集成电路芯片封装技术第2章ppt课件

1、第二章 封装工艺流程dreamtower1632.1.1 为什么要学习封装工艺流程 熟习封装工艺流程是认识封装技术的前提，是进展封装设计、制造和优化的根底。芯片封装和芯片制造不在同一工厂完成 它们能够在同一工厂不同的消费区、或不同的地域，甚至在不同的国家。许多工厂将消费好的芯片送到几千公里以外的地方去做封装。芯片普通在做成集成电路的硅片上进展测试。在测试中，先将有缺陷的芯片打上记号打一个黑色墨点，然后在自动拾片机上分辨出合格的芯片。第二章 封装工艺流程2.1.2 封装工艺流程概略 流程普通可以分成两个部分：在用塑料封装之前的工序称为前段工序，在成型之后的操作称为后段工序。成型工序是在净化环境中

2、进展的，由于转移成型操作中机械水压机和预成型品中的粉尘到达1000级以上空气中0.3m粉尘达1000个/m3以上。 如今大部分运用的封装资料都是高分子聚合物，即所谓的塑料封装。第二章 封装工艺流程概述硅片减薄芯片互连硅片切割芯片帖装成型技术打码去飞边毛刺上焊锡切筋成型芯片封装技术一级2.2 芯片切割 2.2.1、为什么要减薄 半导体集成电路用硅片4吋厚度为520m，6吋厚度为670m。这样就对芯片的切分带来困难。因此电路层制造完成后，需求对硅片反面进展减薄，使其到达所需求的厚度，然后再进展划片加工，构成一个个减薄的裸芯片。第二章 封装工艺流程2.2.2减薄工艺 硅片反面减技术主要有： 磨削、研

3、磨、化学抛光 干式抛光、电化学腐蚀、湿法腐蚀 等离子加强化学腐蚀、常压等离子腐蚀等第二章 封装工艺流程 减薄厚硅片粘在一个带有金属环或塑料框架的薄膜常称为蓝膜上，送到划片机进展划片。如今划片机都是自动的，机器上配备激光或金钢石的划片刀具。切割分部分划片不划究竟，留有残留厚度和完全分割划片。对于部分划片，用顶针顶力使芯片完全分别。划片时，边缘或多或少会存在微裂纹和凹槽这取决于刀具的刃度。这样会严重影响芯片的碎裂强度。2.2.2减薄工艺 先划片后减薄和减薄划片两种方法第二章 封装工艺流程 DBG(dicing before grinding) 在反面磨削之前，将硅片的正面切割出一定深度的切口，然后

4、再进展磨削。 DBT(dicing by thinning) 在减薄之前先用机械的或化学的方法切割出一定深度的切口，然后用磨削方法减薄到一定厚度后，采用常压等离子腐蚀技术去除掉剩余加工量。 这两种方法都很好地防止了或减少了减薄引起的硅片翘曲以及划片引起的边缘损害，大大加强了芯片的抗碎才干。芯片切割DBG法先划片后减薄第二章 封装工艺流程芯片贴装die mount/bonding/attachment)目的：实现芯片与底座chip carrier的衔接.要求：机械强度化学性能稳定导电、导热热匹配可操作性第二章 封装工艺流程2.3 芯片贴装 芯片贴装，也称芯片粘贴，是将芯片固定于封装基板或引脚架芯

5、片的承载座上的工艺过程。 第二章 封装工艺流程共晶粘贴法焊接粘贴法导电胶粘贴法玻璃胶粘贴法贴装方式2.3.1共晶粘贴法 普通工艺方法 陶瓷基板芯片座上镀金膜-将芯片放置在芯片座上-热氮气氛中防氧化加热并使粘贴外表产生摩擦去除粘贴外表氧化层-约425时出现金-硅反响液面，液面挪动时，硅逐渐分散至金中而构成严密结合。第二章 封装工艺流程 优点：金-硅共晶焊接机械强度高、热阻小、稳定性好、可靠性高,高温性能好，不脆化。 缺陷：消费效率低，不顺应高速自动化消费。2.3.1共晶粘贴法 预型片法，此方法适用于较大面积的芯片粘贴。优点是可以降低芯片粘贴时孔隙平整度不佳而呵斥的粘贴不完全的影响。第二章 封装工

