封裝是什麼？晶片做好了為什麼還要包起來

封裝，就是把在晶圓上做好的晶片，裝進一個保護它、也接得上電路板的外殼。拆開手機或電腦，電路板上那些黑色的小方塊，多半不是晶片本身，而是包好的晶片：真正的晶片在裡面，常常比外殼小很多。

晶片剛做好時是什麼樣子？

晶片是在晶圓上做出來的。晶圓是一片圓形的薄矽片，上面像棋盤一樣，排著成百上千顆一模一樣的晶片。每一顆就是一小塊方形的矽，大小從比一粒米還小，到跟指甲差不多、甚至更大都有。

這一小塊矽很薄。晶圓原本不到一公釐厚，跟一張信用卡差不多；包起來之前，還要從背面磨薄，常常磨到跟一張紙差不多，甚至更薄。矽又跟玻璃一樣，硬，但是脆，邊角一碰就可能崩掉一塊。

晶片可以直接放進手機嗎？

不行。光禿禿的晶片，至少有三個問題：

• 碰不得：又薄又脆，掉一下、壓一下就裂。表面的電路是很細的金屬和薄膜，碰到灰塵、水氣或手上的汗，久了會腐蝕、壞掉；有些電路連照到光都會受影響。
• 接不出去：晶片靠表面一些小小的金屬片跟外面接電、傳訊號，這些小金屬片叫接點。接點小到要用顯微鏡才看得清楚，又排得很密；電路板上的焊點做不到那麼細，沒辦法直接焊上去。
• 熱散不掉：晶片工作時會發熱，手機用久了溫溫的，晶片就是熱的來源之一。只靠一小塊矽，熱沒有地方去；太燙，晶片會出錯，甚至壞掉。

封裝做哪三件事？

封裝就是一次解決這三個問題：

1. 保護：用一層硬硬的塑膠（有的用陶瓷或金屬）把晶片整個包起來，擋住碰撞、灰塵、髒東西和光。
2. 把接點接出來：把晶片上又細又密的接點，一條一條接到外殼外面看得到的金屬腳，或底下一顆一顆的小錫球。腳和錫球比接點大得多、隔得也開，電路板焊得上去。
3. 散熱：讓晶片的熱順著外殼和腳，傳到電路板上散開。耗電大的晶片，外殼上面還可以再貼一塊散熱片、裝風扇。

第二件事有點像轉接頭：一頭對著晶片上很小的接點，一頭對著電路板上大得多的焊點，中間由封裝負責轉過去。

封裝分哪幾步？

封裝有很多種做法。用很常見的一種來說，大致是這幾步：

1. 切割：晶圓先從背面磨薄，貼在一張膠膜上，再用鑲著鑽石顆粒的薄刀片，沿著晶片之間留好的細縫切開。膠膜讓切開的晶片不會散掉。
2. 黏晶：機器把好的晶片一顆一顆拿起來，用膠黏到一塊小小的底板上，或一種叫導線架的金屬框架上。耗電大的晶片會改用金屬焊料，讓熱從晶片底下順利導出去。
3. 打線：用比頭髮還細的金屬線，把晶片上的接點一條一條連到底板或框架上。機器先把線頭熔成一顆小球，壓在接點上，用熱、壓力和超音波讓兩邊黏牢，再把線拉到另一頭壓上去。很像用細線一針一針縫起來，只是每一針都交給機器。
4. 封膠：把晶片和線放進模具，擠進加熱變軟的塑膠，把整個包起來，在模具裡受熱變硬。線很細，塑膠流過去時可能把線沖歪，所以封好之後要照 X 光檢查。外殼再印上型號和批號，最後切開或修整成一顆一顆。
5. 成品測試：包好之後再測一次。線可能沒接好，有些特性也會在封裝之後改變，所以要再測過，好的才能出貨。

也有不用線的做法：在晶片的接點上做出一顆顆小凸塊，把晶片翻過來，直接焊到底板上，叫覆晶。不管哪一種，做的都是那三件事。

封測廠是做什麼的？

一顆晶片做出來，大致分成兩段。在晶圓上把電路一層一層做出來，是晶圓廠的工作，一般叫「前段」（晶圓廠前段的各區在做什麼）；把做好的晶圓測過、切開、包起來、再測一次，一般叫「後段」，也常合稱封測：封裝加測試。

有的公司前段、後段都自己做；也有很多晶片，是交給專門做封裝和測試的工廠，這種工廠就叫封測廠。

晶圓送到封測廠，第一件事通常不是切，而是測：切開之前，先用很細的針扎在晶片的接點上，每一顆都量過，記下哪些是壞的（針測）。這是為了省錢：壞的先挑掉，就不用花錢把它也包起來。包好、最後測過的零件，常放進長條帶子的小格子裡，捲成一盤（捲帶），送到客戶的工廠，由機器一顆顆放上電路板。

新聞常說的先進封裝又是什麼？

上面講的，大多是一顆晶片包成一顆零件。現在新聞常說的「先進封裝」，是把好幾顆晶片並排或疊起來，包在同一個封裝裡。它怎麼做、為什麼最近常被提到，之後會另外寫一篇。

在 fab24hr 裡

在 fab24hr 的主線「晶片的一生」，第三幕就在封測廠：第 10 章「待機電流」當測試工程師，決定一個測試項目的上限畫在哪；第 11 章「球掀起來了」當封裝製程工程師，打線機的拉力測試有兩條不對勁；第 12 章「出貨前一晚」當客戶窗口，決定要不要先抽樣再出貨。在「打工人的一天」按「換個位子」、選「封測廠」，這幾個工作什麼時段都能當。封裝製程工程師的四個班各守一站：深夜是等著打線的底板，早上是切割機的刀片，下午是拉力測試，晚上是封膠把線沖歪。

遊戲裡的晶片「螢火」是一顆虛構的助聽器晶片，包成一個 SiP 小模組：晶片旁邊還有小電阻和電容，一起裝在一塊小底板上。封測廠、人物、數字都是虛構的；封裝在做什麼、為什麼要做，照公開的一般資料寫。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話，白話解釋」查。