集成电路封装工艺.doc

毕业设计（论文）专 业 班 次 姓 名 指导老师 成都信息工程学院 二零零九年六月43成都信息工程学院 光电学院毕业论文设计设计集成电路封装工艺摘 要集成电路封装的目的,在于保护芯片不受或少受外界环境的影响,并为之提供一个发挥集成电路芯片功能的良好环境,以使之稳定,可靠,正常的完成电路功能.但是集成电路芯片封装只能限制而不能提高芯片的功能.了解了以上内容，或许你大概还不是很清楚什么是封装技术。那么芯片封装技术又是什么呢？让我们来看下面的内容。集成电路芯片封装是指利用膜技术及微细连接技术，将芯片及其它要素在框架或基板上布置、粘贴固定及连接，引出接线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。此概念称为狭义的封装。在更广的意义上讲的“封装”是指封装工程，是将封装体与基板连接固定，装配成完整的系统或电子机械设备，并确保整个系统综合性能的工程。上面两层封装的含义结合起来，构成了广义的封装概念。将基板技术、芯片封装体、分立器件等全部要素，按电子设备整机要求进行连接和装配，实现电子的、物理的功能，使之转变为适用于机械或系统的形式，成为整机装置或设备的工程称为电子封装工程。本文介绍了封装测试工艺流程,详细介绍了CTL工艺流程及操作,为封装测试工艺提供了参考.关键词: 芯片 封装测试 AbstractThe purpose of IC package, is to protect the chip from the outside or less environmental impact, and provide a functional integrated circuit chip to play a good environment to make it stable and reliable, the completion of the normal circuit functions. However, IC chip package and not only restricted to enhance the function of the chip. Understanding of the content of the above, perhaps you do not is very clear about what the packaging technology. Chip packaging technology then what is? Let us look at the contents of the following. IC chip package refers to the use of membrane technology and micro-connection technology, chips and other elements in the framework or substrate layout, paste fixed and connected to lead terminals through the plastic encapsulating dielectric constant, which constitute three-dimensional structure of the overall process . The concept of the package known as the narrow sense. In the broader sense of the package means packaging engineering, package body is connected with a fixed substrate, the assembly into a complete system or electronic machinery and equipment, and to ensure that the integrated performance of the whole system works. The meaning of the above two-tier package together constitute a generalized concept of the package. The substrate technology, chip packaging body, all of the elements such as discrete devices, in accordance with the requirements of electronic equipment to connect and the whole assembly, electronic and physical features, making it