田民波《电子封装》习题选解.ppt

田民波电子封装习题选解（期末考试版）2010年6月12日制作,材料科学与工程系刘若晴2007011980刘若晴博客,中英文概念对应（1）,ALIVHAnyLayerInnerViaHoleStructure任意层内互联孔结构BBitBuriedBumpInterconnectionTechnology埋置凸点互联技术BGABallGridArray球栅阵列封装CSPChipScalePackage芯片级封装FCAFlipChipAttach倒装芯片封装FCBFlipChipBonding倒装焊微互联HTCCHighTemperatureCofiredCeramics高温共烧陶瓷ILBInnerLeadBonding内侧引线键合LSILargeScaleIntegration大规模集成电路OLBOuterLeadBonding外侧引线键合PCBPrintedcircuitboard印制电路板PCVDPlasmaChemicalVapourDeposition等离子体化学气相沉积PDPPlasmaDisplayPanel等离子体显示板,中英文概念对应（2）,QFDQuadFlatPackage四侧引脚扁平风阻昂RCCResinCoatedCopper涂树脂铜箔SiPSysteminaPackage封装内系统（系统封装）SoCSystemonaChip芯片上系统（系统集成）SMDSurfaceMountDevices表面贴装元件SMTSurfaceMountTechnology表面贴装技术TABTapeAutomaticBonding带载自动键合TFTThinFilmTransistor薄膜三极管UBMUnderBumpMetal凸点下金属ULSIUltraLargeScaleIntegration超大规模集成电路WBWireBonding引线连接,7.请比较干法刻蚀和湿法刻蚀的优缺点。,干法刻蚀优点：各向异性好，选择比高，可控性、灵活性、重复性好，细线条操作安全，易实现自动化，无化学废液，处理过程未引入污染，洁净度高。干法刻蚀缺点：成本高，设备复杂。湿法刻蚀优点：选择性好、重复性好、生产效率高、设备简单、成本低。湿法刻蚀缺点：钻刻严重、对图形的控制性较差，不能用于小的特征尺寸，会产生大量的化学废液。,11.比较真空蒸镀、磁控溅射、等离子化学气相沉积（PCVD）的工艺特征,从气氛压力、材料供给（方法）、材料温度、基板温度和材料、膜面积、膜厚、膜厚控制、析出速度、附着性、外延特性、可应用的对象、激发介质等方面进行比较。参考田民波电子封装工程清华大学出版社2003年9月版，145页,21.对比SoC与SiP,SoC（系统集成）是CPU及其周边电路搭载在同一芯片上，SiP（系统封装）将不同种类的元件，通过不同种技术，混载于同一封装之内，由此构成系统封装形式。异种器件的集成化，通过芯片层叠化来实现，SiP比SoC易于小型化。生产数量多，如100万个以上，SoC价格比SiP低；生产数量少，如100万个以下，SiP价格比SoC低。SiP可以使用既存的芯片，SiP开发供货期比SoC短。SiP可以实现现有设计资产芯片化，SiP对设计资产的再利用性比SoC好。SoC母线宽度容易扩大，SoC比SiP有利于实现高速化。SoC负荷较小，故SoC比SiP易于实现低功耗。说明：参考田民波集成电路（IC）制程简论清华大学出版社2009年12月版，154页,23.简述Ag-Pb导体浆料与Al2O3基板烧结结合的机理。,Ag中添加Pd，当Pd含量超过0.1时即产生效果，但当Pd加入太多时，其中的Pd在厚膜电路外敷层温度300-760范围内，发生氧化生成PdO，不仅使焊接性能变差，而且造成导体电阻增加。