混合集成电路高级工培训教程1课件

混合集成电路高级工培训教程职业名称：集成电路装调工（混合集成电路制造装调工）职业等级：初级、中级、高级、技师鉴定方式：理论知识考试：闭卷，90~120分钟技能操作考试：150~180分钟基本要求：职业道德：职业道德基本知识、职业守则基础知识：半导体基础知识一般电工知识混合集成电路基础知识劳动法知识产品质量法知识环境保护法知识职业道德身体力行企业文化：简单和谐的人际关系忠诚感恩的为人准则竞争进取的人生态度团结协作的团队精神对待工作：兢兢业业，精益求精，一丝不苟职业守则自觉遵守工艺卫生和工艺纪律工作热情、主动自觉遵守劳动纪律努力学习，不断提高理论水平和操作能力遵纪守法，不谋取私利敬业爱岗、实事求是电工基础知识电荷、电压、电流和电阻电荷：库仑(电压：伏特(V)电流：安培(A)电阻：欧姆(Ω)电阻计算公式：R=ρL/A或R=ρsL/W欧姆定律:V=I·RI=V/RR=V/I电工基础知识R2电路的串并联：串联：R=R1+R2

并联：

R=(R1R2)/(R1+R2)

混联：R1R2R1R2R1R2R3R=(R1R2)/(R1+R2)+R3混合集成电路的基础知识混合集成电路的定义：厚膜和薄膜工艺分类：制造工艺和组装工艺与印刷电路和集成电路的比较应用混合电路基片混合电路基片的功能：

外贴件的机械支撑互连线和膜电阻的基底器件散热的媒质对基片的要求：高绝缘电阻、低孔性、高纯度、高热导率、低膨胀系数、热稳定性、抗化学性、高光洁度、低翘度薄膜工艺沉积工艺真空蒸发：电阻加热法、瞬间蒸发、电子束蒸发溅射：直流溅射、射频溅射、反应溅射薄膜电阻：镍、氮化钽、陶瓷金属（一氧化硅和铬）光刻工艺：光刻材料：正性胶、负性胶刻蚀材料和工艺：湿法、干法多层厚膜印刷工艺流程厚膜印刷机厚膜用浆料功能相:对导体浆料由Pt,Pd,Ag,Au等构成。对电阻浆料由金属和金属的氧化物(RuO2,Bi2Ru2O7,Pd,Ag)构成，对介质浆料由陶瓷/玻璃(BaTiO3,glass)构成。粘接相:作用是将浆料保持在基片上，在高温烧结时他将膜层与陶瓷基片结合在一起。载体:由挥发性溶剂和非挥发性有机物（聚酯）构成，作为功能相和粘接相粉末的载体。溶剂在烘干时挥发掉，非挥发性有机物在烧结炉的烧掉区燃烧被气流从文氏管排风口排掉。

改性剂:少量的专利性添加剂。他控制杜邦浆料在加工前和加工后的性能。厚膜浆料的流变性触变性丝网印刷的参数设置丝网尺寸(inches)建议的脱网距离(mils)5X5

20-308X10

30-4012X1240-60

张力比较紧的新丝网用下限值，但是随着丝网张力下降，应逐渐加大脱网距离至上限值。下止点应超过基片上表面5-7mil。过多损网，过少印刷时膜厚不匀。印刷干膜厚度随丝网目数变化丝网目数线径(mils)典型干厚(μm)2002.1252001.6262501.4213251.116恰当的烧结炉设置炉子的空气决定炉子里需要多少空气

恰当地设置空气流量60分钟烧结的炉温曲线

30分钟烧结的炉温曲线恰当的烧结炉设置是高合格率稳定烧结的关键。主要是炉子的气氛和炉温曲线。BTU带式烧结炉厚膜烧成曲线

对烧结炉使用的空气的要求要想成功地烧结厚膜，在炉子里必须有足够量的清洁干燥的空气进气口应在屋顶上2-3米高的地方取得，要远离含污染物的排气口空气压缩机应采用无油空气压缩机。含油的压缩空气不利于厚膜烧结必须让压缩空气通过处理后再通进炉内。使气体的露点达到-30°C（在80-100psi时）。标准的冷却干燥器和加热干燥器结合使用可以达到这个露点值。活性炭有助于去除卤化物和硫化物型的污染。微米和亚微米滤波器可去除颗粒物质。

干燥器和过滤器要定期处理再生。恰当设置流量计关掉所有的流量计。将烧掉区（burnout）的空气流量。将烧结区（firing）的空气流量调到用上面的公式计算的数值的1.1~1.2倍。用轻薄的软纸检查在炉子的入口和出口都有气体向外流出。逐步加大文氏管(venturi)排气用的空气流量直到室内的空气刚好从炉子的入口和出口吸入。这将确保导入烧掉区和烧结区的压缩空气刚好从文氏排气管被全部排走。逐渐加大入口气帘（curtain）和出口气帘的流量计流量直到在炉子入口和出口都有气体向炉外流出。这可以防止室内脏空气进入炉内。对炉温曲线的要求

