IC封装产业介绍及常用封装方式简述(图文版)

1、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Wafer Manufacturing长晶切片倒角抛光Front End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CMP3封装作业之一般流程(QFP为例)Wafer back grindingWafer mountWafer saw & cleanDie attachEpoxy curePlasma cleanWire bondMoldingMarkingPost mold cureDeflash &

2、 TrimSolder platingForming&singulationFVIPacking4封装用原材料以及所需零组件塑胶材料塑胶材料: BT 树脂、树脂、Epoxy、PTFE、Polyimide、compound、 UBM、PSV、APPE、Solder mask、P.R焊焊 料料：95 Pb/5 Sn 、37 Pb/63 Sn (易熔易熔,183 )、No Lead Ally（Sn 3.9/Ag 0.6/Cu 5.5 ,235 ）、）、Low- Ally 金金 线线: Au bond、Ally bond Lead Frame: 由冲压模具制成由冲压模具制成Substrate:

3、 柔性基片柔性基片(tape)、迭层基片、复合基片、陶瓷基片、迭层基片、复合基片、陶瓷基片、 HiTCETM 陶瓷基片、带有陶瓷基片、带有BCBTM介质层的玻璃基片介质层的玻璃基片TAPE: Blue Tape、UV TapeHeat Sink : 散热片散热片 5封装用机台以及所涉及模具Polishing machine & CMPUV tape attach machineDicing machineUV irradiation machineTape remover machinePick & Place machinePackage machine锡炉冲切模具(F/T)

4、:trim & form塑封模具6封装趋势演进图封装类型全称盛行时期DIPDual in-line package80年代以前SOPSmall outline package80年代QFPQuad Flat Package19951997TABTape Automated bonding19951997COBChip on board19961998CSPChip scale package19982000Fc Flip-chip1999-2001MCMMulti chip model2000nowWLCSPWafer level CSP2000now7封装类型分类 IC封装的主要功能

5、 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chip size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(DualInline Package)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

6、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。 8DIP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 body thickness：155mil PKG thickness: 350mil Lead width: 18.1mil Lead pitch: 100mil DIP系列封装其他形式 PDIP（Plastic DIP）、CDIP（Ceramic DIP） SPDIP（Shrink plastic DIP）9二、SOP/SOJ小尺寸封装 1

7、980年代，SMT（Surface Mounting Technology）技术发起后，在SMT的生产形态中，SOP（Small Out-Line Package）/SOJ（ Small Out-Line J-Lead package）随之出现，引脚在IC两侧。SOP/SOJ封装形态之特点 1. SOP/SOJ is a lead frame based package with Gull wing form lead suitable for low pin count devices. 2. Body width ranges from 330 to 496 mils with pitch

8、 50 mils available. 3. Markets include consumer ( audio/ video/ entertainment ), telecom (pagers/ cordless phones), RF, CATV, telemetry, office appliances (fax/copiers/printers/PC peripherals) and automotive industries.10SOP (Small Out-Line Package)封装形态之图示body thickness:87106mil PKG thickness:104118

9、mil Lead width: 16 milLead pitch: 50 mil SOJ ( Small Out-Line J-Lead package)封装形态之图示body thickness:100 mil PKG thickness:130150mil Lead width: 1720 mil Lead pitch: 50 mil11SOP封装系列之其他形式 1.SSOP(Shrink SOP) body thickness：7090 mil PKG thickness: 80110mil Lead width: 1015 mil Lead pitch: 25 mil 2.TSOP(T

10、hin SOP) body thickness：1.0 mm PKG thickness: 1.2mm Lead width: 0.380.52 mm Lead pitch: 0.5 mm12 3.TSSOP(Thin Shrink SOP) body thickness：0.90 mm PKG thickness: 1.0mm Lead width:0.10.2mm Lead pitch: 0.40.65mm 4.TSOP() : Thin SOP 5.TSOP( ) : Thin SOP 6.QSOP : Quarter Size Outline Package 7.QVSOP : Qua

11、rter Size Very Small Outline Package13三、QFP方型扁平式封装和PFP扁平封装 QFP（Plastic Quad Flat Package）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100 256100 256。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（Plastic Fla