into the application or system in the form of machinery, as a whole unit or equipment referred to as electronic packaging engineering works. In this paper, packaging and testing process, detailed information on CTL process and operation for packaging and testing technology to provide a reference. Keywords: chip packaging and testing目 录第一章 近代芯片生产工艺技术的发展1.1集成电路在我国的发展概况51.2微电子产业的发展方向51.3我国集成电路的发展6第二章 集成电路芯片制作基本工艺流程简介102.1封装的概念102.2芯片封装的分类102.3芯片生产工艺流程122.4封装的可靠性132.5先进的封装技术14第三章 CPU芯片的封装工艺流程173.1 CPU封装与测试概述173.2 CPU测试的基本流程17第四章CTL工艺流程介绍184.1CTL工艺流程184.2 CTL所使用的设备194.3所需设备|物料204.4一般安全准则214.5启动设备254.6热停机264.7紧急停机.26 4.8开始生产274.9批次结束284.10TMT1214介绍及操作284.11工艺目的304.12TMT1214安全准则304.13准备程序324.14开始生产32第五章 TMT1214CTL常见的问题及处理办法35致谢41参考文献42第一章 近代芯片生产工艺技术的发展1.1集成电路在我国的发展概况半导体微电子产业的高速发展，在全球已逐渐形成微电子设计、微电子制造（包括代工）和微电子封装与测试三大产业群。其中微电子封装与测试产业群与前二者相比属于高技术劳动密集型产业，每年需要大批高、中级技术人才。我国微电子封装业在集成电路产业中占有十分重要的地位，在长三角、珠三角、京津和成都地区形成了不同规模的微电子封装与测试产业群，2005年销售收入已达345亿元，占国内集成电路产业的“半壁河山”。1.2微电子产业的发展方向当今全球正迎来以电子计算机为核心的电子信息技术时代，随着它的发展，越来越要求电子产品要具有高性能、多功能、高可靠、小型化、薄型化、便携化以及将大众化普及所要求的低成本等特点。这样必然要求微电子封装要更好、更轻、更薄、封装密度更高，更好的电性能和热性能，更高的可靠性，更高的性能价格比。微电子封装将由封装向少封装和无封装方向发展。芯片直接安装技术，特别是倒装焊技术将逐步成为微电子封装的主流形式。相对国内微电子封装技术快速发展的现状而言，封装材料业的发展显得不相适应。如果说封装业已从芯片生产的附属位置过渡为一个完整的独立产业，那么封装材料业还在封装业的附属位置上徘徊，还不能形成一个完整的独立产业，无法适应当前封装产业发展的需要。虽然国内有基本满足当前封装业的一些材料，如环氧塑料、引线框架、键合金线，但相对技术含量较低、精度较差、质量不稳定，很多生产要素还依赖进口。例如，约占12%15%的环氧树脂需进口，5.7%10%的酚醛靠进口，75%左右的硅微粉虽然可国内配套，但加工的技术落后只能满足DIP产品和TO产品，还不能满足SOP、SOT产品。引线支架几乎100%靠进口IC支架铜带，90%的分立器件铜带靠进口，一旦铜带供应波动将直接影响整个产业链。随着封装技术的进步，产品向小型化、轻薄化、高可靠、高性能、低成本方向发展，其冲压精度一致性、抗氧化性、包装等一系列问题立即成为“瓶颈”而制约封装业的有序发展。随着载带自动焊技术、倒装焊技术、BGA、CSP的封装技术等新技术在国内封装业的引入，新的材料“瓶颈”将进一步扩大。因此，突破“瓶颈”刻不容缓。过去，整个中国国内半导体产业基础十分薄弱，但是附加价值相对较低的封装测试却是整个半导体产业链最强的一环，占了国内半导体产业产值59%以上，之所以会有这个现象产生，是因为在半导体产业链中，封装测试对资金需求和技术门槛较低，且人力需求比较高，而国内拥有充沛和低廉的劳动资源所致，但这与国际上先进封装测试技术水平仍有相当差距。根据中国半导体产业协会资料显示，现阶段国内从事分立器件及IC封装测试的厂商约有210家，其中从事IC封装厂超过100家，但实际上有一定水准封装测试技术，且年封装量超过1亿颗不到20家，预计未来3年内，若台资企业能够顺利排除法规限制且产能放量，国内将会出现激烈的杀戮淘汰赛或是购并情形。1.3我国集成电路的发展2000年以来，我国集成电路产业出现了蓬勃生机，进入了高速成长期，呈现出三大特点：一是生产规模不断扩大，2000年到2005年，集成电路产量和销售收入年均增长速度超过30%，是同期全球最高的；二是技术水平提高较快，芯片制造技术从2000年的0.5mm提高到0.13mm，前进了三代；三是国有企业、民营企业、外资企业中的IC企业竞相发展，产业集中度不断提高，呈现了长三角地区、环渤海地区、珠江三角洲地区和西部地区的四大板块格局。