微电封装期末总结.doc

微电封装期末总结 名称WB全名定义引线键合将芯片焊区与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TAB载带自动焊将芯片焊区与金属布线焊区用具有相同引线图形的载带相连的技术FCB倒装焊芯片面朝下，芯片焊区与基板焊区直接互联的焊接方式SMD表面安装元器件直接贴装在印刷电路板的表面，将电极直接焊在元器件同一面的焊盘上，是SMT的核心和基础PWB印刷电路板具有复杂布线图形，组装各种元器件的载体C4可控塌陷芯片连接一种完全使用Pb-Sn材料形成凸点的典型FCB工艺技术，倒装焊时易于熔化再流，可以解决凸点高度差和基板不平问题BGA焊球阵列在基板的下面按阵列方式引出球形引脚，在基板上装配LSI芯片，是LSI芯片用的一种表面安装型封装CSP芯片尺寸封装LSI芯片封装面积小于或等于LSI芯片面积的120%的封装LTCC低温共烧陶瓷Al2O3与含量大于50%的SiO2和其他氧化物等玻璃成分在850950烧结形成的陶瓷，可作为封装基板材料使用HTCC高温共烧陶瓷Al2O3与含量大于8%15%的SiO2和其他氧化物等玻璃成分在12001600烧结形成的陶瓷，可作为封装基板材料使用WLP圆片级封装在完成前道工序后直接对圆片进行半导体工艺封装再切割分离的封装方式DCA芯片直接安装用WB、TAB、FCB等互联方法，将裸芯片直接安装在基板上的技术SLIM单极集成模块将各类IC芯片和器件、光电器件和无源元件、布线、介质层都统一集成到一个电子封装系统内，完成庞大的系统功能的模块MEMS微电子机械系统微电子技术的拓展与延伸，是将微电子和精密机械加工技术融为一体的系统。 它集各种传感器、控制器和执行器于一身，具有信息采集、处理和执行能力，是一种智能化的微型光机电一体化系统ALIVH完全内部通孔一种PWB的组合加厚布线技术，是由印刷电路板厂家和原材料厂家共同开发的新技术，其布线宽度可缩小到50?m以下，从而实现精细布线图形的制作，每层布线板薄片上通孔直径可缩小到150?m以下CBGA陶瓷焊球阵列源于C4倒装芯片工艺，采用双焊料结构的陶瓷焊球阵列封装SOC系统级芯片一块芯片就能集成一个电子整机系统功能的超大规模集成电路MCM多芯片组件两个或更多的集成电路裸芯片电连接与公用电路基板上，并利用它实现芯片间互联的组件UBM凸点下金属化在凸点下构成粘附层-阻挡层-导电层结构的多层金属化系统QFP四边引脚扁平封装封装体引脚从四边引出，有J型引脚和翼型引脚两种HIC混合集成电路将其他元器件直接组装或以膜的形式制作在陶瓷基片上作整体封装，形成一个功能完整的电路产品微电子封装功能电源分配、信号分配、散热通道、机械支撑、环境保护微电子封装分级微电子封装发展特点一级封装用封装外壳将芯片封装成单芯片组件(SCM)和多芯片组件(MCM) (1)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二级封装将一级封装和其他元器件一起组装到印刷电路板上 (2)向表面安装式封装发展三级封装将二级封装插装到母板上 (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芯片互联技术引线键合技术（WB）:将芯片焊区与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热压焊0.1N超声振动产生能量使金属丝在焊区表面迅速摩擦优点焊点面积与引线面积相当充分去除氧化层，焊点质量最高可在常温下键合，不损伤芯片缺点速度慢金丝球焊0.070.09N热量和超声能量同时用于键合优点键合温度低焊点牢固可自动化焊接载带自动焊（TAB）将芯片焊区与金属布线焊区用具有引线图形的载带相连的技术优点轻薄短小节距比WB小I/O引脚数高电性能好可进行筛选和测试，提高成品率导热导电性好，机械强度高键合拉力0.30.5N，是WB的310倍关键材料基带材料-聚酰亚胺（PI）载带金属材料-Cu箔凸点金属材料-Au、Pb-Sn关键技术