12、t Package）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 14QFP方型扁平式封装和PFP扁平封装图示 body thickness：2.8 mm PKG thickness: 3.3 mm Lead width: 0.180.35mm Lead pitch: 0.401.0 mm QFP封装系列之其他形式 1.LQFP(Low profile Q

13、FP)： body thickness：1.4mm PKG thickness: 1.6mm Lead width: 0.220.37mm Lead pitch: 0.400.80mm15 2.TQFP(Thin QFP): body thickness：1.0 mm PKG thickness: 1.2 mm Lead width: 0.180.37 mm Lead pitch: 0.400.80 mm3.DPH-QFP(Die Pad Heat Sink QFP) body thickness：2.8 mm PKG thickness: 3.3 mm Lead width: 0.20.3

14、mm Lead pitch: 0.5 mm16 4.DPH-LQFP(Die-pad Heat Sink Low-profile QFP) body thickness：1.4 mm PKG thickness: 1.6 mm Lead width: 0.22 mm Lead pitch: 0.5 mm5.DHS-QFP(Drop-in Heat sink QFP) body thickness：1.4 mm PKG thickness: 1.6 mm Lead width: 0.22 mm Lead pitch: 0.5 mm17 6.EDHS-QFP(Exposed Drop-in Hea

15、t sink QFP) body thickness：3.2 mm PKG thickness: 3.6 mm Lead width: 0.180.3 mm Lead pitch: 0.40.65 mm 7.E-Pad TQFP(Exposed-Pad TQFP) body thickness：1.0 mm PKG thickness: 1.2 mm Lead width: 0.22 mm Lead pitch: 0.50 mm18 8.VFPQFP(Very Fine Pitch QFP) 9.S2QFP(Spacer Stacked QFP) 11.Stacked E-PAD LQFP19

16、 10.MCM-LQFP(Multi-chip module Low-profile QFP) 12.PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier Package )20PGA插针网格阵列封装 PGA(Pin Grid Array Package)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(Zero Insertion Force Socket) 的CPU插座，专门用来满足PGA封装的

17、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、Pentium Pro均采用这种封装形式 21 PGA插针网格阵列封装之图示22BGA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“Cross Talk”现象，而且当IC的管脚数大于208 Pin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BG

18、A(Ball Grid Array Package)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。23BGA封装之基板:Substrate BGA是是IC封装封装的一的一种种方式，方式，是单是单一晶片或多晶片以打一晶片或多晶片以打线线接合接合(Wire Bonding)、卷带卷带式接合式接合(Tape Automated)或或覆覆晶式接合晶式接合(Flip Chi

19、p)的方式和基板上之的方式和基板上之导路导路相連接；而基板本相連接；而基板本身以身以Area Array陣列式分布的陣列式分布的锡锡凸凸块块作作为为IC元件向外元件向外连连接之端接之端点点，然而要完成，然而要完成BGA封装封装中晶片中晶片与与各球各球的连接的连接，須先安，須先安置连置连接接两两者的小型薄片，者的小型薄片，这个这个小型薄片就是小型薄片就是BGA基板，基板，BGA基板基板占封占封装装材料成本材料成本2/3，BGA基板在整基板在整个个BGA的封裝中的封裝中占占有有举足轻重举足轻重的地位。的地位。 BGA基板因使用材料不同可分为四大类基板因使用材料不同可分为四大类: 1.CBGA (C

20、eramic BGA) 2.PBGA (Plastic BGA) 3.TBGA (Tape BGA) 4.MBGA (Metal BGA)24BGA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（Cavity Down Plastic基板） ：指封装中央

21、有方型低陷的芯片区（又称空腔区）。251. PBGA(Pastic BGA) ball :0.550.75mm ball count:1001000 ball pitch: 1.01.7mm substrate Thk:0.56mm body Thk:1.561.73mm PKG Thk:2.162.33mm 2. LBGA(Low-profile BGA) ball :0.300.60mm ball count:1001000 ball pitch: 0.81.0mm substrate Thk:0.36mm body Thk:0.90mm PKG Thk:1.301.60mm263. LT

22、BGA(Low-profile Tape BGA) ball :0.45mm ball count:1001000 ball pitch: 0.80mm substrate Thk:0.1mm body Thk:0.80mm PKG Thk:1.20mm 4. TFBGA(Thin & Fine pitch BGA) ball :0.300.60mm ball count:1001000 ball pitch: 0.501.0mm substrate Thk:0.36mm body Thk:0.89mm PKG Thk:1.201.60mm275. TFTBGA(Thin &