6、艺流程2.3.2 焊接粘贴法 焊接粘贴法是利用合金反响进展芯片粘贴的方法。优点是热传导性好。普通工艺方法 将芯片反面淀积一定厚度的Au或Ni，同时在焊盘上淀积Au-Pd-Ag和Cu的金属层。然后利用合金焊料将芯片焊接在焊盘上。焊接工艺应在热氮气或能防止氧化的气氛中进展。 第二章 封装工艺流程所用资料 硬质焊料：金-硅、金-锡、金锗； 塑变应力高，抗疲劳抗潜变特性好 软质焊料：铅-锡、铅-锡-铟.2.3.3 导电胶粘贴法 导电胶是银粉与高分子聚合物环氧树脂的混合物。银粉起导电作用，而环氧树脂起粘接作用。第二章 封装工艺流程导电胶有三种配方：1各向同性资料，能沿一切方导游电。2导电硅橡胶，能起到使

7、器件与环境隔绝，防止水、汽对芯片的影响，同时还可以屏蔽电磁干扰。3各向异性导电聚合物，电流只能在一个方向流动。在倒装芯片封装中运用较多。无应力影响。三种导电胶的特点是：化学接合、具有导电功能。导电胶贴装工艺第二章 封装工艺流程膏状导电胶： 用针筒或注射器将粘贴剂涂布到芯片焊盘上不能太接近芯片外表，否那么会引起银迁移景象，然后用自动拾片机机械手将芯片准确地放置到焊盘的粘贴剂上，在一定温度下固化处置150 1小时或186半小时。固体薄膜： 将其切割成适宜的大小放置于芯片与基座之间，然后再进展热压接合。采用固体薄膜导电胶能自动化大规模消费。 导电胶粘贴法的缺陷是热稳定性不好，高温下会引起粘接可靠度下

8、降，因此不适宜于高可靠度封装。玻璃胶粘贴法 与导电胶类似，玻璃胶也属于厚膜导体资料后面我们将引见。不过起粘接作用的是低温玻璃粉。它是起导电作用的金属粉Ag、Ag-Pd、Au、Cu等与低温玻璃粉和有机溶剂混合，制成膏状。优点：所得芯片封装无空隙、热稳定性优良、低结合应力以及湿气含量低；缺陷：有机成分与溶剂必需除去，否那么危害可靠性。 第二章 封装工艺流程 在芯片粘贴时，用盖印、丝网印刷、点胶等方法将胶涂布于基板的芯片座中，再将芯片置放在玻璃胶之上，将基板加温到玻璃熔融温度以上即可完成粘贴。由于完成粘贴的温度要比导电胶高得多，所以它只适用于陶瓷封装中。在降温时要控制降温速度，否那么会呵斥应力破坏，

9、影响可靠度。2.4 芯片互连 芯片互连是将芯片焊区与电子封装外壳的I/O引线或基板上的金属焊区相衔接。 芯片互连常见的方法：第二章 封装工艺流程打线键合WB wire bonding倒装芯片键合(FCB flip chip bonding，C4)载带自动键合TAB tape automate bonding 这三种衔接技术对于不同的封装方式和集成电路芯片集成度的限制各有不同的运用范围。 打线键适宜用引脚数为3-257；载带自动键合的适用引脚数为12-600；倒装芯片键适宜用的引脚数为6-16000。可见C4适宜于高密度组装。2.4.1 打线键合技术第二章 封装工艺流程打线键合技术超声波键合Ul

10、trasonic Bonding ,U/S bonding热压键合Thermocompression Bonding T/C bonding热超声波键合Thermosonic Bonding,T/S bonding 提供能量破坏被焊外表的氧化层和污染物，使焊区金属产生塑性变形，使得引线与被焊面严密接触，到达原子间引力范围并导致界面间原子分散而构成焊合点。 引线键合键合接点外形主要有楔形和球形，两键合接点外形可以一样或不同。WB技术作用机理 球形键合 第一键合点 第二键合点 楔形键合 第一键合点 第二键合点 2.4.1 打线键合技术引见1超声波键合第二章 封装工艺流程优点： 键合点尺寸小，缭绕高

11、度低，适宜于键合点间距小、密度高的芯片衔接。缺陷： 一切的连线必需沿缭绕方向陈列这不能够，因此在连线过程中要不断改动芯片与封装基板的位置再进展第2根引线的键合。从而限制了打线速度。2.4.1 打线键合技术引见2热压键合第二章 封装工艺流程 先将金属线穿过毛细管状的键合工具称为瓷嘴或焊针，该工具是由碳化钨或氧化铝等耐高温资料制成；然后再电子点火或氢焰将金属线烧断并利用熔融金属的外表张力作用使线的末端灼烧成球直径约为金属线直径的2-3倍，键合工具再将金属球压至曾经预热到150-250的第一金属焊垫上进展球形键合。 此时球形键合点受压稍有变形，其目的 一是添加键合面积， 二是穿破外表氧化层，以构成严