芯片凸点制作技术蘑菇状凸点光刻胶，较薄柱状凸点厚胶膜，较厚TAB载带制作技术单层带工艺简单、热稳定性好、价格低不能电性测试，易变形双层带可制作高精度图形，可做电性测试，可弯曲成本高三层带Cu箔、粘接剂、PI膜三层构成黏附性高，可做电性测试，适合批量生产双金属带聚酰亚胺制备框架，两面粘接铜箔用于高频器件，可改善信号传输焊接技术内引线焊接技术热压焊温度高，压力大热压再流焊焊区有Pb、Sn存在外引线焊接技术倒装焊技术（FCB）:芯片面朝下，芯片和基板焊区直接相连的焊接方法优点互连线短占基板面积小芯片焊区可面分布安装、互联可同时进行缺点安装、互联难度大凸点工艺复杂应力问题凸点制作方法蒸发/溅射法关键掩模版制作优点工艺简单，与IC工艺兼容缺点直径较大，I/O引脚数少成本高，效率低电镀法关键光刻和电镀优点简便易行，工艺成熟I/O数、焊区大小、凸点间节距不限，适合大批量生产化学镀关键Al焊区二次浸Zn，去除氧化层，生成中间层金属优点镀层光亮致密，孔隙少结合力高，抗蚀能力强不受镀件复杂形状限制缺点凸点高度受限浸Zn强碱性的锌酸盐中进行，去除Al焊区金属表面氧化层的同时化学沉积一层Zn二次浸Zn由于第一次浸Zn形成的Zn层结晶较粗大疏松二次浸Zn得到的Zn层更加均匀致密，增加与Al的结合力打球法关键打金属球并磨平优点工艺简单易行，焊区不需多层金属化缺点I/O数小、焊区、凸点间节距较大，不适合大批量生产置球法关键制作模板，焊料球的均匀性，焊膏印制厚度的一种性优点工艺简单，成本低适合制作各种尺寸的Pb-Sn焊料凸点可批量生产凸点工艺粘附层，阻挡层，导电层固态工艺凸点、C4凸点CrCr-CuCu-SnPb-SnNi-SnNi C4:粘附层阻挡层导电层凸点固态工艺包附Cu球FCB工艺热压FCB芯片与基板需要精确定位并保持平行Au凸点、Ni-Au凸点、Cu凸点等硬凸点再流焊FCB有自对准效应、弥补基板的缺陷、低熔点焊料凸点、可用常规表面贴装设备Pb-Sn焊料凸点，芯片高熔点凸点90%Pb，基板低熔点凸点37%Pb环氧树脂固化利用光敏树脂光固化时产生的收缩力将凸点与基板上的金属焊区互联在一起属于“机械接触”而非“焊接”工艺简单各向异性导电胶FCB(ACA-FCB):在基板上涂覆ACA后，将芯片与基板焊区对位并加压固化ACA中金属粒子挤压在凸点与焊区之间，使上下接触导电ACA:膏状或薄膜状的粘接剂加入了一定含量的金属颗粒或金属涂覆的高分子颗粒ACA分为热固型、热塑型、紫外光（UV）固化型Au-Al焊接的问题及对策问题Au-Al间接触加热到300会生成金属间化合物AuAl2（紫斑）以及Au-Al界面生成的电阻更大，脆性更高的Au2Al（白斑）。 这些金属间化合物晶格常数不同，机械性能和热性能也不同，会在交界层形成可见的“柯肯德尔空洞”，产生裂缝，引起焊点脱开而失效。 对策避免长时间高温焊接，使用温度尽量降低。 插装元器件分类圆柱形外壳封装(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)双列直插式封装（DIP）特点适合在印刷电路板上穿孔焊接封装、芯片面积及体积比较大除外型尺寸、引脚数外，无其他要求引脚直径、艰巨不能太小CDIP封装陶瓷熔封DIP结构简单，只有底座、盖板、引线框架三个零件用黑陶瓷（Al2O3）通过加压陶瓷工艺制作不需要陶瓷上金属化，烧结温度低，成本低多层陶瓷DIP由多层陶瓷工艺制作流延法制成生瓷片丝网印刷法进行金属化多层金属化的生瓷片叠层一定温度和压力下层压切割成生瓷体排胶、烧结镀Ni钎封口环和焊引线PDIP封装工业自动化程度高，工艺简单，成本低针栅阵列封装(PGA)为提高I/O引脚数，减少封装面积特点气密性、可靠性高可适应更高频率若用导热性较好的基板，还可适应高速度、大功率器件需求工艺复杂，成本高，适合军品使用表面安装元器件（SMD）优势体积小、重量轻，组装密度高；与DIP相比，电性能更高；适合自动化生产；成本低；可靠性高；利于保护环境。 