集成电路芯片封装技术封装工艺流程.pptx

前课回顾,1.,微电子封装技术发展的驱动力有哪些方面？,2.,微电子封装技术发展对封装的要求体现在哪里？,IC,发展,+,电子整机发展,+,市场驱动,=,微电子技术产业,封装工艺流程概述,主要内容,芯片切割,芯片贴装,芯片互连,成型技术,去飞边毛刺,上焊锡,切筋成型与打码,封装工艺流程概述,芯片封装始于,IC,晶圆完成之后，包括,IC,晶圆的粘片固化、互连、成型固化、切筋成形、引线电镀、打码等主要过程。,封装工艺流程,IC,芯片获得通常需经过两个过程：,IC,制造和芯片封装,其中，,IC,制造属于集成电路制造工艺领域，通常两过程在不同的企业或地区进行：,分工协作国际化增强,。,芯片测试常在,IC,制造工艺线上进行，并将有缺陷产品进行标记，以便芯片封装阶段自动剔除不合格芯片。,封装工艺流程概述,芯片封装的流程又通常分两个阶段：,1,）封装材料成型之前的工艺步骤称为,前段操作,2,）材料成型之后的工艺步骤称为,后段操作,其中，前段操作所需的环境洁净度要求高于后段操作，但随着芯片的复杂化和微型化，整体操作环境要求均得到了提高。,封装流程分段,封装工艺流程,芯片切割,当前，晶圆片尺寸不断加大，,8,英寸和,12,英寸晶圆使用越来越广泛，为了保证硅圆片质量，圆片厚度相应增加，给芯片切割带来了难度。,封装工艺流程,芯片切割,以薄型小外形尺寸封装（,TSOP,）为例，晶圆片电路层厚度为,300um,，晶圆片厚度为,900um,电路层制作完成后，需要对硅片进行,背面减薄,。,问题：,一定厚度衬底材料的作用？,常用的硅片减薄技术有哪几种？,硅片的划片（芯片切割）的操作步骤？,何谓,”,先划片后减薄,”,技术和,“,减薄划片,”,技术？,封装工艺流程,芯片贴装,芯片贴装（,Die Mount,）又称芯片粘贴，是将,IC,芯片固定于封装基板或引脚架承载座上的工艺过程。芯片应贴装到引脚架的中间焊盘上，焊盘尺寸要与芯片大小相匹配，大小不匹配会产生什么现象？,芯片贴装方式主要有四种：,共晶粘贴法、焊接粘贴法、导电胶粘贴法和玻璃胶粘贴法。,封装工艺流程,芯片贴装方法,粘结方式,技术要点,技术优缺点,共晶粘贴法,金属共晶化合物：扩散,预型片和芯片背面镀膜,高温工艺、,CTE,失配严重，芯片易开裂,焊接粘结法,锡铅焊料,合金反应,背面镀金或镍，焊盘淀积金属层,导热好，工艺复杂，,焊料易氧化,导电胶粘结法,环氧树脂（填充银）,化学结合,芯片不需预处理,粘结后固化处理,或热压结合,热稳定性不好，吸潮形成空洞、开裂,玻璃胶粘结法,绝缘玻璃胶,物理结合,上胶加热至玻璃熔融温度,成本低、去除有机成分和溶剂需完全,实例：共晶芯片粘贴法,封装工艺流程,芯片互连,芯片互连是指将,芯片焊区与电子封装外壳的,I/O,引线或基板上的金属布线焊区,相连接，实现芯片功能的制造技术。,芯片互连的常见方法包括,引线键合（又称打线键合）技术（,WB,）、载带自动键合技术（,TAB,）和倒装芯片键合技术（,FCB,）,三种。其中，,FCB,又称为,C4,可控塌陷芯片互连技术。,是微系统封装的 基础技术和专有技术,WB,中，引线过长引起短路，压焊过重引起引线损伤、芯片断裂，压焊过轻或芯片表面膨胀会导致虚焊等。,TAB,和,FCB,中，芯片凸点高度不一致，点阵凸点与基板的应力不匹配也会引起基板变形、焊点失效。,封装工艺流程,芯片互连,即：将芯片与引线框架包装起来。,金属封装、塑料封装、陶瓷封装等；,塑料封装最常用方式，占,90%,的市场。,塑料封装的成型技术包括：,转移成型技术（主要方法）,喷射成型技术,预成型技术,封装材料成型技术,封装材料成型技术,塑料等高分子聚合物是当前使用较多的封装成型材料，塑料材料通常分为热固性聚合物和热塑性聚合物两种。,热固性和热塑性聚合物的区别？,热塑性聚合物：聚合物分子间以物理力聚合而成，加热时可熔融，并能溶于适当溶剂中。