23、Fine-pitch Tape BGA) ball :0.40mm ball count:1001000 ball pitch: 0.75mm substrate Thk:0.10mm body Thk:0.75mm PKG Thk:1.10mm 6. EDHSBGA(Exposed Drop-in Heat Sink BGA) ball :0.75mm ball count:1001000 ball pitch: 1.27mm substrate Thk:0.56mm body Thk:1.73mm PKG Thk:2.33mm286. STFBGA(Stacked Thin & F

24、ine-pitch BGA)ball :0.801.0mmball count:1001000ball pitch: 0.40mmsubstrate Thk:0.26mmbody Thk:0.96mmPKG Thk:1.40mm 7. CDTBGA(Cavity Down Tape BGA)ball :0.600.75mmball count:1001000ball pitch: 1.01.27mmsubstrate Thk:1.01.2mmbody Thk: 1.01.2mmPKG Thk:1.60mm298. L2BGA/EBGA(Laser laminate BGA/Enhanced B

25、GA) Laser laminate BGA/Enhanced BGA are cavity down,thermally enhanced BGA with laminated substrate .They are suitable for solutions for high power dissipation applications(6w). L2BGA with laser drilled via enhances circuitry EBGA uses BTlaminated with multiple layers at a very competitive cost. Sup

26、erior electrical performance is achieved by multiple metal layer laminate based construction. ball :0.600.75mm ball count:1001000 ball pitch: 1.01.27mm substrate Thk:1.01.2mm body Thk:1.01.2mm PKG Thk:1.60mm309. MCMBGA(Multi-chip Module BGA) ball :0.600.75mm ball count:1001000 ball pitch: 1.27mm sub

27、strate Thk:0.56mm body Thk:1.561.73mm PKG Thk:2.162.33mm 10. FCBGA(Flip Chip BGA) ball :0.600.75mm ball count:1002000 ball pitch: 1.01.27mm substrate Thk:1.02.0mm body Thk:3.0mm PKG Thk:3.5mm31BGA封装的其他常见形式 HPBGA(High Performance BGA) chip array BGA Tape Array BGA Tape super BGA 以及其他的如:Micro BGA、Vipe

28、r BGA32BGA封装系列形式33以上各封装形态之主要运用产品封裝方式封裝方式主要產品主要產品DIPFlash(Bios)、ROM、滑鼠滑鼠ICSOP/SOJDRAM、監視器監視器IC、消費性電消費性電子子ICPLCCFlash、EPROMQFP繪圖晶片、繪圖晶片、SRAM、網路卡網路卡ICBGA晶片組、晶片組、3D繪圖晶片繪圖晶片、MCU、MPU、RF、Portable Pro.34MCM(Multi Chip Module)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

29、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:36MCM多晶片模組系列图示:37SiP ( System in Package ) Semiconductor industry demands for higher levels of integration,

30、lower costs, and a growing awareness of complete system configuration hav econtinued to drive System in Package (SiP) solutions. SiP封装图示:38CSP(Chip Scale Package)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(Chip Size Package)。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。

31、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： 1.1.Lead Frame Type(Lead Frame Type(传统导线架形式传统导线架形式) ) 2. 2. Rigid Interposer Type(Rigid Interposer Type(硬质内插板型硬质内插板型) ) 3. 3. Flexible Interposer Type(Flexible Interposer Type(软质内插板型软质内插板型) )， 4. 4. Wafer Level Package(W

32、afer Level Package(晶圆尺寸封装晶圆尺寸封装) )： 39CSP封装所涉及之精密技术:Flip Chip Flip Chip(覆晶 ):覆晶技術起源於1960年代，當時IBM開發出所謂之C4 (Controlled Collapse Chip Connection)技術，在I/O pad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(wire bonding)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(metal bump)、捲帶接合(tap

33、e-automated bonding) 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(flip chip on board，FCOB)及主要使用於高I/O數IC的覆晶式構裝(flip chip in package，FCIP)，其中FCOB為直接晶片接合(direct chip attachment；DCA)技術之一。40CSP封装所涉及之精密技术:bumping41CSP封装所涉及之精密技术之Area array bumping & Peripheral bumping 1、 Peripheral