12、密键合。球形键合完成后，键合工具升起并引导金属线至第二键合点上进展楔形接合不需烧成金属球，而是将金属线直接压到焊区上。 由于键合工具顶端是圆锥形的，所以得到的焊点通常为新月状。 由于热压焊是在高温下进展的，通常运用的金属线为金线抗氧化性强。为降低本钱有时也用铝线。铝线的2个焊接点是楔形的。缘由是铝线不易在线的末端灼烧成球。3热超声波键合 热超声波键合是热压键合与超声波键合的混合技术。在工艺过程中，先在金属线末端成球，再运用超声波脉冲进展金属线与金属接垫之间的接合。 此过程中接合工具不被加热，仅给接合的基板加热(温度维持在100-150)。其目的是抑制键合界面的金属间化合物类似于化学键，金属原子

13、的价电子构成键的生长，和降低基板高分子资料因高温产生形变。第二章 封装工艺流程 不同键合方法采用的键合资料也有所不同： 热压键合和金丝球键合主要选用金Au丝，超声键合那么主要采用铝Al丝和Si-Al丝Al-Mg-Si、Al-Cu等 键合金丝是指纯度约为99.99，线径为l850m的高纯金合金丝，为了添加机械强度，金丝中往往参与铍(Be)或铜。 WB线材及其可靠度打线键合技术(WB)影响要素： 金铝金属间化合物AuAl2或Au5Al2)是主因； 线材、键合点与金属间化合物之间的交互分散产生的孔洞； 其他，键合点金属化工艺与封装资料之间的反响，亦可生成金属间化合物。2.4.2 载带自动键合技术第二

14、章 封装工艺流程 载带自动健合技术是在类似于胶片的柔性载带粘结金属薄片，像电影胶片一样卷在一带卷上，载带宽度8-70mm。在其特定的位置上开出一个窗口。窗口为蚀刻出一定的印刷线路图形的金属箔片。 引线排从窗口伸出，并与载带相连，载带边上有供传输带用的齿轮孔。 当载带卷转动时，载带依托齿孔往前运动，使带上的窗口准确对准带下的芯片。再利用热压模将导线排准确键合到芯片上。可见TAB技术与普通的压丝引线技术不同。 后者的特点是将一根、一根的引线先后分立的快速的键合到搭接片上。TAB技术中内引线键合后还要作后道工序，包括电学测试、通电老化，外引线键合、切下，最后进展封装工艺。过去，TAB技术不受注重的缘

15、由：1TAB技术初始投资大；2开场时TAB工艺设备不易买到，而传统的引线工艺已得到充分的开展，且其消费设备也容易买到；3有关TAB技术资料和信息少。但是随着芯片信息容量及随之而来的引脚数的添加，传统的分立引线工艺显得力不从心。为降低引线本钱的需求，TAB技术越来越遭到人们的青睐，促使许多半导体厂家积极开发研讨。第二章 封装工艺流程TAB技术较之常用的引线工艺的优点：1TAB构造轻、薄、短、小，封装高度1mm2TAB电极尺寸、电极与焊区间距较之WB小3TAB包容I/O引脚数更多，安装密度高4TAB引线电阻、电容、电感小，有更好的电性能5可对裸芯片进展挑选和测试6采用Cu箔引线，导电导热好，机械强

16、度高7TAB键合点抗键合拉力比WB高3-10倍8TAB采用规范化卷轴长带，对芯片实行多点一次焊接，自动化程度高第二章 封装工艺流程TAB技术分类 TAB按其构造和外形可分为：Cu箔单层带、Cu-PI双层带、Cu-粘接剂-PI三层带和Cu-PI-Cu双金属带等四种。2.4.2 载带自动键合技术TAB技术的关键资料 基带资料：要求耐高温，与金属箔粘贴性好，热匹配性好，抗化学腐蚀性强，机械强度高，吸水率低。例如，聚酰亚胺PI、聚乙烯对本二甲酸脂PET和苯并环丁烯BCB TAB金属资料：要求导电性能好，强度高，延展性、外表平滑性良好，与各种基带粘贴结实，不易剥离，易于用光刻法制造出精细复杂的图形，易电

