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微电子封装答案
微电子封装
第一章 绪论
1、微电子封装技术的发展特点是什么？发展趋势怎样？（P8、9页）
答：特点：
（1）微电子封装向高密度和高I/O引脚数发展，引脚由四边引出向面阵排列发展。
（2）微电子封装向表面安装式封装发展，以适合表面安装技术。
（3）从陶瓷封装向塑料封装发展。
（4）从注重发展IC芯片向先发展后道封装再发展芯片转移。
发展趋势：
（1） 微电子封装具有的I/O引脚数将更多。
（2） 微电子封装应具有更高的电性能和热性能。
（3） 微电子封装将更轻、更薄、更小。
（4） 微电子封装将更便于安装、使用和返修。
（5） 微电子封装的可靠性会更高。
（6） 微电子封装的性能价格比会更高，而成本却更低，达到物美价廉。
2、微电子封装可以分为哪三个层次（级别）？并简单说明其内容。（P15～18页） 答：（1）一级微电子封装技术
把IC芯片封装起来，同时用芯片互连技术连接起来，成为电子元器件或组件。
（2）二级微电子封装技术
这一级封装技术实际上是组装。将上一级各种类型的电子元器件安装到基板上。
（3）三级微电子封装技术
由二级组装的各个插板安装在一个更大的母板上构成，是一种立体组装技术。
3、微电子封装有哪些功能？（P19页）
答：1、电源分配 2、信号分配 3、 散热通道 4、机械支撑 5、环境保护
4、芯片粘接方法分为哪几类？粘接的介质有何不同（成分）？。（P12页）
答：(1)Au-Si合金共熔法(共晶型) 成分：芯片背面淀积Au层,基板上也要有金属化层(一般为Au或Pd-Ag)。
（2）Pb-Sn合金片焊接法(点锡型) 成分：芯片背面用Au层或Ni层均可，基板导体除Au、Pd-Ag外，也可用Cu
(3)导电胶粘接法(点浆型) 成分：导电胶（含银而具有良好导热、导电性能的环氧树脂。）
(4)有机树脂基粘接法(点胶型) 成分：有机树脂基（低应力且要必须去除α粒子）
5、简述共晶型芯片固晶机（粘片机）主要组成部分及其功能 。
答：系统组成部分：
1 机械传动系统
2 运动控制系统
3 图像识别（PR）系统
4 气动/真空系统
5 温控系统
6、和共晶型相比，点浆型芯片固晶机（粘片机）在各组成部分及其功能的主要不同在哪里？ 答：
名词解释：取晶、固晶、焊线、塑封、冲筋、点胶
第二章 芯片互连技术
1、芯片互连的方法主要分为哪几类？各有什么特点？（P13页）
答：（1）引线键合（WB） 特点：焊接灵活方便，焊点强度高，通常能满足70um以上芯片
悍区尺寸和节距的焊接需要。
（2）载带自动焊（TAB） 特点：综合性能比WB优越
（3）倒装焊（FCB） 特点：芯片面朝下，将芯片焊区与基板悍区直接相连。
2、WB的分类及特点如何？（P23页）
答：（1）热压焊 特点：易氧化 易压伤 键合力小
（2）超声焊(超声键合) 特点：与热压焊相比，可提高焊接质量，接头强度也较高；无加热，所以对芯片无影响；可根据不同需求调节能量，焊不同粗细的Al丝；不产生化合物。
（3）金丝球焊 特点：最具代表性的引线键合焊接技术。压点面积大，又无方向性,可实现微机控制下的高速自动化焊接,往往带超声功能,具有超声焊优点。
3、说明金丝球焊的主要工艺过程及其工作原理。（P24页）
答：工艺过程：
(1)打火烧球（EFO负电子烧球 ）
(2)、一焊（热压超声球焊）
(3)拉弧（焊头XYZ协调动作）
(4)二焊（热压超声焊）
(5)留尾丝
(6)回打火位、送丝等，开始下一个循环