不足散热问题（安装密度高）、开裂问题（引脚短）、吸潮问题（塑料）小外形封装（SOP）DIP的引脚向外弯曲90，形成翼型引脚（SOP）或J型引脚（SOJ）面积大，难度小面积小，难度大小外形晶体管（SOT）固化方法低温银浆粘接芯片Au-Sb合金与芯片烧结共熔法导电胶粘接固化法塑料有引脚片式载体封装（PLCC）只有J型引脚数引脚标记角放在左上方，从标记点/中间引脚/中间两引脚中左侧引脚开始逆时针数陶瓷无引脚片式载体封装（LCCC）无引脚，陶瓷封装体四周的引脚处有镀Au凹槽，可直接焊到基板焊区上或安装在PWB的插座上四边引脚扁平封装（QFP）分为翼型引脚（QFP）和J型引脚（QFJ）结构上FPPLCC=QFJ焊球阵列封装（BGA）解决周边引脚封装的高引脚数LSI问题特点失效率低；可利用现有的SMT工艺设备；提高封装密度；改善共面性，减少共面失效；引脚牢固；改善了电性能；自对准效应，减少安装、焊接的失效率；有利于散热类型PBGA CBGACCGA TBGAFCBGA PBGA(塑料焊球阵列)优点与电路板热匹配好；对焊球的共面要求宽松（自对准效应）；成本低缺点对湿气敏感在基板上装配焊球的方法“球在上”、“球在下”球在上先在基板上丝网印制焊膏，将带筛孔的顶板和基板对准，焊球放在顶板上，通过筛孔对应落在焊膏上。 取下顶板进行再流并清洗，形成凸点球在下先将一个特殊夹具放在振动装置上，夹具上所需位置有小孔，通过振动使小球定位于各孔，再在焊球上印制焊膏，将基板对准放在印好的焊膏上，进行再流并清洗。 CBGA(陶瓷焊球阵列)优点可靠性高、对湿气不敏感、封装密度高、返修性高缺点热匹配差，热疲劳寿命短；封装成本高双焊料结构高温焊料(10%Sn-90%Pb)、低温焊料(63%Sn-37%Pb)高温焊料作焊球，位于中间CCGA(陶瓷焊柱阵列)焊柱相连，减小封装体与基板间的连接应力，易清洗。 同样适用双焊料结构，与CBGA结构类似，高温焊料作焊柱，位于中间TBGA(载带焊球阵列)利用TAB实现芯片的连接，使用双金属TAB基板最薄的BGA封装，节省安装空间对湿气和热量敏感FCBGA利用FC实现芯片与BGA衬底的连接芯片尺寸封装（CSP）:LSI芯片封装面积小于或等于LSI芯片面积的120%的产品特点体积小；可容纳引脚数最多；电性能良好；散热性能优良BGA焊接质量的检测X射线投射检测、X射线分层检测透射检测检测焊点中间的桥连和对准误差，但不能检测焊球与焊区之间的连接质量分层检测在投射检测的基础上解决了对每一个焊球的焊料量及再流程度精确测量的问题，精确的检测焊点的形状和关键尺寸焊球连接缺陷桥连焊料过量，邻近焊球之间形成桥连连接不充分焊料太少，不能再焊球和基板之间形成牢固的连接空洞沾污及焊膏问题造成焊球与基板间产生空洞断开基板过分翘曲，没有足够的焊料使断开的空隙连接起来浸润性差焊球或焊区浸润性差，造成连接断开形成焊料小球再留时溅出的焊料形成误对准自对准时对准偏差超标塑料封装吸潮引起开裂的问题原因塑料固有的有机大分子结构普遍存在高吸湿性和低气密性开裂现象插装器件不存在吸潮开裂问题，因为焊接使用波峰焊时间短，不会是塑料温度升高很多，稍热的水汽不会对这类封装本已较厚的壳体造成破坏性后果表面安装器件(SMD)由于焊接时无论是再流焊还是波峰焊，SMD整体都要经历215240的高温过程，若这时塑料壳体充满湿气，焊接时水汽就会膨胀形成较大的水汽压，出现开裂现象。 塑封开裂过程水汽吸收聚蓄期制作完成至使用前，水汽饱和程度取决于储存的环境。 水汽蒸发膨胀期器件使用时，高温时水汽蒸发，蒸汽压上升，塑料受力膨胀。 开裂萌生扩张期蒸气压继续增加，在应力集中的最薄弱处产生裂纹，水汽从裂纹逸出，压力圆顶塌陷，环境中的污染物通过裂缝进入封装体，经过化学反应，对器件进行腐蚀。 