IC封装产业介绍及常用封装方式简述(图文版)PPT课件

.,1,现在的世界就是一颗一颗芯片芯片需要封装所以世界正在被一颗一颗的封装,请随我走入封装世界成为封装高手,.,2,封装在IC制造产业链中之位置,WaferManufacturing,长晶,切片,倒角,抛光,FrontEnd,氧化,扩散,硅片检测,光刻,沉积,刻蚀,植入,WaferTest,探针台测试,BackEnd,背磨,划片,封装,成品测试,CMP,.,3,封装作业之一般流程(QFP为例),Waferbackgrinding,Wafermount,Wafersaw&clean,Dieattach,Epoxycure,Plasmaclean,Wirebond,Molding,Marking,Postmoldcure,Deflash&Trim,Solderplating,Forming&singulation,FVI,Packing,.,4,封装用原材料以及所需零组件,塑胶材料:BT树脂、Epoxy、PTFE、Polyimide、compound、UBM、PSV、APPE、Soldermask、P.R焊料：95Pb/5Sn、37Pb/63Sn(易熔,183)、NoLeadAlly（Sn3.9/Ag0.6/Cu5.5,235）、Low-Ally金线:Aubond、AllybondLeadFrame:由冲压模具制成Substrate:柔性基片(tape)、迭层基片、复合基片、陶瓷基片、HiTCETM陶瓷基片、带有BCBTM介质层的玻璃基片TAPE:BlueTape、UVTapeHeatSink:散热片,.,5,封装用机台以及所涉及模具,Polishingmachine&CMPUVtapeattachmachineDicingmachineUVirradiationmachineTaperemovermachinePick&PlacemachinePackagemachine锡炉冲切模具(F/T):trim&form塑封模具,.,6,封装趋势演进图,.,7,封装类型分类,IC封装的主要功能保护IC,提供chip和system之间讯息传递的界面.所以IC制程发展、系统产品的功能性都是影响IC封装技术发展的主要原因。比如：近日电子产品的要求是轻薄短小，就要有降低chipsize的技术；IC制程微细化，造成chip内包含的逻辑线路增加，就要使chip引脚数增加等等。IC封装的主要分类以及各自特点：一、DIP双列直插式封装DIP(DualInlinePackage)是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏引脚。,.,8,DIP封装之特点1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便。2.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。DIP封装图示bodythickness：155milPKGthickness:350milLeadwidth:18.1milLeadpitch:100milDIP系列封装其他形式PDIP（PlasticDIP）、CDIP（CeramicDIP）SPDIP（ShrinkplasticDIP）,.,9,二、SOP/SOJ小尺寸封装,1980年代，SMT（SurfaceMountingTechnology）技术发起后，在SMT的生产形态中，SOP（SmallOut-LinePackage）/SOJ（SmallOut-LineJ-Leadpackage）随之出现，引脚在IC两侧。SOP/SOJ封装形态之特点1.SOP/SOJisaleadframebasedpackagewithGullwingformleadsuitableforlowpincountdevices.2.Bodywidthrangesfrom330to496milswithpitch50milsavailable.3.Marketsincludeconsumer(audio/video/entertainment),telecom(pagers/cordlessphones),RF,CATV,telemetry,officeappliances(fax/copiers/printers/PCperipherals)andautomotiveindustries.,.,10,SOP(SmallOut-LinePackage)封装形态之图示bodythickness:87106milPKGthickness:104118milLeadwidth:16milLeadpitch:50milSOJ(SmallOut-LineJ-Leadpackage)封装形态之图示bodythickness:100milPKGthickness:130150milLeadwidth:1720milLeadpitch:50mil,.,11,SOP封装系列之其他形式1.SSOP(ShrinkSOP)bodythickness：7090milPKGthickness:80110milLeadwidth:1015milLeadpitch:25mil2.TSOP(ThinSOP)bodythickness：1.0mmPKGthickness:1.2mmLeadwidth:0.380.52mmLeadpitch:0.5mm,.,12,3.TSSOP(ThinShrinkSOP)bodythickness：0.90mmPKGthickness:1.0mmLeadwidth:0.10.2mmLeadpitch:0.40.65mm4.TSOP():ThinSOP5.TSOP():ThinSOP6.QSOP:QuarterSizeOutlinePackage7.QVSOP:QuarterSizeVerySmallOutlinePackage,.,13,三、QFP方型扁平式封装和PFP扁平封装,QFP（PlasticQuadFlatPackage）封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在100256。用这种形式封装的芯片必须采用SMD（表面安装设备技术）将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。PFP（PlasticFlatPackage）方式封装的芯片与QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是长方形。QFP/PFP封装具有以下特点：1.适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安装布线。2.适合高频使用。3.操作方便，可靠性高。4.芯片面积与封装面积之间的比值较小,.,14,QFP方型扁平式封装和PFP扁平封装图示bodythickness：2.8mmPKGthickness:3.3mmLeadwidth:0.180.35mmLeadpitch:0.401.0mmQFP封装系列之其他形式1.LQFP(LowprofileQFP)：bodythickness：1.4mmPKGthickness:1.6mmLeadwidth:0.220.37mmLeadpitch:0.400.80mm,.,15,2.TQFP(ThinQFP):bodythickness：1.0mmPKGthickness:1.2mmLeadwidth:0.180.37mmLeadpitch:0.400.80mm3.DPH-QFP(DiePadHeatSinkQFP)bodythickness：2.8mmPKGthickness:3.3mmLeadwidth:0.20.3mmLeadpitch:0.5mm,.,16,4.DPH-LQFP(Die-padHeatSinkLow-profileQFP)bodythickness：1.4mmPKGthickness:1.6mmLeadwidth:0.22mmLeadpitch:0.5mm5.DHS-QFP(Drop-inHeatsinkQFP)bodythickness：1.4mmPKGthickness:1.6mmLeadwidth:0.22mmLeadpitch:0.5mm,.,17,6.EDHS-QFP(ExposedDrop-inHeatsinkQFP)bodythickness：3.2mmPKGthickness:3.6mmLeadwidth:0.180.3mmLeadpitch:0.40.65mm7.E-PadTQFP(Exposed-PadTQFP)bodythickness：1.0mmPKGthickness:1.2mmLeadwidth:0.22mmLeadpitch:0.50mm,.,18,8.VFPQFP(VeryFinePitchQFP)9.S2QFP(SpacerStackedQFP)11.StackedE-PADLQFP,.,19,10.MCM-LQFP(Multi-chipmoduleLow-profileQFP)12.PLCC(PlasticLeadedChipCarrierPackage),.,20,PGA插针网格阵列封装,PGA(PinGridArrayPackage)芯片封装形式在芯片的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少，可以围成2-5圈。安装时，将芯片插入专门的PGA插座。为使CPU能够更方便地安装和拆卸，从486芯片开始，出现一种名为ZIF(ZeroInsertionForceSocket)的CPU插座，专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。PGA插针网格阵列封装之特点1.插拔操作更方便，可靠性高。2.可适应更高的频率Intel系列CPU中，80486和Pentium、PentiumPro均采用这种封装形式,.,21,PGA插针网格阵列封装之图示,.,22,BGA球栅阵列封装,随着集成电路技术的发展，对集成电路的封装要求更加严格。这是因为封装技术关系到产品的功能性，当IC的频率超过100MHz时，传统封装方式可能会产生所谓的“CrossTalk”现象，而且当IC的管脚数大于208Pin时，传统的封装方式有其困难度。