因此Ag:Pd应控制在2.5:14.0:1。通过粒度控制，采用球形Ag颗粒，防止凝聚，使膜的导电密度提高。为提高Ag-Pd导体焊接浸润性，以及导体与基板的结合强度，需要添加Bi2O3。在烧成过程中，部分Bi2O3溶入玻璃中，使玻璃相对成分增加的同时，与Al2O3基板发生反应：Al2O3+Bi2O32(BiAl)2O3随着Bi含量增加，膜的结合强度增大。但焊接时对膜加热，金属粒界与玻璃之间的Bi2O3会发生还原反应：2Bi2O3+3Sn4Bi+3SnO2。由于Bi的生成而使结合强度下降。由于基板与导体界面之间发生还原反应，在极端情况下，附着力会变得很差。另外焊接后样品在老化也会使导线的结合强度下降。这是因为老化时，焊料主要成分Sn向导体内部扩散，除引起Bi的还原反应外，还会产生PdSn3、Ag5Sn、Ag3Sn等化合物，导致膜的比容增加而使内部玻璃网络被破坏。,36.常用积层（build-up）式基板共有哪几种类型，分别给出其制作工艺流程。,铜箔掩膜-激光制孔-全面电镀方式（涂树脂铜箔方式（RCC）：芯板（多层板）铜箔粘压光刻法刻蚀铜箔成孔做掩膜（或直接）激光制孔去除孔壁树脂残留化学镀铜全面镀铜表面电路图形蚀刻成形制成两层导体层激光蚀孔-图形电镀法（热固性树脂方式）：芯板（多层板）热固性树脂涂布或粘压激光蚀孔表面粗化化学镀铜由电镀阻挡层形成待镀图形、图形电镀铜电镀阻挡层蚀刻完成两层导体层积层光刻蚀孔-板面电镀法（感光性树脂方式）：芯板（多层板）感光性树脂涂布或粘压曝光显像粗化处理镀铜全面镀铜光刻制作表面电路图形完成两层导体板积层转印法：金属板平面镀铜待镀电路图形制作图形电镀粗话处理激光蚀孔制作通孔化学镀铜电镀铜添加第二层涂层制作第二层的层间互连孔ALIVH法：芳酰胺不织布半固化片激光蚀孔空中填充导电浆料与铜箔叠层加压积层光刻制作表面图形按次序叠层加压积层光刻制作表面图形重复实现多层积层BBit法：多次印制形成导电浆料凸块凸块穿透半固化片积层粘附、压接光刻形成表面图形层间连接凸块,39.制作LTCC多层基板有哪些关键的工艺因素？,玻璃浆料原料流延片生片制作通孔印刷导体布线图形印刷介电体、电阻体图形叠层、热压脱脂烧成烧成基板后烧附电极、布线的形成高密度混合集成基板各种芯片、封装、片式元件实装外壳封接、安装I/O端子高密度多功能部品。参考田民波电子封装工程清华大学出版社2003年9月版，354页,40.在芯片电极上为什么要形成凸点（bump）？简述焊料凸点和金凸点的形成方法。,所谓凸点，即在大规模集成电路（LSI）芯片Al电极焊区上形成的突起电极，通过该电极使裸芯片实装在PCB等封装基板上。焊料凸点制作采用电镀法，现在Al电极上由溅射镀膜法等形成UBM，再在其上电镀焊料形成凸点。金凸点制作的工艺流程按大的工序可分为溅射镀膜、光刻、电镀、去除光刻胶、蚀刻复合金属膜、退火等六步。,41.凸点下金属层（underbumpmetal，UBM）起什么作用，请举例说明。,金凸点与铝电极之间设有复合金属层，称其为凸点下金属层UBM。UBM一般由溅射镀膜法制作，其下层为Ti/W，用作防扩散层，其上层为Au，用作电镀Au层的连接层。电镀Au时UBM还起到电流通路的作用，在电镀过程中，Au逐层沉积在UBM之上。参考田民波电子封装工程清华大学出版社2003年9月版，436页,43.简述芯片微互联的WB工艺,通过Au、Al等的微细丝，将半导体集成电路元件的输入输出电极与布线板上的导体布线电极实现电气连接的工艺，称为引线连接（wirebonding：WB）。有代表性的WB工艺包括钉头键合（又称为球点键合或热压键合），超声键合，热超声键合等。参考田民波电子封装工程清华大学出版社2003年9月版，422页,44.简述芯片无引线连接的TAB工艺,TAB：带载自动键合技术。