引起开裂的因素水汽的含量及水汽所在位置、焊接温度、引线框架的设计、塑料强度、芯片大小、塑料厚度吸潮开裂的对策改进结构a、增加芯片四周和底部塑料厚度b、增加芯片键合区的粗糙程度，提高结合力适宜的烘烤a、高温烘烤125，湿度50%，24h，时间短，但不能重复多次烘烤b、低温烘烤40，湿度5%,8天，可多次烘烤，不会产生金属间化合物，但时间长使用密封真空袋包装或加干燥剂多芯片组件(MCM)定义多个LSI、VLSI芯片和其他元器件高密度组装在多层互联基板上并封装在一个壳体内，形成高密度、高可靠的专用电子产品条件多层基板有4层以上布线层封装效率大于20%封装壳体有100个以上I/O引脚特性高速、高密度、高散热、低成本布线利用衬底中的信号布线完成I/O引脚的连接原则避免用长互连线；通孔、连线拐角尽可能少；布线层数尽可能小分类3D迷宫布线、分层布线、SLICE布线、四通孔(V4R)布线3D迷宫布线原理上容易实现，但因其需要储存整个布线网络并在其中进行搜索，需要很长的计算时间和很大的存储空间分层布线将布线层分为几个x-y双层，线网先被分配到x-y双层，然后对每个双层进行布线没用充分利用现有的大量布线层，有些线网被迫在两层内布线，使用大量的通孔，导致布线结果较差SLICE布线基于一层一层的平面布线原理，当生成一层布线时，将未完成的线网“驱赶”到下一层继续布线。 重复这一过程直至线网布完四通孔(V4R)布线直接产生详细的布线结果，不必经历传统的总体布线，节省成本，提高效率不需要存储布线网络，只存轨道分配信息和活动网的垂直线段，占内存小若两点坐标分别为（0，0）、（m，n）两通孔法有m+n种路径四通孔法有mn(m+n)种路径两通孔四通孔基板的制作?基板材料金属、合金、陶瓷、玻璃、塑料、复合材料基板功能支撑作用；导体的绝缘介质；导热媒体；控制特性阻抗、串扰及信号延迟信号延迟和介电常数平方跟成正比电容和介电常数成正比几种主要的基板材料?氧化铝（Al2O3）影响性能的两个因素化学成分、表面平整度介电常数随玻璃含量的增加而降低，玻璃成分由二氧化硅和其他氧化物组成。 玻璃的导热性很差，玻璃含量高的陶瓷在制作高密度大功耗电路时应特别注意。 氮化铝（AlN）在碳的作用下用氮置换出Al2O3中的氧而形成或直接生成，性能比Al2O3好有机多层基板材料?共烧陶瓷基板材料基于氧化铝根据玻璃含量不同高温共烧陶瓷（HTCC）玻璃含量815%，烧结温度较高低温共烧陶瓷（LTCC）玻璃含量大于50%，烧结温度较低，有助于在共烧结构内设计无源元件。 较高的玻璃含量降低了介电常数，利于制作高速电路，但同时降低了机械强度和导热性。 硅基板材料金刚石?介质材料薄膜介质材料聚酰亚胺（PI）良好的电性能、机械稳定性和热稳定性要求介电常数、吸水性、CTE这三个指标值都必须低按固化机理分类缩合固化、加成固化、光固化厚膜介质材料由陶瓷粉料，例如氧化铝、玻璃料、各种金属化合物、有机粘接剂和溶剂混合而成。 ?金属材料用于金属化基本金属化起电气和导热作用广泛使用的基本金属化材料Cu和Al基本薄膜金属化铜（Cu）良好的电性能和导热性能，价格便宜，易于加工；但其具有化学活性和腐蚀性，且高温时随着时间的延长会扩散到聚酰亚胺介质中铝（Al）电性能和导热性不及铜，但易于溅射和蒸发，不要求阻挡层金（Au）优良的电性能和导热性，化学稳定性极好，但成本太高鎳（Ni）电性能和导热性比其他材料都差，用于通孔填充银（Ag）电性能和导热性能最好，但在潮湿环境或高温大电流下有迁移特性，造成短路基本厚膜金属化通过在已烧成的陶瓷基板上进行丝网印刷并烧结导体或电阻浆料完成金、银、金+银、钯+铂辅助金属化作为扩散阻挡层、粘接助剂、腐蚀和氧化阻挡层、连接器件的媒体，例如焊料辅助薄膜金属化Cr、Ni、Ti、Ti-W、Pb Cr和Ni通过溅射或电镀，用于阻挡铜向聚酰亚胺扩散Ti促进Au和其他表面进行结合，是非常好的粘接层辅助厚膜金属化难熔金属，利用表面镀金提高导电率和键合能力几种基板制作技术?厚膜多层基板优点工艺简单、成本低、研制和生产周期短缺点导体线宽、间距、布线层数、通孔尺寸受丝网印刷限制分类导体介质纯互联系统具有互连WB区、通孔、引出端，表面可组装各种元器件或IC芯片，构成厚膜MCM导体介质阻容系统在顶部印制电阻、电容，再组装各种元器件或IC芯片，构成厚膜MCM制作方法丝网印刷、直接描绘（丝网印刷的补充，不能代替丝网印刷）直接描绘工艺P237?低温共烧陶瓷（LTCC）多层基板常规LTCC工艺技术将未烧结的