工作原理：将键合引线垂直插入毛细管劈刀的工具中，引线在电火花作用下受热成液态，由于表面张力作用而形成球状,在摄像和精密控制下,劈刀下降使球接触晶片键合区,对球加压,使球和焊盘金属形成冶金结合完成第一点焊接过程,然后劈刀提起,沿着预定的轨道移动，称作弧形走线,到达第二个键合点时，利用压力和超声能量形成月牙式第二个焊点,劈刀垂直运动截断丝尾部。这样完成两次焊接和一个弧线循环。
4、说明铝丝焊（超声焊）的主要工艺过程及其工作原理。（P24页）
答：工艺过程：（1）楔运动到待键合位置
（2）施加超声波，键合第一个焊点
（3）键合第一个焊点后，楔头抬起
（4）准备键合第二个焊点
（5）键合第二个焊点
（6）去除尾丝
工作原理：在常温下，利用超声波（US）发生器产生的能量，通过磁致伸缩换能器，在超高频磁场感应下，迅速伸缩而产生弹性振动，经变幅杆传给劈刀；同时在劈刀上施加一定压力，劈刀在两种力作用下带动Al丝在被焊焊区的金属化层（如Al膜）上迅速摩擦，使Al和Al膜表面产生塑性变形，同时破坏氧化层，使Al丝和Al膜达到原子间的“键合”，形成牢固焊接。
5、TAB技术的关键材料包括哪三部分材料？（P29页）
答：(1)基带材料 (2)TAB的金属材料 (3)芯片凸点的金属材料
6、TAB的关键技术包括哪三部分技术？（P30页）
答：(1)芯片凸点的制作技术；
(2)TAB载带的制作技术；
(3)载带引线与芯片凸点的内引线焊接技术和载带外引线的焊接技术。
7、ILB或OLB的方法主要有哪两种？
答：热压焊法和热压再流焊法
8、说明倒装焊的特点和优点（P44页）
答：特点：FCB是芯片与基板直接安装互连的一种方法，芯片面朝下。
优点：1）芯片面朝下，连线短，互连产生的杂散电容、互连电阻和电感均比WB和TAB小得多，因此适于高频、高速的电子产品应用。
2）FCB芯片安装互连占的基板面积小，因而芯片安装密度高。FCB的芯片焊区可面阵布 局,更适于高I/O数的芯片使用。
3）芯片的安装、互连同时完成，简化了安装互连工艺,快速、省时，适于使用先进的SMT进行工业化大批量生产。
9、芯片凸点的多层金属化系统有哪三层，各层的主要作用是什么？（P46页）
答：（1）粘附层金属: 粘附作用；数十纳米厚的Cr、Ti、Ni层。
（2）阻挡层金属: 防止凸点金属越过粘附层与Al焊区形成脆性中间金属化合物;数十至数百纳米厚的Pt、W、Pd、Mo、Cu、Ni层。
（3）凸点金属: 导电；Au、Cu、Ni、Pb-Sn、In等。
10、芯片凸点的制作方法主要有哪些？（P46页）
答：1. 蒸发/溅射凸点制作法
2. 电镀凸点制作法
3. 化学镀凸点制作法
4. 打球（钉头）凸点制作法
5. 置球及模板印刷制作焊料凸点的工艺方法
6. 放球法制作焊料凸点的工艺方法
7. 激光凸点制作法
8. 移置凸点制作法
9. 柔性凸点制作法
10. 叠层凸点制作法
11. 喷射Pb-Sn焊料凸点制作法
11、说明各向异性导电胶的焊区互连原理，并画图示意。
答：玻璃上芯片（COG）技术的原理为：先在基板上涂覆各向异性导电胶薄膜（ACAF），将带有凸点的IC芯片与基板上的金属焊区对位后，在芯片上加压并进行ACA固化，导电粒子挤压在凸点与焊区之间，上下接触而导电。原理如图所示。
12、解释C4的含义及主要优点。（P61页）
答：俗称再流焊接发，专对各类Pn-Sn焊料凸点进行再流焊接。
优点：（1）具有一般凸点芯片FCB的优点，另外它的凸点还可整个芯片面阵分布，再流时能够弥补基板的凹凸不平或扭曲等。因此，不但可与光滑平整的陶瓷/Si基板金属焊区互连，还能与PWB上的金属焊区互连。
