封装课后习题总结.doc

封装课后习题总结
第一章
1、微电子封装技术分为哪几级？各级的定义是
什么？
零级封装(晶片级的连接)
一级封装（单晶片或多个晶片组件或元件）
二级封装（印制电路板级的封装）
三级封装(整机的组装)
零级和一级封装称为电子封装（技术）
把二级和三级封装称为电子组装（技术）
2、芯片粘接主要有哪几种方法？具体如何实施？
(1)Au-Si合金法
固定支撑芯片的基板上涂金属化层(一般为Au或Pd-Ag)。在约370℃时，Au和Si有共熔点,根据Au-Si相图，该温度下Au和Si的比例为69:31。
(2)Pb-Sn合金片焊接法
芯片背面用Au层或Ni层均可基板导体除Au、Pd-Ag外，还可用Cu；也应在保护气氛炉中烧结，烧结温度视Pb-Sn合金片的成分而定。
(3)导电胶粘接法
导电胶：含银而具有良好导热、导电性能的环氧树脂。
不要求芯片背面和基板具有金属化层，芯片粘接后，采用导电胶固化要求的温度和时间进行固化，可在洁净的烘箱中完成，操作简便。
第二章
1、 芯片互连技术主要有哪几种？简述其工艺过程。
为了使芯片能与外界传送与接收信号，就必须在芯片的接触电极与框架的引脚之间，一个一个对应地用键合线连接起来。这个过程叫键合。
（1） 引线键合（WB）技术
将半导体芯片焊区与微电子封装的I/O引线或基板上的金属布线焊区用金属细丝连接起来的工艺技术。焊区金属一般为Au或Al，金属丝多是数十微米至数百微米直径的Au丝、Al丝和Si-Al丝。焊接方式主要有热压焊、超声键合(压）焊和金丝球焊。按键合点形状可分为楔形键合和球形键合。
（2） 载带自动焊（TAB）技术
是芯片引脚框架的一种互连工艺,首先在高聚物上做好元件引脚的导体图样,然后将晶片按其键合区对应放在上面，最后通过热电极一次将所有的引线进行键合。
（3）倒装焊(FCB)
倒焊芯片。裸芯片封装技术之一，在LSI 芯片的电极区制作好金属凸点，然后把金属凸点与印刷基板上的电极区进行压焊连接。封装的占有面积基本上与芯片尺寸相同。是所有封装技术中体积最小、最薄的一种。

2、 在铝焊区上采用Au丝键合时对键合可靠性的影响？
1.丝线表面要光滑和清洁以保证强度和防止丝线堵塞。
2.纯金具有很好的抗拉强度和延展率。
3.高纯金太软,一般加入约5-10ppm 的Be或者30-100ppm的Cu。
4.掺Be的引线强度一般要比掺Cu的高10-20% 。
3、 写出丝球热压超声焊的工艺过程。
1. 热压焊
利用加热和加压力，使金属丝与Al或Au的金属焊区压焊在一起。
2. 超声焊(超声键合)

3. 金丝球焊

4、 TAB的内引线焊接时应考虑的参数有哪些？
焊接温度(T)、焊接压力(P)和焊接时间(t)
除此之外，焊头的平整度、平行度、焊接时的倾斜度与焊接界面的浸润性都会影响焊接结果。凸点高度的一致性和载带内引线厚度的一致性也影响焊接结果。
5、 制作除Al以外其它金属芯片凸点时，其它各层金属的作用是什么？
各种IC芯片的焊区金属均为Al，在焊区金属上制作各类凸点，除Al凸点外，其余材料均需在凸点下多层金属化，构成粘附层——阻挡层——导电层的多层金属化系统。各层金属的作用与常用材料为：
• 粘附层金属:粘附作用；数十纳米厚的Cr、Ti、Ni层。
• 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。
• 凸点金属: 导电；Au、Cu、Ni、Pb-Sn、In等。
6、 写出采用电镀法制作凸点的主要工艺过程。

7、 FCB工艺方法主要有哪几种?各自关键技术是什么?
(1)热压FCB法
(2)再流FCB法
(3)环氧树脂光固化FCB法
(4)各向异性导电胶FCB法

8、画出内部采用丝球键合的QFP封装结构，并指出各部分的名称。

第三章 ：插装元器件的封装形式主要有PDIP、PGA和HIC用的金属插装外壳封装
金属封装（TO）； 陶瓷封装SIP）； 塑料封装（DIP）
1、 为什么采用插装式形式封装的电子元器件越来越少？
集成电路 (IC)，因为I/O引脚数越来越少，故大多采用贴装。
2.画出PDIP的封装的内部结构图，并指出各部分的名称。

