第2章 封装工艺流程课件

1、第二章，IC集成电路芯片安装工艺流程，1，PPT学习交流，传统安装与安装，2，PPT学习交流，清洁设备，3，PPT学习交流，芯片安装技术工艺流程图，硅片的厚度，芯片安装，芯片互联互通，标记， 成型技术，4，PPT学习交流，2.2芯片的厚度和切割2.2.1芯片的厚度变薄的理由半导体IC集成电路用的4英寸硅片的厚度是520m，6英寸的厚度是670m。 这会给芯片的切割带来困难。 因此，电路层的制作完成后，需要使硅晶片的背面变薄，成为必要的厚度后进行切割，形成变薄的裸芯片。 5、PPT学习交流，减薄的工艺硅背面的技术主要有磨削、研磨、化学抛光干研磨、电化学蚀刻、湿蚀刻等离子体强化化学蚀刻、常压等离子

2、体蚀刻等，6、PPT学习交流，硅变薄、fii 7、7、PPPT学习交流，取下背面变薄的贴紧粘合录音带背面贴紧磨刀石芯片、De-Taping录音带，对从晶圆工厂商品发货的Wafer进行背面研磨，使晶圆变薄到封装所需的厚度(8) 对于磨刀石芯片，需要在“正面”(Active Area )粘贴录音带保护电路区域的同时研磨背面。 研磨后，去除录音带，测量厚度，8、PPT学习交流，2.2切割(切片)芯片，将变薄的芯片粘贴在带金属环的薄膜(蓝薄膜)上，送到切片机进行切割。 方式：手动操作(旧式切割机)自动切割机(搭载脉冲激光束或金刚石刀具)。 切割技术：采用DBG、DBT技术。 9、PPT学交流，切割后减

3、薄和减薄两种方法，DBG(dicing before grinding )在背面磨削前将硅片表面切成一定深度的切口再磨削。 DBT(dicing by thinning )在减薄前用机械或化学方法切出一定深度的切口，用磨削方法减薄到一定厚度后，用常压等离子体刻蚀技术去除残留加工量。 的双曲正切值。 这两种方法很好地避免或减少了薄硅片的弯曲和切割造成的边缘损伤，大大提高了芯片的耐芯片大头针性。1.0、PPT学习交流、切片、1.1、PPT学习交流、晶片切割、晶片装载、晶片切割、晶片清洗、saw刀片将整个晶片切割成一个独立的Dice， 之后的Die Attach等工序变得容易的Wafer Wash主

4、要是清洗Saw时产生的各种粉尘、清洗Wafer、1.2、PPT学习交流、光学检查，主要是在Wafer Saw之后用显微镜进行Wafer的外观检查芯片芯片大头针、1.3、PPT学习交流、2.3芯片粘贴、粘贴方式4种：共晶粘贴法(Au-Si合金)软钎焊法(Pb-Sn合金软钎焊)环氧树酯粘接(重点)玻璃胶粘贴法、芯片粘贴也称为芯片粘贴、1.4、PPT学习交流、支架、figure20.6、1.5、PPT学习交流、2.3.1共晶粘贴法、共晶反应是指在一定温度下，一定成分的液体在云同步中使两个一定成分的固相反应结晶. 金硅共晶(Au-Si )粘贴广泛应用于陶瓷封装。 利用金硅合金，在高温(363 )下共晶

5、融合反应粘贴固定IC芯片。 缺点：工艺温度高，生产效率低，不能适应高速自动生产。 仅适用于动力数据老虎钳。1.6、PPT学习交流，芯片接合Au-Si共晶薄板，在一般的工艺方法陶瓷电路板的芯片保持器中放置镀金膜-芯片-在热氮气氛中(防止氧化)加热，在粘贴表面摩擦(去除粘贴表面氧化层) -约425点进行金-硅反射、1.7、PPT学习交流，2.3.2焊锡粘贴法，另一种是利用合金反应进行芯片粘贴的方法。工艺：通过在芯片背面沉积一定厚度的Au或Ni，同时在焊盘上沉积Au-Pb-Ag和Cu的金属层，可以使用Pb-Sn合金焊料将芯片焊接在焊盘上。 优点：导热性好，适用于高功率去老虎钳封装。1.8、PPT学习

6、交流，2.3.3也称为导电胶贴法，环氧树酯粘合的优点：操作简单，低成本，被大量使用在塑料包装上的缺点：热安定性差，高温容易老化，可靠性差。 1.9、PPT学习交流、芯片粘接环氧树酯粘接、figure20.7、2.0、PPT学习交流、Die Attach芯片粘接、Write Epoxy点银膏、Die Attach芯片粘接、Epoxy Cure银膏硬化、Epoxy Storage :零下5.0度保管；Epoxy Aging :使用前恢复温度，去除气泡，epoxy writing :在l/f的Pad上涂抹银膏，2.1，PPT学习交流，伊拉斯特操作，2.2，PPT学习交流，Die Attach芯片粘合

