集成电路的封装工艺与技术.ppt

集成电路封装工艺与技术 韩焱 CONTENT 封装材料 金属 陶瓷 塑料工艺流程 FOL EOL封装技术 TSOP BGA CSP 封装材料 金属封装材料陶瓷封装材料塑料封装材料 金属封装材料 金属的热导率和强度较高 加工性能好 因此较早被运用到封装材料中 传统金属Al和Cu热导率高 易加工 但热膨胀系数与硅相差较大 器件因较大热应力而失效 W热导率高 热膨胀系数与硅相近 但与硅的浸润性差 焊接性差 且成本较高 新型金属Si Al C合金提高硅含量 可降低热膨胀系数和合金密度 硅颗粒较小时 合金的抗弯曲强度高 Cu C纤维纵向热导率高 热膨胀系数很小 因此具有优异的热性能 且有明显的各向异性 陶瓷封装材料 陶瓷封装材料主要包括 Al2O3 SiC以及AlN三种 Al2O3是目前应用最成熟的陶瓷封装材料 Al2O3优点 有好的绝缘性 好的化学稳定性和力学性能 价格低缺点 热膨胀系数和介电常数比硅高 且热导率较低 限制其在高频 高功率封装领域的应用SiC优点 热导率很高 热膨胀系数较低 电绝缘性能好 强度高 缺点 介电常数太高 只能用于低频封装AlN优点 电性能和热性能优良 可用于高功率 大尺寸封装缺点 制备工艺复杂 成本高昂 应用领域陶瓷封装耐湿性好 机械强度高 热膨胀系数小 热导率高气密性好 塑料封装材料EMC 用环氧模塑料EMC封装超大规模集成电路在国内外已经成为主流 目前95 以上的微电子器件都是塑封器件 常见的环氧树脂 邻甲酚型环氧树脂 具有较高的热稳定性和化学稳定性 萘型环氧树脂 具有高耐热性和低粘度 双酚A型环氧树脂 具有低收缩性和低挥发成分 多官能团型环氧树脂 具有优良的热稳定性和快速固化性 塑料封装材料EMC 反应原理 应用领域因为塑料封装成本低 工艺简单且可靠性高 环氧树脂 酚醛树脂 热固性塑料 三种封装材料的对比 金属封装材料热导率高 但热膨胀系数不匹配 金属封装性能没有陶瓷封装好 陶瓷封装材料气密性好 热导率高 热膨胀系数较匹配 塑料封装材料密度小 介电性能好 成本低 但热导率不高 热膨胀系数不匹配 工艺流程 IC封装结构图FOL前段工艺EOL后段工艺 IC封装结构图 引线框架 金线 银浆 环氧树脂 塑料封装 芯片焊盘 IC封装工艺流程图 FOL EOL FOL工艺流程 FOL工艺流程 FOL工艺流程 FOL工艺流程 EOL工艺流程 EOL工艺流程 固化的作用为在注塑后保护IC内部结构 消除内部应力 固化温度 175 5 C 固化时间 8小时 EOL工艺流程 EOL工艺流程 将一条片的引脚框架切割成单独的单元 封装技术 TSOPBGACSP TSOP封装技术 TSOP的全称为ThinSmallOutlinePackage 意为薄型小尺寸封装 TSOP于80年代出现 主要用于内存封装 TSOP封装技术的一个典型特征就是在封装芯片的周围做出引脚 采用SMT技术 表面安装技术 在PCB板上安装布线 采用TSOP技术 寄生参数小 适合高频应用 操作比较方便 可靠性也比较高 BGA封装技术 技术产生原因 20世纪90年代 芯片集成度不断提高 I O引脚数急剧增加 功耗也随之增大 对集成电路封装的要求也更加严格 BGA是英文BallGridArrayPackage的缩写 即球栅阵列封装 技术特点 BGA封装的I O端以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面 1 I O引脚数较多 但引脚间距并不小 从而提高了组装成品率 2 虽然功耗增加 但BGA能用可控塌陷芯片法焊接 从而可以改善它的电气性能 3 可以使内存在体积不变的情况下 内存容量提高两到三倍 4 寄生参数减小 信号传输延迟小 可靠性高 CSP封装技术 CSP 全称为ChipScalePackage 即芯片级封装 作为新一代的芯片封装技术 在BGA TSOP的基础上 CSP的性能又有了革命性的提升 CSP封装可以让芯片面积与封装面积之比超过1 1 14 绝对尺寸仅有32平方毫米 约为普通的BGA的1 3 仅仅相当于TSOP内存芯片面积的1 6 这样在相同体积下 内存条可以装入更多的芯片 从而增大单条容量 技术优势 CSP封装更薄 大大提高了内存芯片在长时间运行后的可靠性 芯片速度也随之得到大幅度的提高 CSP的存取时间比BGA改善15 20 在相同的芯片面积下 TSOP最多