集成电路制造工艺 课件 第8章 组装工艺

集成电路制造工艺

--芯片组装工艺流程第八章组装工艺芯片组装工艺流程引线键合技术芯片封装技术本章要点第八章组装工艺芯片组装工艺流程引线键合技术芯片封装技术本章要点§8.1芯片组装工艺流程组装又称后道工序，是指将中测后的合格芯片从圆片上装配到管座上并进而封装成为实用性的单个元器件或集成电路。一.组装工艺的目的二.组装工艺的作用1.保护作用给芯片提供一个坚硬的外壳，提高器件或电路的机械强度2.电气传导给器件或电路提供适当的管脚，使内部电学功能转移到管脚上3.隔绝作用隔绝芯片与外界的接触，使它工作时不受或少受外界的影响4.提供散热封装可以给芯片提供一定的散热装置，防止芯片过热5.电磁屏蔽金属封装的器件或电路可以起到电磁屏蔽的作用减薄与划片贴片键合封装去飞边电镀切筋成型打印、成测包装出货三.组装工艺的流程四.减薄减薄的目的：在前道工序中，为减少硅片的碎裂和防止硅片翘曲，硅片不能太薄，但硅片厚了会带来如下的问题：硅片太厚不容易划片硅片太厚不容散热硅片太厚，体电阻增加，器件的饱和压降会增大所以在做封装前要对硅片进行减薄四.划片与裂片划片的目的：将具有数百个集成电路的管芯的圆片分割成许多单独的管芯以便装片。划片的方法：

金刚刀划片激光划片金刚砂轮划片

五.贴片（装片）贴片的目的：将镜检好的芯片放在基板（或引线框架）上的指定位置，并且粘结固定到基板（或引线框架）贴片的要求导热和导电性能好机械强度高，可靠性好化学稳定性好装配定位准确贴片的方法：贴片方式粘结方式技术要点技术优缺点共晶粘贴法金属共晶化合物：扩散预型片和芯片背面镀膜高温工艺、CTE失配严重，芯片易开裂焊接粘结法锡铅焊料，合金反应背面镀金或镍，焊盘淀积金属层导热好，工艺复杂，焊料易氧化导电胶粘结法环氧树脂（填充银），化学结合芯片不需预处理，粘结后固化处理，或热压结合热稳定性不好，吸潮形成空洞、开裂共晶粘贴法共晶粘贴法是利用金-硅合金，先将硅片置于已镀金膜的陶瓷基板芯片底座上，再加热到约425℃，借助金-硅共晶反应，液面的移动使硅逐渐扩散至金中形成紧密接合，从而完成芯片粘贴焊接粘贴法焊接粘贴在芯片背面淀积一定厚度的金或镍，用铅-锡合金制作的焊料将芯片很好的焊接在焊盘上。焊接条件：热氮气或能防止氧化的气氛，防止焊料的氧化和孔洞的形成。工艺特点：焊接粘贴法热传导性好导电胶粘贴（环氧树脂黏贴）

常用环氧、聚酰亚胺、酚醛以及有机树脂作粘贴剂。加金、银粉—导电胶；加氧化铝—绝缘胶。导电胶粘贴法操作简便，是塑料封装常用的芯片粘贴法，但缺点是热稳定性不好。它容易在高温时发生劣化及引发粘贴剂中有机物气体泄漏，使产品可靠性降低，因此不适用于高可靠度的封装。应用：环氧树脂粘贴牢固，有良好的传热和散热功能，广泛用于IC芯片的粘贴，尤其是MOS电路。装片与粘贴的质量控制常见的有以下质量问题：1.

芯片位置异常a.芯片倾斜b.芯片平移c.芯片旋转d.未和银膏对齐2.虚焊工艺规范选择不当清洁度差+-5°以下为合格品）+-0.35mm以下为合格者+-0.35mm以下为合格者+-5°以下为合格品六.键合键合的定义

将芯片焊区与电子封装外壳的I/O引线或基板上的金属布线焊区连接，实现芯片与封装结构的电路连接。打线键合技术（WBwirebonding)倒装芯片键合（FCBflipchipbonding)载带自动键合技术（TAB)键合的方式七.封装封装的定义在一定的温度、压力、时间条件下，在特定的封装模具中（根据封装外形所设计），用熔化的环氧塑封树脂把经过贴装、互连的芯片与引线框封装成为具有一定外形特征产品的过程。金属封装塑料封装陶瓷封装封装的方式金属封装坚固耐用，热阻小有良好的散热性能，有电磁屏蔽作用，但是缺点是成本高，重量重，体积大塑料封装重量轻，体积小，有利于微型化，节省大量的金属和合金，成本降低，适合于自动化生产，但机械性能差，导热能力弱，对电磁不能屏蔽，一般适用于民品。八.去飞边毛刺毛刺飞边是指封装过程中，塑封料树脂溢出、贴带毛边、引线毛刺等飞边毛刺现象。介质去毛刺飞边：通过研磨料和高压空气一起冲洗模块，研磨料在去除毛刺的同时，可将引脚表面擦毛，有助于后续上锡操作。溶剂去飞边毛刺和水去飞边毛刺：利用高压液体流冲击模块，利用溶剂的溶解性去除毛刺飞边，常用于很薄毛刺的去除。九.电镀采用电镀的方式在引脚上进行镀上一层保护性薄膜（焊锡），以增加引脚抗蚀性和可焊性。电镀之前要先将引脚清洗，然后将芯片引脚放入电镀槽进行电镀（焊锡），最后进行烘干即可。上焊锡方法除了电镀工艺外，还可以采用浸锡工艺。浸锡工艺流程为：去飞边、去油和氧化物、浸助焊剂、加热浸锡、清洗、烘干十.切筋成型切筋工艺，是指切除框架外引脚之间的堤坝（dambar）及在框架带上连在一起的地方；打弯工艺则是将引脚弯成一定的形状，以适合装配的需要。十一.打码打码是在封装模块顶部印上去不掉的、字迹清楚的字母和标识，包括制造商信息、国家、器件代码等，主要是为了便于识别和可跟踪。打码方法有多种，其中最常用的是印码（Print）方法：包括油墨印码和激光印码两种。

