电子科大微电子工艺(第十章)装配与封装.ppt

第十章 装配与封装,10.1 引言,装配与封装 将芯片在框架或基板上进行布置、固定及连接，通过腔体或者可塑性绝缘介质对芯片进行支撑、保护，用微细连接技术构成连接内部芯片和外部电子系统的一个物理结构。,保护芯片，避免由环境和传递引起损坏 为信号的输入和输出提供互连 芯片的物理支撑 散热,一、传统装配与封装,二、封装技术发展历程,三、封装的分类,结构,二维与三维,引脚插入型与表面贴装型,单边、双边、四边与底部引脚,微电子封装,材料,金属封装,陶瓷封装,塑料封装,性能,气密性封装,非气密性封装,金属、陶瓷、玻璃,塑料、陶瓷,1、器件与电路板连接方式,微电子封装分类方式,引脚插入型（PTH）,晶体管外形TO,单列直插式封装SIP,双列直插式封装DIP,S-DIP,SK-DIP,针栅阵列插入式封装PGA,1、器件与电路板连接方式（续）,微电子封装分类方式,表面贴装型（SMT）,小外形封装SOP,无引线陶瓷封装芯片载体LCCC,球栅阵列封装BGA,塑料无引线芯片载体PLCC,小外形晶体管SOT,四边引线扁平封装QFP,芯片尺寸大小封装CSP,玻璃（陶瓷）扁平封装FPG,2、封装引脚分布形态,微电子封装分类方式,单边引脚,单列直插式封装SIP,晶体管外形TO,Z型引脚直插式封装ZIP,2、封装引脚分布形态（续）,微电子封装分类方式,双边引脚,双列直插式封装DIP,小外形晶体管SOT,小外形封装SOP,2、封装引脚分布形态（续）,微电子封装分类方式,四边引脚,四边引线扁平封装QFP,塑料无引线芯片载体PLCC,无引线陶瓷封装芯片载体LCCC,2、封装引脚分布形态（续）,微电子封装分类方式,底部引脚,针栅阵列插入式封装PGA,球栅阵列封装BGA,3、封装平面和立体形式,微电子封装分类方式,二维（2D）封装,单芯片封装,多芯片封装,3、封装平面和立体形式（续）,微电子封装分类方式,三维（3D）封装,封装叠层POP,芯片叠层COC,引线键合芯片叠层,倒装芯片叠层,硅通孔芯片叠层,硅圆片叠层WOW,3、封装平面和立体形式（续）,微电子封装分类方式,三维（3D）封装（续）,硅圆片叠层WOW,在硅圆片中制作通孔，由通孔导体实现层间连接。,叠层后划片，形成小叠块，通过小叠块侧面布线，实现层间连接 。,4、封装的气密性,微电子封装分类方式,气密性封装,金属封装,无引线陶瓷封装芯片载体LCCC,陶瓷封装,陶瓷双列直插式封装CDIP,陶瓷四边引线扁平封装CQFP,陶瓷针栅阵列插入式封装CPGA,4、封装的气密性（续）,微电子封装分类方式,非气密性（塑料）封装,双列直插式封装DIP,小外形封装SOP,塑料无引线芯片载体PLCC,塑料四边引线扁平封装PQFP,塑料焊球阵列封装PBGA,四、封装层次,第一级封装: IC封装,在印刷电路板上固定的金属管脚,管脚,电极,五、封装产业概况,2012年国内十大封装测试企业,10.2 传统装配,一、背面减薄,硅片减薄到200500m的厚度； 薄硅片更容易划片； 薄硅片降低热阻，利于散热； 减少装配的热应力； 减小芯片尺寸，降低IC重量； 背面减薄后，有时会背注入，在背面再淀积金属。,减薄到5um的硅片,二、分片,硅片锯和被划硅片,三、装架,装片用的典型引线框架,环氧树脂粘贴：散热加银粉的导热树脂 共晶焊粘贴：散热更好 玻璃焊料粘贴：密封好,四、引线键合,从芯片压焊点引线框架的键合,芯片表面的压点和引线框架上或基座上的电极内端电连接的方法。,热压键合 超声键合 热超声球键合,几种常用键合引线特性比较,引线键合质量测试：目检和拉力测试。,10.3 先进的装配与封装,倒装芯片-Flip chip 球栅阵列-Ball grid array (BGA) 板上芯片-Chip on board (COB) 卷带式自动键合Tape automated bonding (TAB) 多芯片模块-Multichip modules (MCM) 芯片尺寸封装-Chip scale packaging (CSP) 圆片级封装-Wafer-level packaging,一、倒装芯片,芯片的有源面面向基座的粘贴封装技术。 优点：芯片器件到基座之间路径最短，适用于高速信号电连接；不使用引线框架或塑料管壳，重量轻和外型尺寸小。 焊料凸点工艺C4（可调整芯片支撑的工艺，Controlled collapse chip carrier）,二、球栅阵列,由陶瓷或塑料基座构成，基座具有焊料球面阵列，使用倒装芯片C4或引线键合技术将硅芯片粘附到基座的顶部。 高密度的BGA封装具有多达2400个管脚，焊球间距20mil。,三、板上芯片,环氧树脂 Epoxy 覆盖芯片,四、卷带式自动键合,五、多芯片模块,将几个芯片固定并连接在同一基座上的封装形式。 减小总