17、镀Au、Ni、Pb/Sn焊接资料，例如，Al、Cu。 芯片凸点金属资料：普通包括金属Au、Cu、Au/Sn、Pd/Sn。第二章 封装工艺流程2.4.2 载带自动键合技术TAB的关键技术 芯片凸点制造技术 TAB载带制造技术 载带引线与芯片凸点的内引线焊接和载带外引线焊接技术第二章 封装工艺流程2.4.2 载带自动键合技术 TAB的关键技术-芯片凸点制造技术第二章 封装工艺流程 IC芯片制造完成后其外表均镀有钝化维护层，厚度高于电路的键合点，因此必需在IC芯片的键合点上或TAB载带的内引线前端先长成键合凸块才干进展后续的键合，通常TAB载带技术也据此区分为凸块化载带与凸块化芯片TAB两大类。 凸

18、块式载带TAB；单层载带可配合铜箔引脚的刻蚀制成凸块，在双层与三层载带上，由于蚀刻的工艺容易致导带变形，而使未来键合发生对位错误，因此双层与三层载带较少运用于凸块载带TAB的键合。凸块式芯片TAB，先将金属凸块长成于IC芯片的铝键合点上，再与载带的内引脚键合。预先长成的凸块除了提供引脚所需求的金属化条件外，可防止引脚与IC芯片间能够发生短路，但制造长有凸块的芯片是TAB工艺最大的困难。2.4.2 载带自动键合技术 芯片凸点制造技术 凸点因外形不同可分为两种第二章 封装工艺流程 蘑菇状凸点普通用光刻胶做掩膜制造，电镀时，光刻胶以上凸点除了继续升高以外，还横向开展，凸点越来越高，横向也越来越大，所

19、以凸点外形像蘑菇。随着横向开展电镀电流密度的不均匀性使得最终得到的凸点顶部成凹形，且凸点的尺寸也难以控制。 直状凸点制造是运用厚膜抗腐蚀剂做掩膜，掩膜的厚度与要求的凸点高度一致，所以一直电流密度均匀，凸点的平面是平整的。金凸块制造的传统工艺金凸块制造的传统工艺: 第一步，对芯片进展清洁处置 第二步，经过真空溅散的方法，在芯片键合的上外表构成粘着层和阻挠层。粘着层提供IC芯片上的铝键合点与凸块间良好的键合力与低的接触电阻特性。常用的资料是Ti、Cr、和Al，这几种金属的与铝和氧化硅的粘着性很好。分散阻挠层的作用是阻止芯片上的铝与凸块资料之间的分散反响而构成金属间化合物。 金属层做好后、接着涂25

20、微米后的光刻胶，然后用电镀的方法制造金属凸块。凸块制造完成后在其顶面电镀一层25微米的金凸块金属不是金的情况，目的是起抗氧化作用。第二章 封装工艺流程第二章 封装工艺流程金凸块制造的传统工艺凸块转移技术 普通的凸块制造工艺流程，可以看出，它的制造工艺复杂，技术难度大，本钱高。因此改良凸块制造技术成为一项研讨的抢手课题。 日本Matsushita公司开发了凸块转移技术。 这种技术分2次键合： 第1次是将在玻璃基板上做成的凸块，转移到载带内引脚前端与芯片键合点相对应的位置。 第2次键合。在引脚前端有凸点的载带由专门的制造商提供，这样就防止了在芯片焊区制造凸点的费事，降低了消费本钱。第二章 封装工艺

21、流程第二章 封装工艺流程凸块转移技术2.4.2 载带自动键合技术第二章 封装工艺流程1单层构造载带 这仅为一铜带，其上腐蚀出引线图案以及支撑构造。方法是将光刻胶涂在铜带的两侧。将要刻蚀掉的部分曝光，腐蚀后留下引线图案。带上可事先制备出凸点，这种情况下可选用不带凸点的芯片。再将载带上的引线排与芯片的I/O键合点键合。单层构造的缺陷是全部引线与金属支撑架相衔接，妨碍了带上器件的测试检验和通电老化。2.4.2 载带自动键合技术第二章 封装工艺流程2双层构造载带 双层构造载带可用两种方法制造。用液体聚酰亚胺涂敷铜带1.4mil厚，1mil=25.4um，然后再枯燥处置。聚酰亚胺的厚度为2-3mil。将

22、聚酰亚胺进展光刻，然后窗口和齿孔用KOH或NaOH腐蚀出来，再用FeCl3铜标腐蚀液将铜带上所需图形腐蚀出来。2.4.2 载带自动键合技术第二章 封装工艺流程3三层构造载带 所用载带厚度为5mil，比双层带厚，因此更稳定。它的制造方法是：用粘接剂涂敷12或24英寸的Kapton带，再将带条分裂成TAB产品所需求的适宜宽度。窗口和齿孔用硬工具冲制而成。然后将铜带与Kapton带进展叠合处置，使铜带压合在齿孔机的Kapton。最后光刻铜带，构成引线排。三层构造的优点是胶带和铜之间有很高的结合强度，且绝缘性能好，吸湿性低。载带制造工艺实例Cu箔单层带 1冲制规范定位传送孔 2 Cu箔清洗 3Cu箔涂