热塑性聚合物受热时可塑化，冷却时则固化成型，并且可反复进行。,热固性聚合物：低温时聚合物是塑性或流动的，当加热到一定温度时，聚合物分子发生交联反应，形成刚性固体，并不能反复加热使之塑性流动，不可回收利用。,当前使用的封装材料多为高分子聚合材料，以塑料封装为例，成型技术主要包括以下几种：,1,转移成型技术（,Transfer Molding,）,热固性塑料转移成型工艺是将“热流道注塑”和“压力成型”组合工艺。传统热流道注塑成型中，熔体腔室中保持一定的温度，在外加压力作用下塑封料进入芯片模具型腔内，获得一定形状的芯片外形。,封装材料成型技术,封装材料转移成型过程,1,、芯片及完成互连的框架置于模具中；,2,、将塑封料预加热后放入转移成型机转移罐中；,3,、在一定温度和转移成型活塞压力作用下，塑封料注射进入浇道，通过浇口进入模具型腔；,4,、塑封料在模具内降温固化，保压后顶出模具进一步固化。,喷射成型工艺是将混有,引发剂和促进剂,的两种聚酯分别从喷枪两侧喷出，同时将塑封料树脂由喷枪中心喷出，使其与引发剂和促进剂均匀混合，沉积到模具型腔内，当沉积到一定厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化后成型。,封装材料成型技术,2,喷射成型技术（,Inject Molding,）,封装材料成型技术,3,预成型技术（,Pre-Molding,）,预成型工艺是将封装材料预先做成封装芯片外形对应的形状，如陶瓷封装，先做好上下陶瓷封盖后，在两封盖间高温下采用硼硅酸玻璃等材料进行密封接合。,封装工艺流程,去飞边毛刺,毛刺飞边是指封装过程中,塑封料树脂溢出、贴带毛边、引线毛刺,等飞边毛刺现象。随着成型模具设计和技术的改进，毛刺和飞边现象越来越少。,封装成型过程中，塑封料可能从模具合缝处渗出来，流到外面的引线框架上，毛刺不去除会影响后续工艺。,毛刺飞边去除工艺：,介质去毛刺飞边：研磨料和高压空气一起冲洗模块，研磨料在去除毛刺的同时，可将引脚表面擦毛，有助于后续上锡操作。,溶剂去飞边毛刺和水去飞边毛刺：,利用高压液体流冲击模块，利用溶剂的溶解性去除毛刺飞边，常用于很薄毛刺的去除。,封装工艺流程,去飞边毛刺,封装工艺流程,引脚上焊锡,上焊锡目的：,增加保护性镀层，以增加引脚抗蚀性，并增加其可焊性,上焊锡方法：电镀或浸锡工艺,电镀工艺,:,引脚清洗,-,电镀槽电镀,-,烘干,浸锡工艺,:,去飞边,-,去油和氧化物,-,浸助焊剂,-,加热浸锡,-,清洗、烘干,封装工艺流程,切筋成型,切筋成型其实是两道工序：切筋和打弯，通常同时完成。,切筋工艺，是指切除框架外引脚之间的堤坝（,dam bar,）及在框架带上连在一起的地方；,打弯工艺则是将引脚弯成一定的形状，以适合装配的需要。,对于打弯工艺，最主要的问题是引脚变形。对于,PTH,装配，由于引脚数较少且较粗，基本没有问题。对,SMT,装配来讲，尤其是高引脚数目框架和微细间距框架器件，一个突出的问题是,引脚的非共面性,（,lead non Coplanarity,）。,封装工艺流程,打弯工艺,造成非共面性原因：,工艺过程处理不恰当,成型后降温过程引起的框架翘曲,封装工艺流程,芯片外形,打码是在封装模块顶部印上去不掉的、字迹清楚的字母和标识，包括制造商信息、国家、器件代码等，主要是为了便于识别和可跟踪。打码方法有多种，其中最常用的是印码（,Print,）方法：包括油墨印码,(ink marking),和激光印码,(Laser Marking),两种。,封装工艺流程,打码,封装工艺流程,打码实例,测试,在完成打码工序后，所有器件都要,100,进行测试。这些测试包括一般的目检、老化试验和最终的产品测试。,封装工艺流程,测试、包装,包装,对于连续生产流程，元件的包装形式应该方便拾取，且不需作调整就能够应用到自动贴片机上。,