晶圓級(jí)芯片尺寸封裝（Wafer-Level Chip-Scale Packaging，簡(jiǎn)稱WLCSP）是目前半導(dǎo)體先進(jìn)封裝中非常重要的一種技術(shù)。因?yàn)闆](méi)有傳統(tǒng)的引線框架和塑封料，滿足消費(fèi)電子產(chǎn)品（如手機(jī)、智能手表）輕薄化、微型化的需求。拋棄了傳統(tǒng)的金屬引線，直接通過(guò)芯片表面的微小錫球與電路板連接。傳輸路徑極大地降低了電阻和電感，高頻信號(hào)傳輸性能更好，功耗更低。

壓塑成型或壓縮成型（Compression Molding）是目前先進(jìn)封裝（如扇出型晶圓級(jí)封裝 FOWLP、2.5D/3D封裝）中常用工藝之一。和傳統(tǒng)封裝工藝相比優(yōu)點(diǎn)在于：壓縮成型工藝可以非常精準(zhǔn)地控制塑封料的厚度，適合制造超薄的智能手機(jī)芯片?？梢暂p松應(yīng)對(duì)整片大晶圓（Wafer-Level）甚至更大的矩形面板（Panel-Level）的塑封。因?yàn)樗芊饬鲜强可舷聰D壓成型的，而不是靠側(cè)向的高速流動(dòng)，所以幾乎沒(méi)有橫向的沖擊力。這解決了先進(jìn)封裝中芯片容易發(fā)生位移（Die Shift）的缺陷問(wèn)題。

壓塑成型工藝流程：

1.  先打開(kāi)模具，把定量的塑封料（可以是顆粒狀、液態(tài)，或者是像薄膜一樣的片狀EMC）直接鋪在模具的底部。

2.  把貼滿芯片的晶圓（或載板）倒扣在上方。

3.  在真空環(huán)境下，上下模具緩慢合攏。

4.  通過(guò)施加壓力和加熱，塑封料融化并均勻地向上包裹住所有的芯片，最后固化。

在壓縮成型工藝中，使用的密封材料通常是環(huán)氧塑封料（EMC, Epoxy Molding Compound）。全球環(huán)氧塑封料市場(chǎng)高度集中，頭部企業(yè)占據(jù)了全球約70%的份額，代表企業(yè)有住友電木，Resonac，華海誠(chéng)科，KCC等，有以下常用三種：

1. 顆粒狀塑封料（GMC - Granular Molding Compound）

外觀像細(xì)鹽或沙子一樣的微小顆粒。非常適合大面積的 12英寸晶圓級(jí)封裝（如FOWLP）。因?yàn)槭蔷鶆蛉鲩_(kāi)的，融化后不需要長(zhǎng)距離流動(dòng)，對(duì)芯片的沖擊力非常小。

2. 液態(tài)環(huán)氧塑封料（LMC - Liquid Molding Compound）

外觀像粘稠的糖漿，流動(dòng)性和滲透性非常好。它不僅能包裹芯片外部，還能滲入到倒裝芯片（Flip Chip）底部的微小縫隙中，實(shí)現(xiàn)“塑封與底部填充一次完成"（MUF, Molded Underfill）工藝。廣泛用于高密度封裝和 2.5D/3D 多層堆疊封裝。

3. 片狀/薄膜狀塑封料（SMC/FMC - Sheet/Film Molding Compound）

外觀像手機(jī)貼膜或干膜一樣的片狀材料，通常卷在離型紙上。厚度控制精準(zhǔn)，且車間內(nèi)沒(méi)有粉塵污染（相比GMC）。非常適用于超薄芯片封裝以及面積更大的面板級(jí)封裝。