23、光刻胶双面 4刻蚀构成Cu线图样 5导电图样Cu镀锡退火 载带引线与芯片凸点的内引线焊接和载带外引线焊接技术芯片上的凸点和载带制造完成后，接下来要进展引线的焊接，这又分内引线焊接和外引线焊接。内引线焊接是引线与芯片焊接，外引线焊接是将引线焊接到外壳或基板焊区。第二章 封装工艺流程TAB内引线焊接技术将载带引线图形指端与芯片焊接到一同的方法主要有热压焊合再流焊。当芯片凸点是 Au、Au/Ni、Cu/Au，而载带Cu箔引线也是镀这类凸点金属时，运用热压焊；而载带Cu箔引线镀层为Pb/Sn时，或者芯片凸点具有Pb/Sn，而载带Cu箔引线是上述硬金属时就要用热压再流焊。完全运用热压焊焊接温度高，热压再

24、流焊的温度低。这两种焊接方法都是运用自动或半就自动化的引线焊接机进展多点一次焊接的。主要工艺操作是对位、焊接、抬起、芯片传送4部分。第二章 封装工艺流程2.4.2 载带自动键合技术 内引线焊接第二章 封装工艺流程TAB内引线焊接技术,焊接程序 对位 给做成电路的晶圆片上的芯片进展测试，给坏芯片打上标志用划片机划片将划过片的大圆片晶圆片的反面有粘着层，经划片后仍呈大圆片状放置在焊接机的承片台上按设计程序将性能好的IC芯片置于载带引线图形下面，使载带引线图形对芯片凸点进展准确对位。 焊接 落下加热的热压焊头，加压一定时间，完成焊接。 抬起 抬起热压焊头，焊接机将压焊到载带上的IC芯片经过链轮步进卷

25、绕到卷轴上，同时下一个载带引线图形也步进到焊接对位的位置上。 芯片传送 供片系统按设定程序将下一个好的IC芯片移到新的载带引线图形下方进展对位，从而完成了程序化的完好的焊接过程。焊接工艺条件： 焊接温度T=450-500；焊接压力 P=50g；焊接时间t=0.5-1秒。此外，焊头的平行度、平整度要好，焊接时的倾斜度要适宜，否那么会影响焊接效果。凸点的高度和载带引线图形的厚度的一致性也会影响焊接质量。 完成内引脚键合与电性能测试后，芯片与内引脚面或整个IC芯片必需再涂上一层高分子胶资料维护引脚、凸块与芯片，以防止外界的压力、震动、水汽等要素呵斥破坏。封胶的资料 普通为环氧树脂(Epoxy)和硅橡

26、胶(Silicone)。环氧树脂用盖印或点胶的方法涂布，可覆盖整个芯片或仅涂布完成内引脚键合的芯片外表。在烘烤硬化时应留意加温条件，防止气泡和预应力的产生。第二章 封装工艺流程2.4.2 载带自动键合技术外引线焊接技术第二章 封装工艺流程 经过老化、挑选、测试的载带芯片可以用于各种集成电路。 对于微电子封装的引线框架或在消费线上衔接安装载带芯片的电子产品，可运用外引线压焊机将卷绕的载带芯片衔接进展外引线焊接，焊接时要及时运用切断安装，将每个焊点外沿处将引线和聚酰亚胺PI支撑框架以外的部分切断并焊接。parameterwirebondTABResistance0.38m 0.31m Induct

27、ance10nH 6.7nH Capacitance0.21pF 0.11pF 2.4.3 倒装芯片键合技术 倒装焊FCB，Flip Chip Bonding芯片，芯片正面朝下。借助于凸点与基板焊区直接焊接。这样就省略了互连线，由互连线产生的杂散电容和电感要比WB和TAB小得多，因此适宜于高频、高速电路和高密度组装的运用。 第二章 封装工艺流程第二章 封装工艺流程电子封装密度比较 倒装焊的典型例子是IBM公司的C4(Controlled-Collapse Chip Connection，可控塌陷芯片衔接)技术。C4技术的凸缘制备主要经过电子束蒸发、溅散等工艺，将UBM(Under Bump M

