技術干貨：長運通SiP微模塊技術介紹

在“十年磨一劍，匠心鑄重器：做中國人自己的4600系列微模塊產品！”一文中介紹了深圳市長運通半導體技術有限公司設計研發的SiP微模塊的系列產品的基本狀況，接下來就長運通微模塊采用的SiP技術做一個簡單的梳理。

一、什么是SiP技術？

SiP原文“System in Package”，字面含義是系統級封裝，國際半導體技術發展路線圖 ( ITRS 2005 )對 SiP 的定義是：系統級封裝是采用任何組合, 將多個具有不同功能的有源電子器件與可選擇性的無源元件以及諸如 MEMS 或者光學器件等其他器件首先組裝成為可以提供多種功能的單個標準封裝件，形成一個系統或者子系統。

我們對SiP的理解是：一種全新的電路集成封裝技術，通過此技術形成的產品包含各類半導體  器件（芯片）與元件、可以獨立完成一類或幾類功能、具有完備的電特性與物理特性，具有高密度組裝/封裝特點的微模塊。

圖1：SiP產品封裝內部構成示意圖

圖2：SiP產品封裝結構及引出端子結構

二、SiP技術的基本構成材料

SiP微模塊產品的基本構成材料包括：

 ⒈ 各類功能控制芯片，用于實現產品的設計功能；

 ⒉ 各種尺寸的R、L、C、D等元器件，用于構成芯片的完備電路；

 ⒊ 多層BT樹脂（以雙馬來酰亞胺和三嗪為主樹脂成份）載板，用于構成電路回路、元器件的支撐面以及LGA引出端子的焊接面；

 ⒋ 鍵合金絲（芯片與載板互連）、焊膏或者導電膠（元器件之間以及元器件與載板互連）；

 ⒌ 環氧模塑料（導熱型或非導熱型），用于整個電路的包封（包裹和保護芯片及元器件）；

 ⒍ BGA焊球，用于BGA形式引出端子的互連。

三、SiP技術發展歷史及優勢

　　　系統級封裝 (SiP) 技術自 20 世紀 80 年代以來就以多芯片模塊的形式出現。在 20 世紀 70 年代，它的形式是自由布線、多芯片模塊 (MCM) 和混合集成電路 (HIC)。20世紀90年代，SiP被用作Intel Pentium Pro3集成處理器和緩存的解決方案。SiP 技術在消費電子、汽車、航空航天和醫療設備等各個行業中越來越受歡迎。

SiP 技術的采用可歸因于多種因素，包括小型化、提高性能和降低功耗的需求。通過將多個組件集成到一個封裝中，SiP 技術使設計人員和制造商能夠創建外形更小、重量更輕、可靠性更高的設備。SiP 方法可以將給定系統的整體尺寸減少多達 65%。

四、長運通SiP微模塊產品制造流程

圖3：CDM4628產品實物圖

長運通SiP微模塊產品封裝通常在一塊大的基板上進行，每塊基板可以制造幾十至上百顆SiP成品。

l BT載板設計、加工制作；

l 芯片（Chip）、R/L/C/D貼片（焊膏或者導電膠）；

l 回流焊或者烘烤；

l 鍵合（Wire Bond）；

l 塑封（Molding）；

l 減薄，通過研磨將多余的塑封材料去除；

l BGA植球（球柵陣列封裝植球，LGA無此道工序）；

l 切割，將整塊基板切割為單個SiP成品；

l SiP微模塊成品篩測。

五、長運通SiP微模塊產品關鍵控制點

l 初始設計

初始設計包括電路原理及元器件匹配性設計、電性能設計、熱設計、工藝參數設計、可靠性設計等內容，以及仿真與驗證；

l BT載板設計

載板設計包括電性能設計、熱傳導與平衡設計、工藝匹配性設計等；

l 元器件選型與篩測

   工作溫度范圍內對元器件尺寸與電性能保障、降額裕度、可靠性參數要求等方面進行全面的優選，對于高可靠產品附加特定條件的篩選與檢測；

l 制作過程

對貼片、焊接（粘貼）、鍵合、塑封、植球、切割等工序進行全過程監測與檢驗，對于高可靠產品附加特定條件的檢測；

六、長運通SiP微模塊產品測試和驗證

測試和驗證是檢驗SiP微模塊產品的重要環節，并將最終決定產品的可靠性與

電性能是否滿足設計要求。

l 由于SiP微模塊產品設計的高密度組裝/封裝，公司在測試夾具、測試板、測試工裝等方面進行了一系列針對性的開發設計與驗證，形成了自有特色、充分體現產品性能的系列多功能測試工裝；

l 為適應量產SiP微模塊產品的測試與驗證需要，公司首創地開展了“SiP微模塊系列產品自動測試系統”的研發與生產并投入實際使用；

l 系統可以實現高溫、常溫、低溫的實時在線檢測；

l 系統同時兼容各類非隔離電源控制器件的自動測試；

l 系統通過配置數據收集器可實現多工位實時同步測試；

l 系統可以實時傳輸、打印測試數據；根據需要提供數據分析分布圖，例如餅型圖、柱狀圖、條形圖、折線圖等。

七、長運通SiP微模塊產品技術優勢

l 芯片設計

公司擁有完全自主的高水準的電源控制芯片設計團隊（三個設計公司），即可以獨立設計也可以協作設計公司所確認的芯片設計；芯片設計完全兼容國內主流晶圓流片廠工藝；

l 電路設計

公司擁有完全自主的高水準的微模塊設計團隊（二個設計團隊），在電路原理、電性能設計、元器件選型、參數匹配性、熱設計、工藝參數設計、可靠性設計等方面具有豐富的理論知識與實際經驗；

l BT載板設計

公司擁有完全自主的高水準的BT載板設計團隊（二個設計團隊），在電性能設計、熱傳導與平衡設計、工藝匹配性設計等方面處于國內領先的地位；

l 可靠性分析

公司在數十年的研發生產過程中收集與建立了功率管理芯片、功率管理器件以及SiP微模塊產品數據庫，培養了一支有豐富經驗的質量團隊，可以針對各種產品的生產過程實時數據進行分析研判、保證生產過程的質量受控。