（2）C4的芯片凸点使用高熔点的焊料，而PWB上的焊区使用低熔点的常规焊料，倒装焊再流时，C4凸点不变形，只有低熔点的焊料熔化，这就可以弥补PWB基板的缺陷产生的焊接不均匀问题。
（3）可使光电器件封装中的波导和光纤连接自对准精度达到预定要求。
第三章 插装元器件的封装技术
1、插装元器件按封装材料分为哪些类？（P80页）
答：（1）金属封装 （2）陶瓷封装 （3）塑料封装
2、插装元器件按外形结构分为哪些类？（P80页）
答：圆柱形外壳封装（TO）、矩形单列直插式封装（SIP）、双列直插式封装（DIP）、针栅阵列封装（PGA）
3、画框图表示PDIP的制造和封装工艺流程（P85页）
装架——引线焊接——塑封——开模——去毛刺——切筋——打弯——成形——固化——检验——分色包装
4、说明陶瓷熔封CDIP的主要工艺过程（P84页）
5、比较PGA和BGA的关键不同点（P86页）
答：PGA是面阵引脚结构，而BGA是焊球阵列结构

6、金属外壳封装的常用封帽工艺有哪两种？（P92页）
答：熔焊封接法、焊料封接法
7、画框图表示LED的制造和封装工艺流程，并说明所采用的主要设备
答：芯片检验——扩片——点胶——备胶——手工刺片——自动焊装——烧结——压焊——点胶封装——灌胶封装——压膜封装——固化——后固化——切筋和划片——测试——包装
第四章 表面安装元器件的封装技术
1、与通孔安装（THT）元器件相比，表面安装元器件（SMD）有何优缺点？（P97页） 答：(1)SMD体积小、重量轻,所占基板面积小,因而组装密度高
(2)与DIP相比，具有优异的电性能
(3)适合自动化生产
(4)降低生产成本
(5)能提高可靠性
(6)更有利于环境保护
2、比较SOT、SOP、QFP、PLCC的引脚布局的差别？（P99页）
答：（1） (几个引脚)
芝麻管形、圆柱形、SOT形：主要封装二极管、三极管，有2 ∽4个引脚；
（2） (几十个引脚，两边引脚 )
SOP（SOJ）形：引脚两边引出,封装数十个I/O引脚的中、小规模IC及少数LSI芯片，节距多为1.27mm和0.65mm等；
（3） (几百个引脚，四边引脚 )
PQFP形：四边引脚，主要封装I/O数为40∽304的LSI和VLSI，节距1.27、0.8、0.65、0.5、0.4、0.3mm；
PLCC形：为四边引脚，塑封，J引脚，封装I/O数为16∽124的IC，节距：1.27mm； LCCC形：为四边引脚，陶瓷封，无引脚，封装I/O数为16∽256的IC，节距：1.0、0.8、0.65mm；
（4） (几千个引脚，底面引脚 )
BGA/CSP：基底底面面阵凸点引脚，封装数百乃至数千I/O引脚数的IC，节距1.27、1.0、0.8、0.5mm；
（5） 裸芯片直接芯片安装（DCA）：如COB、TAB、FCB等，节距可小于0.2mm。
3、和表面安装元器件相比，为什么塑封插装件的封装过程没有开裂问题？（P116页） 答：塑料封装尽管存在普遍的吸潮问题，但并不会引起塑封外壳的开裂问题，因为湿汽压很低，产生的机械应力不足以破坏外壳。
对于表面安装器件(SMD)则不然,由于SMD的焊接无论是再流焊(大都采用)还是波峰焊,所有的SMD整体都要经历215∽240℃的高温过程。若这时塑封壳体充满湿气,焊接时,水汽就会急剧膨胀，聚集形成较大的水汽压,从而可能出现塑封开裂现象。
4、塑料封装吸潮的危害及解决办法？（P115页）
答：吸潮实效；
解决方法：
1. 从封装结构的改进上增强抗开裂的能力
2. 对塑封器件进行适宜的烘烤是防止焊接开裂
3. 合适的包装和良好的贮存条件是控制塑封器件吸潮的必要手段
第五章 BGA和CSP的封装技术