所谓“带载”，即带状载体，是指带状绝缘膜上载有由覆铜箔经蚀刻而形成的引线框架，而且，芯片也要载于其上。带状绝缘膜一般由聚酰亚胺制作，其两边设有与电影胶片规格（16mm，35mm）相统一的送带孔（方孔或齿孔），因此，绝缘胶带的送进、定位等都可自动进行，特别适合于批量生产，这是TAB法的最显著特点。TAB法的主要工程包括绝缘载带形成工程、焊盘形成工程、内侧引线键合工程（ILB）工程、外侧引线键合（OLB）工程等。参考田民波电子封装工程清华大学出版社2003年9月版，428页,49.简述WEEE、RoHS、EuP三个指令的主要内容,WEEEWasteElectricalandElectronicEquipment报废电子电气设备指令：欧盟市场上流通的电子电气设备的生产商必须在法律上承担起支付报废产品回收费用的责任，同时欧盟各成员国有义务制定自己的电子电气产品回收计划，建立相关配套回收设施，使电子电气产品的最终用户能够方便并且免费地处理报废设备。RoHSTheRestrictionoftheUseofCertainHazardousSubstancesinElectricalandElectronicEquipment关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令：新投放欧盟市场的电子电气设备中不得含有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯、多溴二苯醚6种有害物质。EuPEco-DesignofEnergy-usingProductsDirective用能产品生态设计框架指令：首次将生命周期理念引入产品设计环节，旨在从源头入手，在产品设计、制造、使用、后期处理这一整个周期内，对产品在每个环节提出环保要求，全方位监控产品对环境的影响，以达到减少环境破坏的目的,55.BGA共有哪几种类型，说明各自特点。,BGA封装按封装基板材料分，主要有四种基本类型：PBGA、CBGA、CCGA和TBGA。PBGA：塑封球栅平面阵列封装。芯片通过金属丝压焊方式连接到载体的上表面，然后用塑料模注成形，在载体的下表面连接有共晶组分的焊球阵列。CBGA：陶瓷球栅平面阵列封装。芯片连接在多层陶瓷载体的上表面，芯片与多层陶瓷载体的连接可以有两种形式：其一是芯片的电极面朝上，采用金属丝压焊的方式实现连接；其二是芯片的电极面下，采用倒装片方式实现芯片与载体的连接。芯片连接固定之后，采用环氧树脂等灌封材料对其进行封装以提高可靠性，提供必要的机械防护。在陶瓷载体的下表面，连接有90Pb/10Sn焊球阵列。CCGA：陶瓷柱栅平面阵列封装。陶瓷载体下表面连接的不是焊球而是90Pb/10Sn的焊料柱。TBGA：带载球栅平面阵列封装。芯片载体是聚酰亚胺带，并覆以单层铜箔或上、下双层铜箔。在载体的顶面用粘结胶连接着一个加固层，用于给封装体提供刚性并保证封装体的共面性。在倒装芯片的背面一般采用导热胶连接着散热板，以提高散热性。在芯片连接方式上采用TAB。参考田民波电子封装工程清华大学出版社2003年9月版，526页,67.若驱动显示规格（一般称为图像分辨率）为UXGA（像素数为1600（X3）X1200）的42型16：9的TFTLCD液晶显示器，选用460条I/O引脚的驱IC，行、列各需要多少个IC，引脚节距分别是多长（用um表示）。,42型液晶显示器对角线长度L=42X25.4mm=1066.8mm，长为1066.8mmX16/25=683mm，宽为1066.8mmX9/25=384mm，若一个像素点要求一个IC，则行驱动需要4800个，列驱动需要1200个，引脚节距为0.003um。,68.简述LED实现白光的四种方式，它们