在集成电路产业中，封装测试业在国内IC产业中占有重要地位。2005年销售收入达345亿元，占国内IC产业的49%，在西部地区这一比重更高。国内封装测试业快速增长成为新亮点。2003年我国IC封装测试企业实现销售收入246亿元，同比增长23.3%，占整个IC产业链销售收入的70%，已成为IC产业快速发展中的新亮点，是IC市场有力的推动者。产能上迅速提升满足了市场的要求，如长电科技股份、南通富士通、四川安森美、华润安盛、上海金朋、安靠、浙江华越等公司都在产量销售收入利润上获得历史佳绩。2004年整个封装业仍处于一个较快的发展阶段。从调查资料分析，股份制企业、中外合资、外商独资、民营企业如雨后春笋般地涌现。目前我国半导体封装测试企业已超过180家，主要集中在长三角，其次为珠三角、京津环渤海地区。2003年半导体分立器件中国市场已占有全球的1/3，据CCID塞迪顾问报告，虽然中国分立器件市场竞争中仍是以日本企业为代表的国外厂商具有优势，但国内厂商正迎头赶上，其中半导体封装业唯一的上市企业长电科技更成为首次进入市场前十五大供应商的国内企业。2003年国内分立器件市场规模达7.55亿元，同比增长超过70%，成为市场成长最快的企业。另外，如中外合资企业南通富士通公司、无锡华润、安盛公司、天水华天公司、三星电子（苏州）公司、瑞萨苏州公司等都有长足发展。半导体封装测试业仍将是未来三年中在整个半导体产业链中占据主导地位，是外资向中国快速转移最优先考虑的，也是最先与国际先进技术水平接轨，应该说是半导体产业链最具规模最先发展的一个行业。（1）国内半导体产业的主干封装业。2004年4月的报告称，2003年中国国内半导体产值为人民币257.9亿元，而其中封测产值为152.5亿元，占整体半导体产值的59.1%，清楚地说明目前国内半导体产业的主要枝干就是封测产业。不过，因为晶圆制造及IC设计两者产值在近几年急速增加，造成封测产值比重逐渐下降，由2002年的63.3%下滑到2003年的59.1%，2004年还再下滑3.8个百分点，但35年内，封测业应该还可以坐稳第一名的位置。国内封装测试产业可以细分为三阶段。1995年前，国内的封装测试绝大部分是依附本土组件制造商（IDM），如上海先进、贝岭、无锡华晶及首钢NEC等，及部分由合资方式或其他方式合作的外商，如深圳赛意法微电子、现代电子（现已被金朋并购），但投资范围主要以PDIP、PQFP和TSOP为主。但是1995年起，国内出现了第一家专业封装代工厂阿法泰克，紧接着，由于得到国家政策对发展IC产业的支持，英特尔（Intel）、超微（AMD）、三星电子（Samsung）和摩托罗拉等国际大厂整合组件制造商（IDM）扩大投资，纷纷以1亿美元以上的投资规模进驻到中国国内。2000年后，中芯、宏力、和舰及台积电等晶圆代工厂陆续成立，新产能的开出和相续扩产，对于后段封装产能的需求更为迫切，使得专业封测厂为争夺订单，也跟着陆续进驻到晶圆厂周围，如威宇科技、华虹NEC提供BGA/CSP及其他高阶的封装服务、中芯与金朋建立互不排除联盟（Non-Exclusive Alliance）。因为晶圆制造开始往高阶技术推进，对于封测工艺的要求也开始转向高阶产品，这也将会带动中国国内封测产业在质量上进一步向上提升。根据iSuppli的研究，2003年国内IC市场规模约为502亿颗，预估2007年时将会达到1295亿颗，年增长率为26.73%，至于封装技术，较低阶的DIP将由2003年的65%，下滑到2007年的44%，中高阶的SOP、SOT、PLCC、SOP、YSOP、QFP则由2003年的13%，向上攀升到2007年的27%。（2）国内封装测试厂的4股势力。现阶段国内具有规模的封测厂约有58家，而这些封测厂可以分为4大类，第一类就是国际大厂整合组件制造商的封测厂，第二类是国际大厂整合组件制造商与本土业者合资的封测厂，第三类台资封测厂，最后的第四类就是国内本土的封测厂。关于第一类（国际大厂整合组件制造商）封测厂，目前在国内设封测厂的外资共有15家，分别是英特尔、超微、三星电子、摩托罗拉（Motorola）、飞利浦（Philips）、国家半导体（National Semiconductor）、开益禧半导体（KEC）、东芝半导体（Toshiba）、通用半导体（General Electronic Semiconductor）、安靠（Amkor）、金朋（Chip PAC）、联合科技（UTAC）、三洋半导体（Sanyo Semiconductor）、ASAT、三清半导体，这些厂商主要来自美国、日本以及韩国，建厂目的都是因为外商的系统产品内销国内便可享有内销税的优惠，目前主要集中在上海、苏州等长三角周围城市。