7、，Epoxy Write:Coverage 75% die附着：位置0.05 mm；2.3、PPT学习交流、Epoxy Cure银膏硬化、银膏硬化： 175C、1小时； N2环境，抗氧化：Die Attach质量检查：芯片剪切力，2.4，PPT交流学习，导电膏粘贴法工艺和导电膏材料，涂抹粘贴剂，将芯片放在粘贴剂上的硬化处理。 硬化条件： 150(or 175 )、1h或(186，0.5 h ) 3种导电膏材料的配方：各向同性：可以在所有方向导电。 导电硅橡胶：可以隔离来自环境的解老虎钳，并且在防止水和蒸汽影响芯片的同时防止云同步受到电磁干扰。 各向异性现象导电聚合物：的电流仅在单向式中流动。

8、导电膏功能：(形成化学键，具有导电功能)，2.5，PPT学习交流，2.3.4玻璃胶粘贴法，与导电膏类似，玻璃胶也属于厚膜导体材料(后述)。 但是，发挥粘合作用的是低温玻璃料。 这是将发挥导电作用的金属粉(Ag、Ag-Pd、Au、Cu等)、低温玻璃料和有机溶剂混合而制成的糊状物。 因为是低成本的芯片粘贴材料，适合低成本的陶瓷封装。 优点：无缝隙，热安定性优良，低结应力和低湿气含量。2.6、PPT学习交流、2.7、PPT学习交流、2.4互联互通技术是微系统封装的基础技术和专有技术。 服务对象：芯片与芯片之间、芯片与封装基板之间、解老虎钳与基板之间的物理连接。 在芯片封装中，解老虎钳故障的约四分之一

9、三分之一是由芯片布线引起的。 因此，互联互通技术对去老虎钳性能的影响和可靠性的影响很重要。 2.8、PPT学习交流，合十礼引线接合、WB (录音带录音带自动接合)、TAB (倒装芯片接合、FCB )也称为C4， 常用的芯片互联互通技术有三种方法： 2.9，PPPT学习交流，合十礼引线接合技术是用金属细线连接半导体裸芯片(Die )焊盘与微电子封装的I/O引线或衬底上的金属布线焊盘(Pad )的技术。2.4.1合十礼丝焊技术、3.0、PPT学习交流，提供WB技术的作用反应历程，能量破坏被焊接表面的氧化层和污染物，使焊接区的金属产生塑性形变，合十礼丝与被焊接面紧贴，达到原子间引力的范围，界面间原子

10、扩散形成焊接点。 键合金丝焊盘的形状主要有楔形和球形，两个接合焊盘的形状可以相同也可以不同。3.1、PPT学习交流，有三种耦合方式：医学超声耦合(加医学超声)热压接(加热、加压)热医学超声耦合(又称金线球焊。 加热、加压、加医学超声)、3.2、PPT学习交流，进行合十礼引线接合、合十礼引线接合，用高纯度金线(Au )、铜线(Cu )或铝线(Al )将Pad和Lead接合在一起。 Pad是芯片上电路的外部接点，Lead是Lead框架上的连接点。 W/B是打包过程中最重要的过程。3.3、PPT学习交流，芯片压接至引线信息帧键合金丝，figure 20.9，3.4、PPT学习交流，1、医学超声焊接，

11、目前多采用铝合十礼键合金丝医学超声焊接法。利用超声波发生器产生的能量，通过磁致伸缩振膜式传感器，在超高频率磁场感应下，快速伸缩产生弹性振动，劈刀对相应振动的云同步施加一定的压力。 劈刀用两个力使合十礼和铝电极在常温下直接结合。 也称为楔压接。 3.5、PPT是交流、超声焊工序，figure 20.11，3.6、PPT是交流，2，热压接，原理：加热和加压使焊盘金属塑性形变，破坏金属焊盘界面的氧化层，使压接的合十礼层和焊盘金属接触面的原子达到原子引力的范围，通过原子间吸引力达到“接合”的目的缺点：合十礼变形过大，损伤，影响结合质量，使用范围有限。3.7、PPT学习交流、热压接、figure20.1

12、0、3.8、PPT学习交流、3、热超声焊、热压接和超声焊的混合技术。 采用加热、加压、医学超声。 工艺：在通过高压放电使合十礼的端部熔化为球的芯片焊盘上加热加压，施加医学超声，使接触面产生塑性形变，破坏界面的氧化膜使之活性化； 通过接触使两金属间扩散结合而形成球焊，即通过形成第一熔核和微细且复杂的三次元控制，使焊接头移动到封装底座引线的内引线端或基板上的焊盘，施加加热加压和医学超声，进行第二点的焊接，完成楔焊，第二个焊接点重复步骤，进行第2条、第3条.线的连接。3.9、PPT学习交流、热医学超声耦合、4.0、PPT学习交流、热医学超声耦合的特点，优点：可降低热压温度，提高键强度，有利于解老虎钳