因此，除使用QFP封装方式外，现今大多数的高脚数芯片（如图形芯片与芯片组等）皆转而使用BGA(BallGridArrayPackage)封装技术。BGA封装具有以下特点：1.I/O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，提高了成品率。2.虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善电热性能。3.信号传输延迟小，适应频率大大提高。4.组装可用共面焊接，可靠性大大提高。,.,23,BGA封装之基板:Substrate,BGA是IC封装的一种方式，是单一晶片或多晶片以打线接合(WireBonding)、卷带式接合(TapeAutomated)或覆晶式接合(FlipChip)的方式和基板上之导路相連接；而基板本身以AreaArray陣列式分布的锡凸块作为IC元件向外连接之端点，然而要完成BGA封装中晶片与各球的连接，須先安置连接两者的小型薄片，这个小型薄片就是BGA基板，BGA基板占封装材料成本2/3，BGA基板在整个BGA的封裝中占有举足轻重的地位。BGA基板因使用材料不同可分为四大类:1.CBGA(CeramicBGA)2.PBGA(PlasticBGA)3.TBGA(TapeBGA)4.MBGA(MetalBGA),.,24,BGA依据基板使用材料不同可分为五大类:1.PBGA（Plastic基板）：一般为2-4层有机材料构成的多层板。2.CBGA（Ceramic基板）：即陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片（FlipChip，简称FC）的安装方式。3.FCBGA（Rigid基板）：硬质多层基板。4.TBGA（Tape基板）：基板为带状软质的1-2层PCB电路板。5.CDPBGA（CavityDownPlastic基板）：指封装中央有方型低陷的芯片区（又称空腔区）。,.,25,1.PBGA(PasticBGA),ball:0.550.75mmballcount:1001000ballpitch:1.01.7mmsubstrateThk:0.56mmbodyThk:1.561.73mmPKGThk:2.162.33mm2.LBGA(Low-profileBGA)ball:0.300.60mmballcount:1001000ballpitch:0.81.0mmsubstrateThk:0.36mmbodyThk:0.90mmPKGThk:1.301.60mm,.,26,3.LTBGA(Low-profileTapeBGA),ball:0.45mmballcount:1001000ballpitch:0.80mmsubstrateThk:0.1mmbodyThk:0.80mmPKGThk:1.20mm4.TFBGA(Thin&FinepitchBGA)ball:0.300.60mmballcount:1001000ballpitch:0.501.0mmsubstrateThk:0.36mmbodyThk:0.89mmPKGThk:1.201.60mm,.,27,5.TFTBGA(Thin&Fine-pitchTapeBGA),ball:0.40mmballcount:1001000ballpitch:0.75mmsubstrateThk:0.10mmbodyThk:0.75mmPKGThk:1.10mm6.EDHSBGA(ExposedDrop-inHeatSinkBGA)ball:0.75mmballcount:1001000ballpitch:1.27mmsubstrateThk:0.56mmbodyThk:1.73mmPKGThk:2.33mm,.,28,6.STFBGA(StackedThin&Fine-pitchBGA),ball:0.801.0mmballcount:1001000ballpitch:0.40mmsubstrateThk:0.26mmbodyThk:0.96mmPKGThk:1.40mm7.CDTBGA(CavityDownTapeBGA)ball:0.600.75mmballcount:1001000ballpitch:1.01.27mmsubstrateThk:1.01.2mmbodyThk:1.01.2mmPKGThk:1.60mm,.,29,8.L2BGA/EBGA(LaserlaminateBGA/EnhancedBGA),LaserlaminateBGA/EnhancedBGAarecavitydown,thermallyenhancedBGAwithlaminatedsubstrate.Theyaresuitableforsolutionsforhighpowerdissipationapplications(6w).L2BGAwithlaserdrilledviaenhancescircuitryEBGAusesBTlaminatedwithmultiplelayersataverycompetitivecost.Superiorelectricalperformanceisachievedbymultiplemetallayerlaminatebasedconstruction.ball:0.600.75mmballcount:1001000ballpitch:1.01.27mmsubstrateThk:1.01.2mmbodyThk:1.01.2mmPKGThk:1.60mm,.,30,9.MCMBGA(Multi-chipModuleBGA),ball:0.600.75mmballcount:1001000ballpitch:1.27mmsubstrateThk:0.56mmbodyThk:1.561.73mmPKGThk:2.162.33mm10.FCBGA(FlipChipBGA)ball:0.600.75mmballcount:1002000ballpitch:1.01.27mmsubstrateThk:1.02.0mmbodyThk:3.0mmPKGThk:3.5mm,.,31,BGA封装的其他常见形式,HPBGA(HighPerformanceBGA)chiparrayBGATapeArrayBGATapesuperBGA以及其他的如:MicroBGA、ViperBGA,.,32,BGA封装系列形式,.,33,以上各封装形态之主要运用产品,.,34,MCM(MultiChipModule)多晶片模組,多晶片模組是將多個未封裝的裸晶片一起封裝於同一個封裝體內，如此可縮小系統的體積，並縮短晶片間的連接線路，因而成為改善系統效能的一大捷徑，多晶片模組的基本構想是盡量減少系統中晶元的間隙，其目的是縮短晶片間信號的延滯，縮小系統尺寸及減少外接的連線，而造就出高性能的元件。具有下列特性：1.封装延迟时间缩小，易于实现模块高速化。2.缩小整机/模块的封装尺寸和重量。3.系统可靠性大大提高。綜合上述特性，多晶片模組將成為未來攜帶式無線通訊系統的主流，隨著多媒體的發展，多晶片模組也將大量出現於工作站及筆記型電腦中。,.,35,MCM多晶片模組图示:,.,36,MCM多晶片模組系列图示:,.,37,SiP(SysteminPackage),Semiconductorindustrydemandsforhigherlevelsofintegration,lowercosts,andagrowingawarenessofcompletesystemconfigurationhavecontinuedtodriveSysteminPackage(SiP)solutions.SiP封装图示:,.,38,CSP(ChipScalePackage)芯片级封装,随着全球电子产品个性化、轻巧化的需求蔚为风潮，封装技术已进步到CSP(ChipSizePackage)。它减小了芯片封装外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封装尺寸就有多大。即封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍，IC面积只比晶粒（Die）大不超过1.4倍。CSP封装具有以下特点：1.满足了芯片I/O引脚不断增加的需要。2.芯片面积与封装面积之间的比值很小。3.极大地缩短延迟时间。CSP封装又可分为四类：1.LeadFrameType(传统导线架形式)2.RigidInterposerType(硬质内插板型)3.FlexibleInterposerType(软质内插板型)，4.WaferLevelPackage(晶圆尺寸封装)：,.,39,CSP封装所涉及之精密技术:FlipChip,FlipChip(覆晶):覆晶技術起源於1960年代，當時IBM開發出所謂之C4(ControlledCollapseChipConnection)技術，在I/Opad上沈積錫鉛球，而後將晶片翻轉、加熱，利用熔融的錫鉛球與基板相結合，並以此技術取代傳統打線接合(wirebonding)而應用於大型電腦組裝上。廣義的覆晶技術泛指將晶片翻轉後，以面朝下的方式透過金屬導體與基板進行接合。一般而言，金屬導體包含有金屬凸塊(metalbump)、捲帶接合(tape-automatedbonding)等，這其中以金屬凸塊技術最為成熟，亦被廣泛應用於量產之產品上。一般而言，由於成本與製程因素，使用覆晶接合之產品通可分為兩種形式，分別為較常使用於低I/O數IC之覆晶式組裝(flipchiponboard，FCOB)及主要使用於高I/O數IC的覆晶式構裝(flipchipinpackage，FCIP)，其中FCOB為直接晶片接合(directchipattachment；DCA)技術之一。,.,40,CSP封装所涉及之精密技术:bumping,.,41,CSP封装所涉及之精密技术之Areaarraybumping&Peripheralbumping,1、Peripheralbumping（周边长bump）：如上页流程所示，是指在裸芯片pad原位置上长bump，形成一矩形。此种长bump法一般比较容易实现。2、Areaarraybumping（阵列长bump）：如下图所示，是通过导线将原