28、etallurgy) 堆积在芯片的铝焊盘上。UBM普通有三层，分别为铬/铬-铜50%-50%/铜。第二章 封装工艺流程凸点芯片的类型。在多层化金属上可用多种方法构成不同尺寸和高度要求的凸点金属，其分类可按凸点资料分类，也可按凸点构造外形进展分类。按凸点资料分类：Au凸点、Ni/Sn凸点、Cu凸点、Cu/Pb-Sn凸点In凸点Pb/Sn凸点(C4)按凸点构造分类：周边形、面阵形按凸点外形分类：蘑菇状、直状、球形、叠层第二章 封装工艺流程凸点芯片焊区多层金属化第二章 封装工艺流程凸点芯片的制造工艺蒸发/溅散凸点制造法电镀凸点制造法置球及模板印刷制造焊料凸点蒸发/溅散凸点制造法 这是早期常用的方法，

29、由于它与IC工艺兼容，工艺简单成熟。多层金属和凸点金属可以一次完成。 工艺流程： 制造掩模板-Si圆片安装制造好的掩模板-Si圆片光刻掩模孔-蒸发/溅射各金属层-蒸发/溅射凸点金属-去掩模板、去除光刻胶，剥离多余的金属层-构成凸点。 缺陷: 是构成的凸点大且低。假设构成一定高度的凸点需求的时间长，真空溅散设备应是多源多靶的，价钱贵。本钱高效率低，不适宜大批量消费。第二章 封装工艺流程蒸发UBM和凸点流程电镀凸点制造法 这是目前国际上普遍采用的方法，工艺成熟。加工过程少，工艺简单易行，适宜大批量制造各种类型的凸点。根本工序： Si3N4钝化，用激光烧毁不合格的芯片- 蒸发/溅散Ti-W-Au-涂

30、光刻胶-光刻电极窗口-腐蚀大面积Au-W-Ti-去胶，保管窗口多层电极-闪溅金属层Au-贴厚光刻胶膜-套刻出凸点窗口-电镀Au凸点-去除厚胶膜-腐蚀闪溅Au。第二章 封装工艺流程第二章 封装工艺流程第二章 封装工艺流程置球及模板印刷制造焊料凸点在IC的Al焊区上构成多层金属后，经过掩模板定位放置焊料球，然后在H2或N2气氛维护下在回流炉中再流。焊料在掩模板的限制下，以底层金属为基面收缩成半球状的焊料凸点。将置焊料球换成印制焊膏也可以制造焊料凸点。由于运用了助焊剂，构成凸点后要仔细去除焊剂残留物。工艺简单，本钱较低适用于大尺寸，焊料凸点模板的制造精度要求高第二章 封装工艺流程置球及模板印刷制造焊

31、料凸点工艺流程 钝化好的圆片- 覆盖并固定掩模板- 置Pb-Sn焊料球- H2或N2维护气氛下焊料球再流- 焊料冷却收球- 取下掩模板- Pb-Sn焊料芯片凸点构成-第二章 封装工艺流程第二章 封装工艺流程凸点芯片的FCB技术 制造的凸点芯片既可用于厚膜陶瓷基板上进展FCB又可在薄膜陶瓷基板上进展FCB,还可在PWB上直接将芯片FCB。这些基板既可以是单层的，也可以是多层的，而凸点芯片要倒装在基板上层的金属化焊区上。1FCB互连基板的金属焊区制造要使FCB芯片与各类基板互连到达一定的可靠性要求，关键是安装互连FCB芯片的基板顶层金属焊区要与芯片凸点一一对应，与凸点金属具有良好的压焊或焊料浸润特

32、性。薄膜陶瓷基板的金属化工艺：蒸发/溅射-光刻-电镀厚膜陶瓷基板的金属化工艺：印制烧结PCB金属化：线宽/间距约数百微米第二章 封装工艺流程凸点芯片的FCB技术 2FCB的工艺方法FCB的工艺方法主要有以下几种： 热压FCB法； 再流FCB法(C4)； 环氧树脂光固化FCB法； 各向异性导电胶粘接FCB法。第二章 封装工艺流程热压FCB法 运用倒装焊接机完成对各种凸点，如Au凸点、Ni-Al凸点、Cu-Pb-Sn凸点的FCB。 倒装焊接机是由光学摄像对位系统、检拾热压超声焊头、准确定位承片台及显示屏等组成的精细设备。 将欲FCB的基板放置在承片台上，用检拾焊头检拾带有凸点的芯片，面朝下对着基板