在液態(tài)塑封料的壓縮成型過(guò)程中，材料的凝膠時(shí)間與交聯(lián)固化動(dòng)力學(xué)之間的關(guān)系：

若采用快固化、高粘度配方：樹(shù)脂在未填充至預(yù)定型腔邊界前，便已發(fā)生凝膠交聯(lián)。這種過(guò)早的固化會(huì)導(dǎo)致充模不足，產(chǎn)生空洞(cavity)或缺料缺陷。若采用長(zhǎng)凝膠時(shí)間的慢固化配方：雖然樹(shù)脂有充足的窗口期實(shí)現(xiàn)全區(qū)域的填充，但在標(biāo)準(zhǔn)成型周期結(jié)束時(shí)，其交聯(lián)密度往往不達(dá)標(biāo)。這會(huì)導(dǎo)致開(kāi)模時(shí)未固化的樹(shù)脂粘附于離型膜上（即粘?，F(xiàn)象），嚴(yán)重影響良率。

Madoka是按照國(guó)際電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會(huì)IPC-TM-650 2.3.18測(cè)試方法和GB/T 40564-2021電子封裝用環(huán)氧塑封料測(cè)試方法設(shè)計(jì)的自動(dòng)化凝膠時(shí)間測(cè)試儀。通過(guò)模擬人工手動(dòng)攪拌操作，在設(shè)定的速度攪拌環(huán)氧塑封料樣品的同時(shí)測(cè)定阻力扭矩，記錄阻力扭矩隨時(shí)間的變化，超過(guò)設(shè)定的臨界值即為所測(cè)材料的凝膠時(shí)間。不僅能在測(cè)量后知道塑封料什么時(shí)候失去流動(dòng)性，還能通過(guò)監(jiān)測(cè)阻力扭矩隨時(shí)間變化，繪制連續(xù)動(dòng)態(tài)曲線，從而得到材料的流動(dòng)性變化過(guò)程數(shù)據(jù)。

液態(tài)塑封料（LMC）自動(dòng)凝膠時(shí)間測(cè)試步驟：

1. 設(shè)置測(cè)量條件，熱板溫度(如120℃)，攪拌速度（自轉(zhuǎn)120rpm,公轉(zhuǎn)50rpm）

2.執(zhí)行調(diào)零操作，后點(diǎn)擊測(cè)量按鈕。

3. 在第三次蜂鳴音同時(shí)用注射器投入LMC液體樣品 ，熱板開(kāi)始自動(dòng)升起。攪拌棒接觸樹(shù)脂樣品，開(kāi)始自動(dòng)攪拌。

4. 攪拌子將嚴(yán)格按照IPC-TM-650 2.3.18測(cè)試方法要求，模擬人工手動(dòng)攪拌操作，以直徑10-13mm的圓周運(yùn)動(dòng)充分?jǐn)嚢铇?shù)脂。攪拌時(shí),每一次圓周運(yùn)動(dòng)將中間部分的樣品攪動(dòng)到外沿,外沿部分的樣品攪動(dòng)到中間。

5. 達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后測(cè)量結(jié)束。測(cè)量結(jié)束，凝膠時(shí)間會(huì)根據(jù)設(shè)置的攪拌扭矩值自動(dòng)計(jì)算得出。

手工熱板法便宜、快速，但太依賴人工經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)無(wú)法追溯，適合作為基礎(chǔ)的質(zhì)量判定手段。而MADOKA自動(dòng)測(cè)試儀則是為了解決手動(dòng)測(cè)試“誤差大、效率低、數(shù)據(jù)單一"的問(wèn)題而誕生的升級(jí)替代方案，半導(dǎo)體先進(jìn)封裝行業(yè)需要嚴(yán)格控制環(huán)氧塑封料的一致性、或者需要深入研究材料固化特性的企業(yè)來(lái)說(shuō)，從手動(dòng)轉(zhuǎn)向自動(dòng)化測(cè)試是必然的趨勢(shì)。

參考資料：

1. IPC-TM-650 2.3.18測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

2. GB/T 40564-2021電子封裝用環(huán)氧塑封料測(cè)試方法