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--引线键合技术单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室第八章组装工艺芯片组装工艺流程引线键合技术芯片封装技术本章要点第八章组装工艺芯片组装工艺流程引线键合技术芯片封装技术本章要点§8.2引线键合技术一.定义和方法定义：打线键合技术是将细金线（或铜线）按照顺序打在芯片焊盘和封装基板的焊盘或引脚架上形成芯片互连的一种技术。方法：热压键合超声键合热超声球键合二.热压键合定义：利用加热和加压，使金属引线和管芯的金属层键合在一起，并将管芯的电极引线和管座相应的电极处引线连接起来。原理：由于金属丝和管芯上的铝层同时受热受压，接触面产生塑性形变，并破坏界面的愧疚化膜，使两者接触面接近原子引力范围，产生强烈吸引达到键合，同时金属引线和金属表面不平整，加压后高低不平处相互填充而产生强性嵌合作用，使两者紧密接触。原理：利用磁致伸缩换能器将超声波能量转换成机械振动，经变辐杆传给劈刀，劈刀在对金属施加压力的同时，带动金属在被焊接的金属表面迅速摩擦，金属表面产生塑性形变并破坏表面氧化层，使两个纯净清新的金属表面紧密接触，形成牢固的焊接。三.超声键合操作过程：将金丝穿过劈刀的毛细管用氢气火焰使金丝端部熔成金球利用超声键合法使金球与芯片上的电极区金属膜形成牢固的压焊点提升和移动劈刀压焊引线框架上的压焊点将引线折断四.热超声球键合五.键合质量分析1.外观检查检查键合的第一焊点及第二焊点是否符合质量要求2.推理拉力检测使用拉力计和推力计分辨检查键合的第一焊点和第二焊点的牢固性谢谢！集成电路制造工艺

--封装技术单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室第八章组装工艺芯片组装工艺流程引线键合技术芯片封装技术本章要点第八章组装工艺芯片组装工艺流程引线键合技术芯片封装技术本章要点§8.3封装技术分类材料金属封装塑料封装陶瓷封装组装方式通孔插装PHT表面安装SMT一.封装的分类带引线芯片载体PLCC和CLCC双列直插式封装针栅阵列封装方型扁平封装球栅阵列封装二.常见的封装形式直插式封装DIP(DualIn－linePackage)引脚数一般不超过100个。是Intel8位和16位处理芯片采用的封装方式，缓存芯片、BIOS芯片和早期的内存芯片也使用这种封装形式。它的引脚从两端引出，需要插入到专用的DIP芯片插座上。扁平封装QFP的封装形式最为普遍。其芯片引脚之间距离很小，引脚很细，很多大规模或超大集成电路都采用这种封装形式，引脚数量一般都在100个以上。Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板芯片采用这种封装形式。小外形封装小外形封装（SOP）是一种贴片的双列封装形式，引脚从封装两侧引出。现在有SOJ（J型引脚小外形封装）、TSOP（薄小外形封装）、VSOP（甚小外形封装）、SSOP（缩小型SOP）、TSSOP（薄的缩小型SOP）及SOT（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电路）等。与DIP封装相比，SOP封装的芯片体积大大减少栅格阵列封装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，以芯片为中心在四周围成2-5圈引脚。安装时，将芯片插入专用的PGA插座。球栅阵列封装简称BGA(BallGridArrayPackage)它算是第三代面矩阵式（AreaArray）IC封装技术。它在晶粒底部以阵列的方式布置许多锡球，用这些锡球代替传统的导线架，每个锡球就是一个引脚，锡球规则的排列在芯片底部，就形成了这种独特的封装结构BGA封装芯片尺寸封装封装后尺寸不超过原芯片的1.2倍或封装后面积不超过裸片面积的1.5倍。FCB和引线键合（WB）技术都可以用来对CSP封装器件进行引线键合。多芯片模块组装（MCM）是一种由两个或两个以上裸芯片或者芯片尺寸封装（CSP）的IC组装在一个基板上的模块，模块组成一个电子系统或子系统。基板可以是PCB、厚/薄膜陶瓷或带有互连图形的硅片

圆片级封装WLP

圆片级封装（WLP）是指管芯的外引出端制作及包封全在完成前工序后的硅圆片上完成，然后再分割成独立的器