33、，一路光学摄像头对着凸点芯片面，一路光学摄像头对着基板上的焊区，分别进展调准对位，并显示在屏上。待调准对位到达要求的精度后，即可落下压焊头进展压焊。压焊头可加热，并带有超声，同时承片台也对基板加热，在加热、加压、超声到设定的时间后就完成一切凸点与基板焊区的焊接。 FCB与基板的平行度非常重要，假设它们不平行，焊接后的凸点形变将有大有小，致使拉力强度也有高有低，有的焊点能够达不到运用要求。第二章 封装工艺流程再流FCB法 这种焊接方法专对各类Pb-Sn焊料凸点进展再流焊接，俗称再流焊接法。这种FCB技术最早来源于于美国IBM公司，又称C4技术，即可控塌陷芯片衔接。C4技术倒装焊的特点是：1不但可

34、与光滑平整的陶瓷/硅基板金属焊区互连，还能与PWB上的金属焊区互连。2C4的芯片凸点运用高熔点的焊料如90%Pb-10%Sn,而PWB上的焊区运用低熔点的常规37%Pb-63%Sn焊料，倒装焊再流时，C4凸点不变形，只需低熔点的焊料熔化，这就可以弥补PWB基板的缺陷如凹凸扭曲等产生焊接不均匀问题。3倒装焊时Pb-Sn焊料熔化再流时较高的外表张力会产生“自对准效果，这就使C4芯片倒装焊时对准精度要求大为宽松。第二章 封装工艺流程再流FCB法 第二章 封装工艺流程环氧树脂光固化倒装焊法 这是一种微凸点FCB法。日本曾用这种方法对6mm6mm芯片胜利进展倒装焊，Au凸点仅为5m5m，节距只需10m，

35、载有2320个微凸点。与普通倒装焊截然不同的是，这里利用光敏树脂光固化时产生的收缩力将凸点与基板上谨慎焊区结实地互连在一同，不是“焊接，而是“机械接触。第二章 封装工艺流程各向异性导电胶Anisotropic Conductive Adhesive 在大量的液晶显示器(LCD)与IC芯片衔接的运用中，典型的是运用各向异性导电胶薄膜ACAF将TAB的外引线焊接OLB到玻璃显示板的焊区上，但最小外引脚焊接OLB outer lead bonding的节距为70m。而运用各向异性导电胶(ACA)可以直接倒装焊再玻璃基板上，称为玻璃上芯片(COG)技术。第二章 封装工艺流程各向异性导电胶 ACA有热固

36、型、热塑型和紫外光(UV)固化型几种，而以UV型最正确，热固型次之。 UV型的固化速度快，无温度梯度，故芯片和基板均不需加热，因此不需思索由UV照射固化产生的微弱热量引起的热不匹配问题。 UV的光强可在1500mW/cm2以上，光强越强，固化时间越短。普通照射数秒后，让ACA到达“交联，这时可去除压力，继续光照，方可到达完全固化。光照时需加压，100m100m的凸点面积，需加压0.5N/凸点以上。第二章 封装工艺流程为了制造更小、精度更高的LCD，就要不断减少IC芯片的凸点尺寸、凸点节距或倒装焊节距。例如小于50m凸点尺寸或节距，这样运用ACA常规倒装焊方法，将使横向短路的能够性随之添加。为了

37、消除这种不良影响，运用ACA倒装焊方法要加以改良，其中设置尖峰状的绝缘介质坝就是一种有效的方法。第二章 封装工艺流程各类倒装焊工艺方法的比较倒装焊接后的芯片下填充 倒装焊后，在芯片与基板间填充环氧树脂，不但可以维护芯片免受环境如湿汽、离子等污染，利于芯片在恶劣环境下正常任务，而且可以使芯片耐受机械振动和冲击。特别是填充树脂后可以减少芯片与基板尤其PWB间膨胀失配的影响，即可减小芯片凸点衔接处的应力和应变。第二章 封装工艺流程倒装焊芯片下填充环氧树脂填料要求 应小于倒装焊芯片与基板间的间隙，以到达芯片下各处完全填充覆盖。填料应无挥发性，由于挥发能使芯片下产生间隙，从而导致机械失效。应尽能够减小乃

