从DIP到Chiplet，聊聊凸点制作和锡膏适配的进化史

 

       作为焊料厂家，我们常说“封装技术的升级，本质是凸点的升级”。从早期的插装芯片到如今的3D堆叠，凸点制作始终是连接芯片与外部世界的核心环节。今天就从焊料厂家工程师的视角，简单回顾封装的发展，聊聊凸点制作的“进化史”，以及作为焊料的锡膏如何一路适配这些变化。​

 

一、凸点制作在封装流程中的“定位”：始终是“互连桥梁”​

       无论哪种封装形式，凸点制作都处于芯片与基板/载板互连的前端环节，相当于给芯片“装插头”。

       具体来说：​在晶圆级封装中，它是切割前的最后一步——在晶圆上做好凸点，再切割成单颗芯片。在传统封装中，凸点紧随芯片切割之后，是芯片贴装到基板前的关键工序。简单说，没有凸点，芯片就是“孤岛”，无法与外界传输信号。​

 

二、封装形式升级倒逼凸点“迭代”：从“粗放”到“精密”​

1. 插装时代（DIP/SOP）：凸点只是“配角”​

       封装特点：芯片通过长引脚插入 PCB 孔中，引脚间距≥2.54mm，对互连精度要求低

       凸点角色：此时还没有“独立凸点” 概念，仅在引线键合处形成微小焊点，相当于“临时固定点”。​

       材料应用：以锡铅合金为主（熔点 183℃），成本低、润湿性好。​

       工艺：手工蘸取焊锡膏点涂，再经简易加热固化，焊点直径≥500μm，几乎无精度要求。

      锡膏状态：颗粒度 T3 级（25-45μm），助焊剂含量高，能容忍焊盘氧化。​

 

2. 面阵封装时代（BGA/CSP）：凸点成为“主角”​

       封装特点：I/O 引脚从边缘扩展到整个芯片表面，间距缩小至0.8-1.2mm，需要密集的 “点接触”。​

       凸点角色：替代长引脚成为主要互连结构，直接决定封装尺寸和信号传输效率。​

       材料变化：无铅化推动锡基焊料主流化，SAC305成为首选，熔点217℃，满足RoHS要求；部分高端场景开始试用铜柱凸点（导电性提升5倍）。​

       工艺升级：电镀工艺普及，能做出高度一致的凸点（偏差≤5μm）；印刷——回流工艺也开始应用，通过钢网将锡膏印在焊盘上，回流后形成凸点。​

       锡膏进化：颗粒度提升至T5级（15-25μm），触变性优化，能在0.8mm间距下避免桥连。​

 

3. 晶圆级封装（WLP）：凸点进入“微米级战场”​

       封装特点：封装尺寸接近芯片尺寸，I/O间距缩小至0.3-0.5mm，要求凸点“微型化 + 高密度”。​

       凸点角色：不仅是互连点，还要承担信号重分布功能（配合RDL）。​

       材料突破：铜柱 + 锡帽结构成为主流 —— 铜柱提供机械支撑，锡帽负责焊接，兼顾导电性与可靠性；低温锡膏（Sn58Bi，138℃熔点）开始用于多层堆叠，避免高温损伤下层芯片。​

       工艺革新：电镀精度提升至±2μm，能做出直径20-50μm的凸点；印刷——回流工艺改用电铸钢网，锡膏脱模更彻底。​

       锡膏适配：颗粒度达T8/T9级（2-5μm），满足0.3mm以下间距印刷，助焊剂改为低挥发配方，减少回流气泡。​

 

4. Chiplet 与 3D IC 时代：凸点进入 “纳米级对决”​

       封装特点：多芯片堆叠，垂直互连间距≤50μm，需要 “超小 + 超可靠” 的凸点。​

       凸点角色：是芯片间直接通信的 “高速通道”，延迟要求≤10ps。​

       材料革命：金属间化合物（如 Cu₃Sn、Ag₃Sn）崛起，通过固态焊接形成，熔点＞600℃，抗疲劳性是锡基的3倍；铜柱直径缩小至10-30μm，表面镀镍金防氧化。​

       工艺极限：电镀铜柱垂直度偏差＜1°，固态焊接压力控制精度±1MPa；印刷——回流工艺面临极限，逐渐被电镀替代。​

       锡膏定位：退为“辅助角色”，仅在顶层芯片与基板互连时使用，要求超低空洞率（＜1%）和超细印刷（点径＜50μm）。​

 

三、锡膏的“生存智慧”：跟着封装需求“变”​

       从T3到T9级颗粒，从高助焊剂到低挥发配方，锡膏的进化始终围绕两个核心：​

       适配更小间距：早期BGA用T5级锡膏就能满足0.8mm间距，而现在3D IC的凸点印刷需要 T8 级，粉末粒径小到能穿过头发丝粗细的钢网孔（20μm）。​

       平衡可靠性与工艺性：在高温封装中，锡膏添加银、铜元素提升耐热性；在低温堆叠中，改用 SnBi 合金降低熔点；为减少空洞，助焊剂中加入活性更强的有机酸，同时控制挥发速度。​

 

      傲牛科技为某Chiplet客户定制的锡膏，通过调整触变指数（从3.0到4.5），解决了 0.2mm间距印刷时的“塌边”问题，良率从78%提升至95%，助焊剂中加入了与日本材料公司共同开发的空洞抑制剂，将空洞率降低至3%。​

 

四、未来趋势：凸点还能 “小” 到什么程度？​

       行业预测，到2030年，Micro LED 的凸点直径将缩小至5μm，这对锡膏提出了新挑战：粉末粒径可能需要达到亚微米级（＜1μm），印刷精度要控制在±1μm以内，这对于焊料厂家的研发和生产能力提出了新的要求，行业的变化和需求也在鞭策我们在不断进步和提升。​