTE 不匹配、高翹曲、高熱機(jī)械應(yīng)力等問(wèn)題。而借助激光輔助粘合(LAB)技術(shù)，我們便可以輕松解決上述限制。LAB 技術(shù)借助紅外(IR)激光源光束均化器，能夠?qū)崿F(xiàn)高升溫速度下的局部加熱。

從系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)技術(shù)出發(fā)，本文介紹了三駕創(chuàng)新馬車雙面塑模成型技術(shù)、電磁干擾屏蔽技術(shù)與激光輔助鍵合技術(shù)在 SiP 領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。作為全球知名的集成電路封裝測(cè)試企業(yè)，長(zhǎng)電科技在系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)技術(shù)領(lǐng)域也為行業(yè)帶來(lái)了更多創(chuàng)新成果。

通過(guò)近幾年對(duì)封裝技術(shù)的不斷探索，長(zhǎng)電科技已經(jīng)成功將芯片背面金屬化技術(shù)、電磁干擾屏蔽技術(shù)、激光輔助鍵合技術(shù)巧妙地整合進(jìn)了同一套 SiP 制程里，并通過(guò)了量產(chǎn)級(jí)別的驗(yàn)證，在散熱性能、EMI 性能、精密鍵合性能、制程的穩(wěn)定性以及整體封裝成本等多個(gè)指標(biāo)之間找到并確定了“完美平衡點(diǎn)”。