38、至消除失配应力，填料与倒装芯片凸点衔接处的z方向CTE(Coefficient of Thermal Expansion 热膨胀系数)应大致匹配。为防止PWB产生形变，填料的固化温度要低一些。要到达耐热循环冲击的可靠性，填料应有高的玻璃转化温度。对于存储器等敏感器件，填充放射性低的填料至关重要。填料的粒子尺寸在填充温度操作条件下的填料粘滞性要低，流动性要好，即填料的粘滞性应随着温度的提高而降低。为使倒装焊互连具有较小的应力，填料应具有较高的弹性模量和弯曲强度。在高温高湿环境条件下，填料的绝缘电阻要高，即要求杂质离子Cl-、Na、K等数量要低。填料抗各种化学腐蚀的才干要强。第二章 封装工艺流程填

39、料的填充方法 实践填充时，将倒芯片和基板加热到70-75，利用加有填料、外形好像“L的注射器，沿着芯片的边缘双向注射填料。 由于毛细管虹吸作用，填料被吸入，并向芯片-基板的中心流动。一个12.7mm见方的芯片，10分钟可完全充溢缝隙，用料大约0.03ml。 填充后要对环氧树脂进展固化。可在烘箱中分段升温，待到达固化温度后，保温3-4小时，即可到达完全固化。第二章 封装工艺流程2.5 成型技术 芯片互连完成之后就到了塑料封装的步骤，即将芯片与引线框架包装起来。这种成型技术有金属封装、塑料封装、陶瓷封装等，但从本钱的角度和其它方面综合思索，塑料封装是最为常用的封装方式，它占据90%左右的市场。第二

40、章 封装工艺流程2.5 成型技术1、塑料封装的种类和资料 塑料封装的成型技术有多种，包括转移成型技术Transfer Molding、放射成型技术Inject Molding、预成型技术Premolding等，但最主要的是转移成型技术。转移成型运用的资料普通为热固性聚合物Thermosetting Polymer。 热固性聚合物是指低温时聚合物是塑性的或流动的，但将其加热到一定温度时，即发生所谓的交联反响Cross-inking，构成刚性固体。假设继续加热，那么聚合物只能变软而不能够熔化、流动。第二章 封装工艺流程2.5 成型技术2、转移成型工艺流程 将已贴装芯片并完成引线键合的框架带置于模具

41、中; 将塑封的预成型块在预热炉中加热预热温度在90-95之间，然后放入转移成型机的转移罐中。 在转移成型压力下，塑封料被挤压到浇道中，经过浇口注入模腔整个过程中，模具温度坚持在170-175 塑封料在模具中固化，经过一段时间的保压，使模块到达一定的硬度，然后用顶杆顶出模块，就完成成型过程。第二章 封装工艺流程2.5 成型技术3、转移成型设备 在自动化消费设备中，产品的预热、模具的加热和转移成型操作都在同一台设备中完成，并由计算机实施控制。也就是说预热、框架带的放置、模具放置等工序都可以到达完全自动化。第二章 封装工艺流程转移成型技术设备预加热器压机模具和固化炉转移成型技术的优缺陷技术和设备成熟

42、，工艺周期短，本钱低，几乎没有后整理，适宜于大批量消费塑封料的利用率不高，运用规范的框架资料，不利于运用到较先进的封装技术，对于高密度封装有限制2.6 去飞边毛刺 在塑料封装中的塑封料树脂溢出、贴带毛边、引线毛刺等统称为飞边毛刺景象。例如，塑封料只在模块外的框架上构成薄薄的一层，面积也很小，通常称为树脂溢出。假设渗出部分较多、较厚，那么称为毛刺或是飞边毛刺。它会给后续工序如切筋成型带来费事，甚至会损坏机器。第二章 封装工艺流程2.6 去飞边毛刺去飞边毛刺主要工序第二章 封装工艺流程介质去飞边毛刺溶剂去飞边毛刺 用介质去飞边毛刺时，是将研磨料如颗粒状的塑料球与高压空气一同冲洗模块。在去飞边毛刺过程中，介质会将框架引脚的外表细微擦磨，这将有助于焊料和金属框架的粘连。水去飞边毛刺 用水去飞边毛刺工艺是利用高压的水流来冲击模块，有时也会将研磨料与高压水流一同运用。用溶剂来去飞边毛刺通常只适用于很薄的毛刺。溶剂包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)或双甲基呋喃DMF。2.7 上焊锡 封装后要对框架外引线进展上焊锡处置，目的是在框架引脚上做维护层和添加其可焊性。上焊锡可用二种方法，电镀和浸锡。电镀工序： 清洗-在电镀槽中进展电镀-冲洗-吹干-烘干在烘箱中浸锡工序： 去飞边-去油-去氧化物-浸助焊剂-热浸锡熔融焊锡，Sn/Pb=63/67-清洗-烘干二种方法比较： 浸锡容易引起镀层不均匀，中间厚，边上