1、 画出TO型晶体管的结构图，并指出各部分的名称。

2、 分析波峰焊焊接表面贴装式元器件时的问题，常用解决方法是什么？
片式器件没有引脚，直接黏结在PCB上元件和PCB表面形成锐角，会出现“焊接死区”。在这些“焊接死区”易聚集着焊剂形成的气泡和焊剂残留物而出现漏焊或焊接不良。
‚片式元件端焊头为Sn/Pb涂层，有良好可焊性，PCB表面的涂覆为电镀镍金或预热助焊剂，其助焊效果不如片式元件端头Sn/Pb合金涂层。在经过焊料波时，两者的润湿时间不一样（通常IC元件Sn/Pb端电极仅0.1s，而PCB铜层需0.5s），元件端头首先与焊料接触，故也易造成“焊接死区”。
为了解决“焊接死区”缺陷，采用双波峰焊接技术。
3、 波峰焊系统由哪几部分组成？
喷雾系统，预热系统，运输系统，炉胆系统
5、波峰焊接中比较常见的焊接缺陷主要有哪几种？
1.拉尖2.桥连3.虚焊4.锡薄5.漏焊(局部焊开孔）6.印制板变形大 7.浸润性差 8.焊脚提升
6、 波峰焊工艺一般分为哪几个步骤？
装板→涂覆焊剂→预热→焊接→热风刀→冷却→卸板
第四章
1、 SMT技术的特点与优势。
SMT组装的电子产品具有体积小、性能好、功能全、价位低的综合优势。
优点：
(1) 组装密度高：体积缩小60%，质量减轻75%；
(2) 可靠性高：不良焊点率小于百万分之十，比通孔插装元件波峰焊接技术低一个数量级；
(3) 高频特性好：通常为无引线或短引线，降低了寄生电感和寄生电容的影响，提高了电路的高频特性；
(4) 降低成本；
(5) 便于自动化生产：穿孔安装印制板要实现完全自动化,还需扩大40%原印制板面积,这样才能使自动插件的插装头将元件插入，否则没有足够的空间间隙，将碰坏零件。自动贴片机采用真空吸嘴吸放元件，真空吸嘴小于元件外形，反而提高安装密度。
2、 是不是所有采用塑料封装的微电子元器件都存在因吸潮而引起的开裂问题？为什么？
塑料封装尽管存在普遍吸潮问题，但并不会引起塑封外壳开裂，因为湿汽压很低，产生的机械应力不足以破坏外壳。
3、 分析塑料封装因吸潮而引起开裂的机理。
塑封开裂过程分为水汽吸收聚蓄期、水汽蒸发膨胀期和开裂萌生扩张期三个阶段
(1)塑封器件从制作完成到使用前处于贮存期,要吸收一定量的水汽。封装中水汽的饱和度取决于环境湿度、温度、时间与塑料的水汽平衡“溶解度”等，处于应力平衡期，不会开裂。
(2)塑封器件使用时，当焊接后器件处于预热直至高温（215∽240℃），水汽受热蒸发，蒸汽逐步上升，使塑料受力而膨胀。当其超过塑料与引线框架或塑料与芯片粘接剂的粘接强度时，就会发生塑封与二者间的分层和空隙，蒸汽继续由空隙向外扩张，从而在封装的较薄一面形成一个特有压力圆顶。
(3)当蒸汽压力继续增加时，在应力集中的最薄弱处（往往是分层的引线框架芯片粘接边角处）就萌生裂纹，在蒸汽压的作用下，会使裂纹扩张直至边界面。此时，水汽从裂纹中不断逸出，压力圆顶塌陷，完成了塑封器件的开裂过程。
4、 通常情况，再流焊炉温度曲线分哪四个温区？
预热区、保温区/活性区、再流区和冷却区
5、 表面贴装技术SMT的组成包含哪三个方面的内容？
SMT包含片式元器件、表面组装设备、表面组装工艺。
6、 再流焊接中比较常见的焊接缺陷主要有哪几种？
1.回流焊中的锡球
2.立片问题（曼哈顿现象）
3.细间距引脚桥接问题
7、 写出双面混装（插装式和贴片式元器件混装）的工艺流程。

8、 写出双面都采用贴片式元器件的工艺流程。

第五章
1、 画出采用BGA（焊球阵列）封装的电子元器件的内部结构示意图，并指出各部分的名称。

2、BGA焊球连接中常见的焊接缺陷主要有哪几种？
1. 桥连2. 连接不充分3. 空洞4. 断开5. 浸润性差6. 形成焊料小球7. 误对准
思考题：
1、 为什么BGA与CSP封装的微电子元器件与直插相比增加了一个返修工艺？
由于BGA或CSP通常是封装LSI、VLSI芯片的，这些芯片往往价格较高，因此,对这类有些封装缺陷的器件应尽可能进行返修，以节约成本。
第六章
1、与前面介绍的封装方法相比，MCM组件有什么特点？
多芯片组件(Multi-Chip Module)是在混合集成电路基础上发展起来的一种高技术电子产品，它将多个LSI、VLSI芯片和其他元器件高密度组装在多层互连基板上，然后封装在同一壳体内，形成高密度、高可靠性的专用电子产品，是一种典型的高级混合集成组件。
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