第二类封测厂是在国内完全开放前，为了要先行卡位而与中国国内本土厂商合资的封测厂，一共有11家，包括先前所提高的深圳赛意法微电子、阿法泰克（现以改名为上海纪元微科微电子），以及新康电子、日立半导体（Hitachi）、英飞凌（Infineon）、松下半导体（Matsushita）、硅格电子、南通富士通微电子、三菱四通电子、乐山菲尼克斯半导体及宁波铭欣电子，这些业者的资金主要是来自于中国台湾、日本，地点则较为分散，但仍以江苏、深圳等地为主。第三类主要是台资封测厂，台资封测厂商在近三年内陆续加入国内市场，数目约16家，营运模式多属于专门封测厂，几乎台湾的上市封测公司大都已在国内设厂，分别是威宇科技，铜芯科技、宏盛科技、凯虹电子、捷敏电子、日月光半导体、南茂科技、硅晶科技、京元电子、菱生精密、巨丰电子、超丰电子、珠海南科集成电子、硅德电子及长威电子，这些工厂主要集中在上海、苏州一带。营运规模由于受到台湾岛内当局法规限制，相对于台湾母公司的规模还有一段差距。第四类国内本土厂商，虽然数量上高达50多家，但很多都是属于地方国有企业，而这些国有企业业务繁杂，并不只是经营半导体，有些还跨足其他与半导体不相干的产业，业务相对集中在封装测试上的约有12家，包括国内最大封测厂的长电科技、华旭微电子、华润华晶微电子、九星电子、红光电子、厦门华联、华油电子、华越芯装电子、南方电子及天水永红。（3）举足轻重的前10大业者。以营收作为基准，2003年国内前10大半导体封测厂商依序分别为摩托罗拉、三菱四通、南通富士通、江苏长电科技、赛意法微电子、松下半导体、东芝半导体、甘肃永红、上海纪元微科微电子、华润华晶微电子。10大厂商中，有4家是纯封装测试厂，有3家是整合组件制造商，剩下的3家则为合资厂商，以下将概述这些厂商近况。排名第一的摩托罗拉是在1992年独资2.8亿美元在天津西青区建立后段封测厂（BAT-3），占地10万平方米，可以提供的封装方式为QFP、LQFP、MAPBGA、QFN、PDIP、SSOP、BGA、SOIC、TAB及Filp Chip，年封装测试最高可达8亿颗IC芯片，主要封装产品为通信IC芯片、微处理器（MPU）、微控制器（MCU）。第二名的则是位于北京市上地信息产业基地的三菱四通，为日本三菱与四通集团在1996年合资成立，占地14.8万平方米，总投资金额为9064万美元，可以提供的封装方式为DIP、SOP、QFP、TO-220、MSIC及SCR-LM，年封装测试最高可达2亿颗IC，主要封装产品为内存、电源管理IC、ASIC、微控制器。第三名为南通富士通，位于江苏省南通市，成立于1997年，投资金额为2800万美元，由南通华达微有限公司和日本富士通各出资60%、40%成立，可以提供的封装方式为QFP、LQFP、SOP、DIP、SIP、SSOP、QFP/LQFP、LLC、MCM、MCP及BCC，年封装测试最高可达15亿颗IC，主要封装产品为DVD Recorder、ASIC、内存等。第四名是江苏江阴长电科技，是国内第一家上市封装厂（2003年5月），成立于1998年，总投资金额为1500万美元，主要是从事IC与分立组件的封装、测试及销售业务。属于“国家火炬计划重点高新技术企业”、“中国电子百强企业”之一，位于江苏省江阴市，可以提供的封装方式为TO、SOT、SOD、SOP、SSOP、SIP、DIP、SDIP、QFP、PQFP及PLCC，年封装测试最高可达8亿颗IC，主要封装产品为逻辑IC、模拟IC及内存等。第五名是意法半导体（ST Microelectronics）与深圳赛格高技术投资股份有限公司各出资60%、40%成立的深圳赛意法微电子，成立于1997年，位于广东省深圳市，总投资金额为2.2亿美元，可以提供的封装方式为TO220、DPAK、SOIC8、MiniDIP、PDIP、PPAK及BGA，年封装测试最高可达20亿颗IC，主要封装产品为EPROM、消费性IC及通信IC。第六名是成立于1994年的松下半导体，地点位于上海市，总投资进为3000万美元，为日本松下、松下（中国）及上海仪电控股各出资59%、25%、16%成立，可以提供的封装方式为LQFP、SOIC、TQFP及SDIC，年封装测试最高可达1亿颗IC，主要封装产品为通用家电和汽车电子等微处理器。第七名则是东芝半导体，为无锡华芝与华晶电子集团公司在1994年各出资95%、5%成立，但是，2002年东芝将其收购成为子公司，改名为现在的东芝半导体，可以提供的封装方式为SDIP24/54/64/56、QFP48，主要封装产品为消费性IC。第八名为甘肃永红，2003年改名为天水华天微电子，为甘肃省国有企业，位于甘肃省天水市，可以提供的封装方式为DIP8L42L、SOP8L28L、SIP8L9L、SSOP16L28L、SDIP24L28L、HSOP28L、TSOP44L54L、QFP44L及LQFP64L，年封装测试最高可达10亿颗IC，主要封装产品为消费性IC。