微电子封装资料课件.ppt

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1、电子封装技术指导老师：李文石13机械1317418061徐镒嘉引言在制造工艺完成时，通过电测试的硅片准备进行单个芯片的装配和封装。这些在最终装配和封装中进行，被称为集成电路制造过程的后道工序。最终装配和封装在集成电路后道工序是两个截然不同过程，每个都有它特殊的工艺和工具。在传统工艺中，集成电路最终装配从硅片上分离出每个好的芯片并将芯片粘贴在金属引线框架或管壳上，用细线将芯片表面的金属压点和提供芯片电通路的引线框架内端互连起来，最终装配后，集成电路是将芯片封装在一个保护管壳内。现在最常用的封装是塑料包封芯片

2、，这种塑料包封提供环境保护并形成更高级装配连接的管脚。另外还有陶瓷封装等传统装配与封装硅片测试和拣选引线键合分片塑料封装最终封装与测试贴片Figure20.1集成电路封装的目的1.保护芯片以免由环境和传递引起损坏；2.为芯片的信号输入和输出提供互连；3.芯片的物理支撑；4.散热集成电路封装层次第二级封装印刷电路板装配第一级封装：IC封装最终产品装配：电路板装到系统中的最终装配为在印刷电路板上固定的金属管脚管脚管脚插入孔中然后在PCB背面焊接表面贴装芯片被焊在PCB的铜焊点上.边缘连接电极插入主系统PCB组

3、件主电子组件板电极封装的分类单芯片封装多芯片封装(多芯片模块封装)塑料封装陶瓷封装按照封装中组合的IC芯片数目密封的材料区分引脚插入型(PTH)表面粘着型(SMT)按照器件与电路板接合方式以引脚分布形态区分:典型IC封装形式四边形扁平封装(QFP)无管脚芯片载体(LCC)塑料电极芯片载体(PLCC)双列直插封装(DIP)薄小型封装(TSOP)单列直插封装(SIP)Figure20.2关于集成电路封装形式封装技术简介最终装配由要求粘贴芯片到集成电路底座上的操作构成。由于制造的大部分成本已经花在芯片上。因此在

4、最终装配过程中成品率是至关重要的。在20世纪90年代后期，所有集成电路装配中估计有95％采用了传统的最终装配，并由下面4步构成：背面减薄分片装架引线键合背面减薄最终装配的第一步操作是背面减薄。在前端制造过程中，为了使破损降到最小，大直径硅片相应厚些（300mm的硅片是775µm厚）。然而硅片在装配开始前必须减薄。通常被减薄到200～500µm的厚度。较薄的硅片更容易划成小芯片并改善散热，也有益于在装配中减少热应力。使用全自动化机械进行背面减薄（见下图）。背面减薄被精细的控制，使引入到硅片的应力降到最低。在

5、某些情况下，背面减薄后，在背面在淀积金属，用于改善到底座的导电率以及芯片共晶焊。背面减薄示意图转动和摆动秆转动卡盘上的硅片向下施加力板仅在硅片转换角度过程中转动Figure20.4硅片锯和被划硅片硅片台锯刃Figure20.5装片用的典型的引线框架芯片引线引线框架塑料DIPFigure20.6传统装配与封装硅片测试和拣选引线键合分片塑料封装最终封装与测试贴片Figure20.1芯片粘结1共晶焊粘贴2玻璃焊料粘贴3高分子胶粘结法(环氧树脂粘贴)共晶焊粘贴共晶定义使它的熔点降至最低的熔态混合。然后用合金方法将

6、金粘接到基座上，基座通常是引线框架或是陶瓷基座（90％以上的Al2O3）。典型地，基座有一个金或银的金属化表面。当加热到420℃约6秒钟时芯片和框架之间形成共晶合金互连。共晶贴片提供了良好的热通路和机械强渡。对于双极集成电路共晶焊粘贴技术更普遍。Au-Si共晶贴片SiliconGoldfilm金/硅共晶合金Al2O3Figure20.8玻璃焊料粘贴玻璃胶粘法是仅适用于陶瓷封装的低成本芯片粘结技术,是以盖印﹑网印﹑或点胶的方法将填有银的玻璃胶涂于基板的芯片座上,放置妥当IC芯片后再加热除去胶中的有机成分,并

7、使玻璃熔融接合.玻璃胶粘结法可以得到无孔洞﹑热稳定性优良,低残余应力与低湿气含量的接合,但在粘结热处理过程中,冷却温度需谨慎控制以防接合破裂;胶中的有机成分也需完全除去,否则将有害封装的结构稳定与可靠度环氧树脂粘贴芯片环氧树脂引线框架环氧树脂粘贴是将芯片粘贴到引线框架或基座上最常用的方法。环氧树脂被滴在引线框架或基座的中心，芯片贴片工具将芯片背面放在环氧树脂上（见下图）。接下来是加热循环以固化环氧树脂。焊接粘结法焊接粘结法式另一种利用合金反应进行芯片粘结的方法，能形成热传导性能优良的粘结为其主要群殴点。焊

8、接粘结法必须在热氮气遮护的环境中进行以防止焊锡氧化及空洞的形成。常见的焊料有金-硅、金-锡、金-锗等硬质合金与铅-锡等软质合金。传统装配与封装硅片测试和拣选引线键合分片塑料封装最终封装与测试贴片Figure20.1互连技术引线键合是将芯片表面的铝压点和引线框架上的电极内端（有时称为柱）进行电连接最常用的方法（见下图）。引线键合放置精度通常是＋5µm。键合线或是金或是铝，因为它在芯片压点和引线框架内端压点都形成良好键合，通常引线