技术干货：长运通SiP微模块技术介绍
在“十年磨一剑，匠心铸重器：做中国人自己的4600系列微模块产品！”一文中介绍了深圳市长运通半导体技术有限公司设计研发的SiP微模块的系列产品的基本状况，接下来就长运通微模块采用的SiP技术做一个简单的梳理。
一、什么是SiP技术？
SiP原文“System in Package”，字面含义是系统级封装，国际半导体技术发展路线图 ( ITRS 2005 )对 SiP 的定义是：系统级封装是采用任何组合, 将多个具有不同功能的有源电子器件与可选择性的无源元件以及诸如 MEMS 或者光学器件等其他器件首先组装成为可以提供多种功能的单个标准封装件，形成一个系统或者子系统。
我们对SiP的理解是：一种全新的电路集成封装技术，通过此技术形成的产品包含各类半导体 器件（芯片）与元件、可以独立完成一类或几类功能、具有完备的电特性与物理特性，具有高密度组装/封装特点的微模块。
图1：SiP产品封装内部构成示意图
图2：SiP产品封装结构及引出端子结构
二、SiP技术的基本构成材料
SiP微模块产品的基本构成材料包括：
⒈ 各类功能控制芯片，用于实现产品的设计功能；
⒉ 各种尺寸的R、L、C、D等元器件，用于构成芯片的完备电路；
⒊ 多层BT树脂（以双马来酰亚胺和三嗪为主树脂成份）载板，用于构成电路回路、元器件的支撑面以及LGA引出端子的焊接面；
⒋ 键合金丝（芯片与载板互连）、焊膏或者导电胶（元器件之间以及元器件与载板互连）；
⒌ 环氧模塑料（导热型或非导热型），用于整个电路的包封（包裹和保护芯片及元器件）；
⒍ BGA焊球，用于BGA形式引出端子的互连。
三、SiP技术发展历史及优势
系统级封装 (SiP) 技术自 20 世纪 80 年代以来就以多芯片模块的形式出现。在 20 世纪 70 年代，它的形式是自由布线、多芯片模块 (MCM) 和混合集成电路 (HIC)。20世纪90年代，SiP被用作Intel Pentium Pro3集成处理器和缓存的解决方案。SiP 技术在消费电子、汽车、航空航天和医疗设备等各个行业中越来越受欢迎。
SiP 技术的采用可归因于多种因素，包括小型化、提高性能和降低功耗的需求。通过将多个组件集成到一个封装中，SiP 技术使设计人员和制造商能够创建外形更小、重量更轻、可靠性更高的设备。SiP 方法可以将给定系统的整体尺寸减少多达 65%。
四、长运通SiP微模块产品制造流程
图3：CDM4628产品实物图
长运通SiP微模块产品封装通常在一块大的基板上进行，每块基板可以制造几十至上百颗SiP成品。
- BT载板设计、加工制作；
- 芯片（Chip）、R/L/C/D贴片（焊膏或者导电胶）；
- 回流焊或者烘烤；
- 键合（Wire Bond）；
- 塑封（Molding）；
- 减薄，通过研磨将多余的塑封材料去除；
- BGA植球（球栅阵列封装植球，LGA无此道工序）；
- 切割，将整块基板切割为单个SiP成品；
- SiP微模块成品筛测。
五、长运通SiP微模块产品关键控制点
- 初始设计
初始设计包括电路原理及元器件匹配性设计、电性能设计、热设计、工艺参数设计、可靠性设计等内容，以及仿真与验证；
- BT载板设计
载板设计包括电性能设计、热传导与平衡设计、工艺匹配性设计等；
- 元器件选型与筛测
工作温度范围内对元器件尺寸与电性能保障、降额裕度、可靠性参数要求等方面进行全面的优选，对于高可靠产品附加特定条件的筛选与检测；
- 制作过程
对贴片、焊接（粘贴）、键合、塑封、植球、切割等工序进行全过程监测与检验，对于高可靠产品附加特定条件的检测；
六、长运通SiP微模块产品测试和验证
测试和验证是检验SiP微模块产品的重要环节，并将最终决定产品的可靠性与
电性能是否满足设计要求。
- 由于SiP微模块产品设计的高密度组装/封装，公司在测试夹具、测试板、测试工装等方面进行了一系列针对性的开发设计与验证，形成了自有特色、充分体现产品性能的系列多功能测试工装；
- 为适应量产SiP微模块产品的测试与验证需要，公司首创地开展了“SiP微模块系列产品自动测试系统”的研发与生产并投入实际使用；
- 系统可以实现高温、常温、低温的实时在线检测；
- 系统同时兼容各类非隔离电源控制器件的自动测试；
- 系统通过配置数据收集器可实现多工位实时同步测试；
- 系统可以实时传输、打印测试数据；根据需要提供数据分析分布图，例如饼型图、柱状图、条形图、折线图等。
七、长运通SiP微模块产品技术优势
- 芯片设计
公司拥有完全自主的高水准的电源控制芯片设计团队（三个设计公司），即可以独立设计也可以协作设计公司所确认的芯片设计；芯片设计完全兼容国内主流晶圆流片厂工艺；
- 电路设计
公司拥有完全自主的高水准的微模块设计团队（二个设计团队），在电路原理、电性能设计、元器件选型、参数匹配性、热设计、工艺参数设计、可靠性设计等方面具有丰富的理论知识与实际经验；
- BT载板设计
公司拥有完全自主的高水准的BT载板设计团队（二个设计团队），在电性能设计、热传导与平衡设计、工艺匹配性设计等方面处于国内领先的地位；
- 可靠性分析
公司在数十年的研发生产过程中收集与建立了功率管理芯片、功率管理器件以及SiP微模块产品数据库，培养了一支有丰富经验的质量团队，可以针对各种产品的生产过程实时数据进行分析研判、保证生产过程的质量受控。