第九名是上海纪元微科微电子（原名为阿法泰克），是中国国内第一家合资封测厂，成立于1995年，总投资金额为7500万美元，是泰国阿法泰克公司、上海仪电控股及美国微芯片公司各出资51%、45%、4%成立，可以提供的封装方式为PDIP/28、SOIC8/18/28、TSOP8、MSOP8、SOT23、TO220、PLC28/44、TSOP6及QFN32，年封装测试最高可达4亿颗IC主要封装产品为消费性IC。第十名是成立于2000年的华润华晶微电子，位于江苏省无锡市，总投资金额为3700万美元，可以提供的封装方式为SDIP、SKDIP、SIP、ZIP、FSIP、FDIP、QFP、SOP及PLCC，其中双极电路生产线年产25万片，分立器件生产线年产60万片。第二章 微电子芯片封装工艺流程简介21封装的概念：所谓封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此，封装对CPU和其他LSI集成电路都起着重要的作用。新一代CPU的出现常常伴随着新的封装形式的使用。芯片的封装技术已经历了好几代的变迁，从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM，技术指标一代比一代先进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性提高，使用更加方便等等。22芯片封装的分类：近年来集成电路的封装工程发展极为迅速，封装的种类繁多，结构多样，发展变化大，需要对其进行分类研究。从不同的角度出发，其分类方法大致有以下几种：1、按芯片的装载方式；2、按芯片的基板类型；3、按芯片的封接或封装方式；4、按芯片的外型结构；5、按芯片的封装材料等。1、按芯片的装载方式分类，裸芯片在装载时，它的有电极的一面可以朝上也可以朝下，因此，芯片就有正装片和倒装片之分，布线面朝上为正装片，反之为倒装片。另外，裸芯片在装载时，它们的电气连接方式亦有所不同，有的采用有引线键合方式，有的则采用无引线键合方式。2、按芯片的基板类型分类，基板的作用是搭载和固定裸芯片，同时兼有绝缘、导热、隔离及保护作用。它是芯片内外电路连接的桥梁。从材料上看，基板有有机和无机之分，从结构上看，基板有单层的、双层的、多层的和复合的。3、按芯片的封接或封装方式分类，裸芯片裸芯片及其电极和引线的封装或封接方式可以分为两类，即气密性封装和树脂封装，而气密性封装中，根据封装材料的不同又可分为：金属封装、陶瓷封装和玻璃封装三种类型。4、按芯片的外型、结构分类按芯片的外型、结构分大致有：DIP、SIP、ZIP、S-DIP、SK-DIP、PGA、SOP、MSP、QFP、SVP、LCCC、PLCC、SOJ、BGA、CSP、TCP等，其中前6种属引脚插入型，随后的9种为表面贴装型，最后一种是TAB型。DIP：双列直插式封装。顾名思义，该类型的引脚在芯片两侧排列，是插入式封装中最常见的一种，引脚节距为2.54 mm，电气性能优良，又有利于散热，可制成大功率器件。 SIP：单列直插式封装。该类型的引脚在芯片单侧排列，引脚节距等特征与DIP基本相同。ZIP：Z型引脚直插式封装。该类型的引脚也在芯片单侧排列，只是引脚比SIP粗短些，节距等特征也与DIP基本相同。S-DIP：收缩双列直插式封装。该类型的引脚在芯片两侧排列，引脚节距为1.778 mm，芯片集成度高于DIP。SK-DIP：窄型双列直插式封装。除了芯片的宽度是DIP的1/2以外，其它特征与DIP相同。PGA：针栅阵列插入式封装。封装底面垂直阵列布置引脚插脚，如同针栅。插脚节距为2.54 mm或1.27mm，插脚数可多达数百脚。用于高速的且大规模和超大规模集成电路。SOP：小外型封装。表面贴装型封装的一种，引脚端子从封装的两个侧面引出，字母L状。引脚节距为1.27mm。MSP：微方型封装。表面贴装型封装的一种，又叫QFI等，引脚端子从封装的四个侧面引出，呈I字形向下方延伸，没有向外突出的部分，实装占用面积小，引脚节距为1.27mm。QFP：四方扁平封装。表面贴装型封装的一种，引脚端子从封装的两个侧面引出，呈L字形，引脚节距为1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm，引脚可达300脚以上。SVP：表面安装型垂直封装。表面贴装型封装的一种，引脚端子从封装的一个侧面引出，引脚在中间部位弯成直角，弯曲引脚的端部与PCB键合，为垂直安装的封装。实装占有面积很小。引脚节距为0.65mm、0.5mm 。LCCC：无引线陶瓷封装载体。在陶瓷基板的四个侧面都设有电极焊盘而无引脚的表面贴装型封装。用于高速、高频集成电路封装。PLCC：无引线塑料封装载体。一种塑料封装的LCC。也用于高速、高频集成电路封装SOJ：小外形J引脚封装。表面贴装型封装的一种，引脚端子从封装的两个侧面引出，呈J字形，引脚节距为1.27mm。BGA：球栅阵列封装。表面贴装型封装的一种，在PCB的背面布置二维阵列的球形端子，而不采用针脚引脚。焊球的节距通常为1.5mm、1.0mm、0.8mm，与PGA相比，不会出现针脚变形问题。CSP：芯片级封装。