13、可靠性的目前，90%的生产流水线采用热超声焊接技术的全自动金线球焊接、4.1、PPT学习交流、键合金丝示例、4.2、PPT学习交流、Wire Bond质量控制：Wire Pull、Stitch Pull (金线颈部和尾部) Wire Loop (金线弧高) Ball Thickness (金线球厚) Intermetallic (金属间化合物Size Thickness，4.3，PPT交流，合十礼引线接合拉伸试验，figure 20.13，4.4，PPT交流，合十礼引线接合的主要材料，金线：热压接，(热医学超声)用于金线球接合铝合十礼线，铝合金合十礼线：超声波熔接用； 铜：近年来，广泛用于IC

14、集成电路的互联互通。 具有铜比铝导电率高的铜线相对金线成本低，强度和刚性高，适合细间距结合的优点。4.5、PPT学习交流、键合金丝的关键技术，关键技术：温度控制、精密定位控制、工作参数设定。 应用对象：低密度布线封装(300接点)，4.6，PPT学习交流，键合金丝技术缺陷，多条引线并联产生邻近效应，电流分布不均匀，寄生现象电感量大，产生高超电势，引线细(直径25-125um )，传热性能差。4.7、PPT学习交流，2.4.2录音带载体自动焊接技术(TAB )、录音带载体自动配合技术是通过在135薄膜这样的柔性录音带载体上粘合金属片(像电影胶卷一样缠绕在录音带辊上，录音带宽度为8-70mm )。

15、 我在那个特定的位置打开窗户。 窗口是蚀刻了一定的印刷布线图案的金属箔片(0.035mm厚)。 导线列从窗口突出，与载体录音带相连，在载体录音带的端部有载体录音带用的齿轮孔。 当载体录音带辊旋转时，录音带载体以平缝机前进，使录音带上的窗正确地对准录音带下的芯片。 利用热冲压模具，将合十礼线列正确地接合在芯片上。 可知TAB技术与一般的导线技术不同。 后者的特征是一根，一根引线一根接一根地快速接合。 在TAB技术中，内部引线接合之后，进行以下工序。 电气测试，通电老化，外引线的接合，切断，最后进行封装工艺。 (这些个全部由职业录音带完成。 4.8、PPT学习交流，载体录音带自动键合技术(TAB

16、)的主要技术是载体录音带制造技术、面包车成型技术、引线压接技术、密封技术。TAB法适用于自动化生产线的大批量生产，可满足高效的高密度I/O和高速超大规模集成电路封装要求。 适用对象： I/O接点为500个以上。4.9、PPT学习交流、各种TAB封装、载流子录音带自动键合： TAB-Tape Automatic Bonding的特点：与Wire bonding相比封装高度小，采用单位面积可容纳更多引线的Cu箔引线、5.0、PPT学习交流，TAB技术常用引线技术的优点： (1)在高速电路中，通常的引线使用圆形引线，引线长，引线的射频波电流的趋肤效应增加电感量，引起信号传递延迟和失真是非常不利的。

17、TAB技术采用矩形截面导线，具有电感量小的优点。 (2)以往的引线工艺要求焊接面积为4mil2，而TAB工艺的内引线焊接面积仅为2mil2，能够提高I/O密度，适应巨型计算机和微处理器的世代更迭。 (3)在tab技术中通过使用铜线而不是铝线，改善去老虎钳的散热性能。 (4)在芯片最终安装之前，可以进行预测测试和通电退化。 由此，能够去除不良芯片，使其不流入下一个工序，能够节约成本，提高可靠性。 (5)在tab工艺中，合十礼层的焊接面低，减薄了去老虎钳。5.1、PPT有交流、1、基本技术录音带载体制备技术、TAB载体有多种形式，层数和组成部分：单层全金属、双层(聚酰亚胺和铜)、三层(聚酰亚胺、粘合层和铜)、双金属带载体等。 在载体录音带的制作中，一般采用光电微影技术铜箔法。5.2、PPT学习交流、铜箔双录音带、5.3、PPT学习交流、各种载体录音带制作、(1)单层结构载体录音带只是铜录音带，其上腐蚀引线样式和支撑结构。 方法是在铜录音带两侧涂抹结账台粉。 对欲蚀刻的部分进行曝光，蚀刻后保留引线图案。 在录音带中能够预先制作面包车芯片，这种情况下能够选择没有面包车芯片的芯片。 将载波录音带上的引脚列焊接在芯片的I/O焊盘上。 单层结构的缺点是所有的导线都连接到金属支撑台上，妨碍了录音带脱老虎钳的测试和通电老化。 (2)双重结构载体录音带双重结构载体录音带可通