1、什么是BGA？BGA有何特点？（P121页）
答：BGA(Ball Grid Array)即“焊球阵列”。它是在基板的下面按阵列方式引出球形引脚,在基板上面装配LSI芯片(有的BGA引脚端与芯片在基板同一面),是LSI芯片用的一种表面安装型封装。
特点：(1)失效少 (2)节距大 (3)封装密 (4)共面性好 (5)引脚牢 (6)电性好 (7)自对准
(8)散热好 (9)BGA也适合MCM的封装,有利于实现MCM的高密度、高性能
2、按照基板可将BGA分为哪几类？其中裸芯片与基板之间各采用什么主要的微互连方法？（P121页）
答：1） PBGA(塑封BGA) 方法：焊球做在PWB基板上，在芯片粘接和WB后模塑。采用的焊球材料为共晶或准共晶Pb-Sn合金。焊球的封装体的连接不需要另外的焊料。
2） CBGA(陶瓷BGA) 方法：采用双焊料结构,用10%Sn-90%Pb高温焊料制作芯片上的焊球,用低熔点共晶焊料63%Sn-37%Pb制作封装体的焊球。此方法也称为焊球连接(SBC)工艺。
3） CCGA(陶瓷焊柱阵列) 方法：CCGA是CBGA的扩展。它采用10%Sn-90%Pb焊柱代替焊球。焊柱较之焊球可降低封装部件和PWB连接时的应力。
4） TBGA(载带BGA) 方法：TBGA封装是载带自动焊接技术的延伸，利用TAB实现芯片的连接。ILB与TAB一样，OLB改为BGA。
5） FCBGA(倒装芯片BGA) 方法：FCBGA通过FC实现芯片与BGA基板的连接。
6） EBGA(带散热器BGA) 方法：EBGA与PBGA相比较，PBGA一般是芯片正装，而EBGA是芯片倒装，芯片背面连接散热器，因此耗散功率大。采用多层封装基板、三维立体布线、布线短，电性能好。
7） MBGA(金属BGA) 特点：多芯片、层叠式、封装体积小
3、CSP有何特点？（P131页）
答：体积小、可容纳的引脚多、电性能良好、散热性能优良
4、BGA、CSP与PWB进行焊球连接的主要缺陷有哪些？（P146页）
答：桥连、连接不充分、空洞、断开、浸润性差、形成焊料小球、误对准
实验部分
了解金丝球焊机的工作原理、组成部分、主要操作步骤
理解名词：烧球、超声焊接，一焊和二焊、一线和二线、焊接准备位、焊接位、线夹、劈刀、焊接压力、超声时间和功率、换能器、送丝、过片。
1、固晶：将芯片固定在外壳底座中心，常用Au-Sb合金（对PNP管）共熔或者导电胶粘接固化法使晶体管的接地极与底座间形成良好的欧姆接触；对IC芯片，还可以采用环氧树脂粘接固化法；（引脚与金属壳的隔离：玻璃）
2、焊线：在芯片的焊区与接线柱间用热压焊机或超声焊机用Au丝或Al丝连接起来；接着将焊好内引线的底座移至干燥箱中操作，并通以惰性气体或N2保护芯片；
3、封装：最后将管帽套在底座周围的凸缘上，利用电阻熔焊法或环形平行缝焊法将管帽与底座边缘焊牢，达到密封要求。
4塑封：是由涂有热熔胶的聚脂膜, 通过过胶机的加工将被封物品粘合在塑料膜之内
5冲筋：建筑装饰时，墙面抹灰面积大，一般在抹灰前用砂浆在墙上按一定间距做出小灰饼（又称打点）然后按小灰饼继续用砂浆做出一条或几条灰筋（一般间距1m~2m），以控制抹灰厚度及平整度。此过程称为冲筋。
6点胶：是把电子胶水、油或者其他液体涂抹、灌封、点滴到产品上，让产品起到黏贴、灌封、绝缘、固定、表面光滑等作用
7烧球：
8超声焊接：是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。
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