一种超小型表面贴装型封装，其引脚也是球形端子，节距为0.8mm、0.65mm、0.5mm等。TCP：带载封装。在形成布线的绝缘带上搭载裸芯片，并与布线相连接的封装。与其他表面贴装型封装相比，芯片更薄，引脚节距更小，达0.25mm，而引脚数可达500针以上。5、按芯片的封装材料分类按芯片的封装材料分有金属封装、陶瓷封装、金属-陶瓷封装、塑料封装。金属封装：金属材料可以冲、压，因此有封装精度高，尺寸严格，便于大量生产，价格低廉等优点。陶瓷封装：陶瓷材料的电气性能优良，适用于高密度封装。金属-陶瓷封装：兼有金属封装和陶瓷封装的优点。塑料封装：塑料的可塑性强，成本低廉，工艺简单，适合大批量生产。通常芯片封装（Assembly）和芯片制造（IC Fabrication）并不是在同一工厂内完成的。它们可能在同一个工厂的不同生产区域，或在不同的地区，它们甚至在不同的国家。因此，许多公司将芯片运送到几千公里以外的地方去做封装。芯片通常在硅片工艺线上进行片上测试，并将有缺陷的芯片打上了记号，通常是打上一个黑色墨点，这样是为后面的封装过程做好准备，在进行芯片贴装时自动拾片机可以自动分辨出合格的芯片和不合格的芯片。封装流程一般可以分成两个部分：用塑料封装（固封）之前的工艺步骤称为前段操作（Front End Operation），在成型之后的工艺步骤称为后段操作（Back End Operation）。在前段工序中，净化级别控制在1000级。在有些生产企业中，成型工序也在净化的环境下进行。但是，由于转移成型操作中机械水压机和预成型品中的粉尘，使得很难使净化环境达到1000级以上的水平。一般来说，随着硅芯片越来越复杂和日益趋向微型化，将使得更多的装配和成型工艺在粉尘得到控制的环境下进行。现在大部分使用的封装材料都是高分子聚合物，即所谓的塑料封装。塑料封装的成型技术也有许多种，包括转移成型技术（Transfer Molding）、喷射成型技术（Inject Molding）、预成型技术（Pre-Molding），其中转移成型技术使用最为普遍。本章将重点介绍塑料封装的转移成型工艺。转移成型技术的典型工艺过程如下：将已贴装好芯片并完成芯片互连的框架带置于模具中，将塑料材料预加热（9095），然后放进转移成型机的转移罐中。在转移成型活塞压力之下，塑封料被挤压到浇道中，并经过浇口注入模腔（170175）。塑封料在模具快速固化，经过一段时间的保压，使得模块达到一定的硬度，然后用顶杆顶出模块并放入固化炉进一步固化。2.3芯片生产工艺流程归纳起来芯片封装技术的基本工艺流程为：硅片减薄、硅片切割、芯片贴装、芯片互连、成型技术、去飞边毛刺、切筋成形、上焊锡、打码等工序，如图2.1所示。图2.1 芯片封装技术工艺流程芯片的制造过程可概分为晶圆处理工序（Wafer Fabrication）、晶圆针测工序（Wafer Probe）、构装工序（Packaging）、测试工序（Initial Test and Final Test）等几个步骤。其中晶圆处理工序和晶圆针测工序为前段（Front End）工序，而构装工序、测试工序为后段（Back End）工序。1、晶圆处理工序：本工序的主要工作是在晶圆上制作电路及电子元件（如晶体管、电容、逻辑开关等），其处理程序通常与产品种类和所使用的技术有关，但一般基本步骤是先将晶圆适当清洗，再在其表面进行氧化及化学气相沉积，然后进行涂膜、曝光、显影、蚀刻、离子植入、金属溅镀等反复步骤，最终在晶圆上完成数层电路及元件加工与制作。 2、晶圆针测工序：经过上道工序后，晶圆上就形成了一个个的小格，即晶粒，一般情况下，为便于测试，提高效率，同一片晶圆上制作同一品种、规格的产品；但也可根据需要制作几种不同品种、规格的产品。在用针测（Probe）仪对每个晶粒检测其电气特性，并将不合格的晶粒标上记号后，将晶圆切开，分割成一颗颗单独的晶粒，再按其电气特性分类，装入不同的托盘中，不合格的晶粒则舍弃。 3、构装工序：就是将单个的晶粒固定在塑胶或陶瓷制的芯片基座上，并把晶粒上蚀刻出的一些引接线端与基座底部伸出的插脚连接，以作为与外界电路板连接之用，最后盖上塑胶盖板，用胶水封死。其目的是用以保护晶粒避免受到机械刮伤或高温破坏。到此才算制成了一块集成电路芯片（即我们在电脑里可以看到的那些黑色或褐色，两边或四边带有许多插脚或引线的矩形小块）。 4、测试工序：芯片制造的最后一道工序为测试，其又可分为一般测试和特殊测试，前者是将封装后的芯片置于各种环境下测试其电气特性，如消耗功率、运行速度、耐压度等。经测试后的芯片，依其电气特性划分为不同等级。而特殊测试则是根据客户特殊需求的技术参数，从相近参数规格、品种中拿出部分芯片，做有针对性的专门测试，看是否能满足客户的特殊需求，以决定是否须为客户设计专用芯片。经一般测试合格的产品贴上规格、型号及出厂日期等标识的标签并加以包装后即可出厂。而未通过测试的芯片则视其达到的参数情况定作降级品或废品。 2.4封装的可靠性：在芯片完成整个封装流程之后，封装厂会对其产品进行质量和可靠性两方面的检测。质量检测主要检测封装后芯片的可用性，封装后的质量和性能情况，而可靠性则是对封装的可靠性相关参数的测试。首先，必须理解什么叫做“可靠性”，产品的可靠性即产品可靠度的性能，具体表现在产品使用时是否容易出故障，产品使用寿命是否合理等。如果说“品质”是检测产品“现在”的质量的话，那么“可靠性”就是检测产品“未来”的质量。如图11.1所示的统计学上的浴盆曲线（Bathtub Curve）很清晰地描述了生产厂商对产品可靠性的控制，也同步描述了客户对可靠性的需求。图2.1 统计学上的浴盆曲线如图11.1所示的早夭区是指短时间内就会被损坏的产品，也是生产厂商需要淘汰的，客户所不能接受的产品；正常使用寿命区代表客户可以接受的产品；耐用区指性能特别好，特别耐用的产品。由图上的浴缸曲线可见，在早夭区和耐用区，产品的不良率一般比较高。在正常使用区，才有比较稳定的优良率。大部分产品都是在正常使用区的。可靠性测试就是为了分辨产品是否属于正常使用区的测试，解决早期开发中产品不稳定，优良率低等问题，提高技术，使封装生产线达到优良率，稳定运行的目的。在封装业的发展史上，早期的封装厂商并不把可靠性测试放在第一位，人们最先重视的是产能，只要一定生产能力就能盈利。到了20世纪90年代，随着封装技术的发展，封装厂家也逐渐增多，产品质量就摆到了重要位置，谁家产品的质量好，就占绝对优势，于是质量问题是主要的竞争点和研究方向。进入21世纪，当质量问题基本解决以后，厂商之间的竞争重点放在了可靠性上，在同等质量前提下，消费者自然喜欢高可靠性的产品，于是可靠性显示了重要性，高可靠性是现代封装技术的研发的重要指标。2.5先进的封装技术电子产品及设备的发展趋势可以归纳为多功能化,高速化,大容量化,高密度化,轻量化,小型化,为了达到这些需求,集成电路工艺技术进步的推动下,在封装领域中出现了许多先进的封装技术与形式,表现在封装外形的变化是元器件多脚化,薄型化,引脚微细化,引脚形状多样化和凸点连接倒装芯片技术,多芯片三维封装技术等.1 BGA技术球栅阵列式(BGA)是在基板的背面按阵列方式制出球形触点作为引脚,在基板正面装配IC芯片,是多数引脚大规模集成电路芯片封装的一种表面贴装型技术.BGA具有以下特点:(1) 提高成品率.采用BGA可以将细间距QFP的万分之二,焊点的失效率减小两个数量级,无须对工艺做较大的改动.(2) BGA焊点的中心距一般为1.27mm,可以利用现有的SMT工艺设备,而QFP得引脚中心距如果小到0.3mm,引脚间距只有0.15mm,则需要很精密的安放设备以及完全不同的焊接工艺,实现起来极为困难.(3) 改进了期间引出端数和本体尺寸的比率.(4) 明显改善共面问题,极大地减小了共面损坏.(5) BGA引脚牢固,不像QFP那样存在引脚变形问题.(6) BGA引脚短,是信号路径短,减小引线电感和电容,增强了节点性能.(7) 球形触点阵列有助于散热.(8) BGA合适MCM的封装需要,有利于实现MCM的高密度,高性能.2CSP技术芯片尺寸封装,简称CSP,是指封装外壳的尺寸不超过裸芯片尺寸1.2倍的一种先进封装形式.(1) 封装尺寸小,可满足高密封装.(2) 电学性能优良.(3) 测试,筛选,老化容易.(4) 散热性良好.(5) 内无须填料.(6) 制造工艺,设备的兼容性好.3倒装芯片技术由于芯片是倒扣在封装衬底上,与常规封装芯片放置方向相反,故称为:倒装片.4WLP技术晶圆级封装以BGA技术为基础,是一种经过改进和提高的CSP.(1) 封装效率高.(2) WLP具有倒装芯片封装和芯片尺寸封装所具有轻,薄,短,小的有点.(3) WLP电热性能较好.(4) WLP符合目前表面贴装技术的潮流.5MCM封装与三维封装技术多芯片组件(MCM)封装(1) 可大幅提高电路连线密度,增进封装的效率.(2) 可完成轻,薄,短,小的封装设计.(3) 封装的可靠度可以获得提升.3D封装技术的优点在尺寸和重量方面,3D设计替代单芯片封装缩小器件尺寸,减轻了重量.(1) 在硅片效率方面.3D技术的硅片效率超过100%.(2) 延迟.(3) 噪声.(4) 由于缩短了互连长度,降低了互连伴随的寄生性,功耗更低.(5) 尺寸和噪声的减小便于转换率更高,使系统性能得以提高(6) 互连适用性和可接入性.(7) 带宽.第三章 CPU芯片的封装工艺流程3.1 CPU封装与测试概述：熟悉整个封装工艺流程是认识封装技术的基础和前提,唯有如此才可以对封装测试进行设计,制造和优化.通常芯片封装和芯片制造并不是在同一个工厂内完成的,它们可能是在同一个工厂的不同生产区域,或在不同的地区,它们甚至在不同的国家,因此许多公司将芯片运送到几千公里以外的地方去做封装.成都INTEL就是这种封装测试的公司.下面介绍成都INTEL公司CPU封装测试流程:3.2CPU测试的基本流程CPU的封装工艺流程大致分为以下几个步骤：这是从大的范围来讲，当然其中也包多个小的站点。1.TRDItap receive die intergraty芯片储存室2.Substrate Mark基片激光印字3.AUTO PACKAGE LOAD (APL1)自动包装器4.CAMCHIP ATTACH MODULE芯片粘贴5.CAMFLUX APPLICATION助焊剂的使用6.CAMPASTE APPLICATION焊锡膏的使用7. DSC PLACEMENT电容安装8.CAMCHIP PLACEMENT芯片安装9.CAMCHIP JOIN连接10.PSVI :POST Scam visual lnspection 芯片粘贴后目测 11.DEFLUX 助焊剂清除EPOXY 环氧注塑12.EPOXY:PRE-BAKE 预烘烤13.EPOXY:Underfill 环氧注塑14.EPOXY:Cure 烘烤15.CSAM 检查元件内部缺陷16.PEVI:Semi-auto post-epoxy visual Inspection目检17.NGIHS PST-T only18.sealant dispense点浇密封剂19.flux dispense and preform attach加注助焊剂和散热块20.heat spreader and spring attch 放置散热块用弹簧夹将其固定21.IHS Cure 烘烤22.IHS :Spring Removal去弹簧夹23.Carrier Tray Load CTL载框料盘装载24.TSAM 检测有IHS产品内部的缺陷25.POST-IHS VISUAL INSPECTION (PIVI) 目检以上是整个封装测试的前道的名词，经过PEVI过后，就正式进入封装测试的后道TEST区域。第四章 CTL工艺流程介绍4.1 CTL工艺流程工艺说明本节包括传送料盘装载器（CTL）操作前后的工艺流程说明及对工艺流程每一步骤的说明。工艺流程下列流程图显示FOL 工序CTL 操作的前后工艺流程4.2CTL所使用的设备 MFM-220-ACS介绍及操作图4.1MFM-220-ACS工艺目标和关键结果关键结果目标Substrate pin1 方向错误0芯片在JEDEC料盘中pin1方向的正确性100%芯片正确监控|测试计划：参数实时监控芯片方向实时监控丢失芯片Substrate soop不使用芯片pin1方向不使用设备参数参数目标程序依照操作和产品升降机板依照操作和产品吸嘴依照操作和产品4.3所需设备|物料：下面是在操作中处理生产物料批次所需的设备1） GROHMANN MFM-220-ACS2） 装载器卸载器3） 料斗推车4） 料斗5） 载体6） 剪式千斤顶（液压升降机）7） Ergo推车8） 手动封装装载器9） 通用手动封装装载器4.4一般安全准则A一般安全要求1） 当设备存在任何安全隐患或无人照管时，应使用路障保护并用标志提醒他人注意。2） 在专用运输车通道中，不得堆放工具，工具箱，备件，设备面板等.B不安全的行为切勿做出一下不安全的行为：在互锁被禁用的情况下操作MFM220-ACS在没有L1认证的情况下操作工具在没有L2认证的情况下试图维修工具C帮助一旦发生下列情况，应向他人求助：a) 你未接受过执行某项任务的培训b) 观察到有任何紧急或者危险情况时，请拨打求助电话：6666D疏散在发生紧急疏散情况时：a) 要通过最近的出口离开建筑，并向指定的疏散区域报告b) 不得试图关闭任何机器c) 在撤离过程中，不要移动任何车辆d) 遵守紧急响应小组ERT的所有命令e) 只有当ERT宣布建筑恢复安全状态以后，方可进入建筑。个人防护设备为了安全操作设备，必须使用一下个人防护设备安全护目镜无尘室手套危险化学品当操作设备MFM-220-ACS的过程中需要使用危险化学品时，请遵循一下化学安全程序。A物料安全数据表出现一下情况时，要求参照物料安全数据表（msds）,正确使用个人防护设备1） 生产区或测试区采用心的化学品2） 对某种化学品不了解B所需化学品操作MFM220-ACS工具套件需哎哟使用一下化学品或气体化学品每班次所需要的数量大批量保存位置异丙醇用于清洁目的指定化学品存储柜纯净水用于清洁目的指定化学品存储柜NSK油用于PM目的维修间|庭院|货仓化学品存储柜当处理化学品时，请遵循以下指导原则：在任何时候，设备上只能保存运行设备所需要数量的化学品在对化学品进行灌注，填充与倾倒时必须遵循EHS要求在通风罩中进行。检查设备正常操作过程中所用化学品容器的标签，确保准确无误。如果对容器内的物品存有疑问，请与当班主管联系，查阅安全物料数据表信息.C化学品注意事项认真遵守一下针对晶圆镀膜与激光划片测量操作中使用的化学品的警告化学品名称化学品注意事项异丙醇异丙醇是一种易燃无色液体，可以通过摄取，皮肤接触以及吸入水蒸气进行吸收，如果皮肤和眼镜接触改物品，可能会导致灼伤甚至发炎。皮肤长接触该物品会导致皮肤瘙痒，泛红，发疹，干燥和破裂。吸入蒸汽会刺激鼻子和喉咙。过度辐射会导致头痛，嗜睡，昏聩，紊乱。NSK油可能会刺激眼睛，长期或反复操作接触皮肤容易