60MinuteProfile控制点标称公差范围

100C-100C55min+/-5min50-60min600C-600C31min+/-2min29-33min800C-800C19min+/-1min18-20min850C保温(时间)10min+/-0.5min9.5-10.5min850C保温(温度)850C+/-3C847C-853C300C-500C升温45C/min+/-10C/min35C-55C/min800C-600C降温30C/min+/-5min27C-33C/min700C-300C降温50C/min+/-10C/min40C-60C/min烧掉区温度500C+/-50C450C-550C温度曲线用K星或N型热电偶绑在炉带上测量。一般用N型热电偶，因为它重复使用时变化小。对炉温曲线的要求

30分钟曲线控制点标称公差范围100C-100C33min+/-3min30-36min600C-600C19min+/-1min18-20min800C-800C14min+/-1min13-15min850C保温(时间)10min+/-0.5min9.5-10.5min850C保温(温度)850C+/-3C847C-853C300C-500C升95C/min+/-10C/min85C-105C/min800C-600C降70C/min+/-10C/min60C-80C/min700C-300C降95C/min+/-10C/min85C-105C/min烧掉区温度500C+/-50C450C-550C

激光调阻的相关术语激光调阻机示意图电阻的探针测量技术探针卡两探针测量四探针测量调阻的切口类型调阻时的数字切割混合电路的组装工艺芯片和基片的贴装粘结剂贴装：环氧、聚酰亚胺、氰酸盐酯芯片和基片的贴装冶金贴装：电路互连线焊：0.7~2mil金丝或铝丝

热压线焊：225~270℃，球焊，楔形焊超声线焊：“冷焊”工艺，超声能，5~20mil热声线焊：150℃，超声能倒装焊电路互连（楔形焊）电路互连（球焊）电路互连（超声焊）电路互连（线焊焊点形状）电路互连（线焊点形状的好坏）电路互连（倒装焊）清洗的重要性在组装工作中的各阶段的清洗对确保高可靠性和高成品率是很重要的。由于沾污和不恰当的清洗所导致的混合电路问题包括：高的漏电流，电短路和开路，腐蚀，PIND试验失效，差的线焊性，线焊降级，盖板很难密封和金属迁移(成长金属须或枝状物)。防止电路沾污的途径两种途径防止电路不被沾污：第一是防止电路在制造时沾污。在操作时使用指套，真空摄子，在干燥氮气中存放部件，在层流工作台和净化间中组装产品，穿戴工作帽，工作服和工作鞋，这样可减少沾污，缓解清洗工艺。第二是选择有效的溶剂和工艺，在装配中或装配后的各工艺阶段清洗混合电路。污物的来源在混合电路中发现的污物可分为粒子、离子剩余物、无机剩余物、有机剩余物。污物的主要来源是通过操作。人的皮肤连续地散落出粒子，传播盐，氨的化合物和天然油。其他污物来自装配和操作时转移到电路上的工作人员的化妆品和衣服的磨损。这些污物有发油，洗手液，面奶，去臭剂，合成或天然纤维。清洗方法湿法清洗：溶剂：去离子水、氟利昂TF、异丙醇干法清洗：等离子清洗当低压气体遭受到如射频或微波频率下的高能输入时，气体通过与高能电子的碰撞，发生电离。结果产生的自由电子、未反应的气体、中性的和离子化的粒子的混合物被叫作等离子，它能十分有效地以物理和化学作用去除表面的沾污。清洗工艺选择基片清洗：原包装拆开后建议不清洗，仅用干燥氮气吹一下，获850℃烧一下。组装清洗：建议不使用超声-用氟利昂TF喷洗-将混合电路组装移至沸腾的氟利昂TF（117℃）的汽相区中-在汽相区中用氟利昂TF喷洗（混合电路应滞留在汽相区中约3分钟）-将混合电路组装从汽相区中移出，以竖直的位置晾干；如果在混合电路上还有粗的颗粒，可用异丙醇液流冲洗，接着用氟利昂TF漂洗，然后在氮气流中干燥。等离子清洗等离子清洗最广泛的应用是在线焊之前的混合电路的清洗准备。线焊焊盘的等离子清洗大大改善了热压焊的可焊性和焊接强度[30]。装配器件以后，将电路放到等离子室中，抽真空到0.05乇。然后回充氩气到0.175乇，该气体然后经受50~75W的RF能量3~5min。表7.8总结了用氧和氩进行等离子清洗的参数真空烘烤和密封最后的组装操作是真空烘烤和密封。这两个步骤对混合电路在可以遇到的任何不利环境中保证长期的可靠特性特别重要。真空焙烤是去掉吸附的湿气，而且对去除电路中其他挥发性材料的放气也有效，特别是从环氧粘结剂中挥发出来的气体。若在封装中不去掉这些气体，他们就会陷留在封装中，在以后会引起腐蚀或使电路性能降级。军标5000ppm水汽含量的要求。各种真空烘烤时间表在150℃氮气中24h，接着在150℃真空中1h在150℃真空中16~24h在135℃真空中4h在150℃真空中10h在100℃时氮气中焙烤3h在150℃氮气中焙烤72h，接着在150℃的真空中焙烤16h密封要求和方法密封：小于1×10-7atm·cc/s氦的非常低的漏气率的封装。冶金密封：锡焊密封：手焊、带式炉密封熔焊密封：平行缝焊、储能焊玻璃密封环氧密封平行缝焊机检漏试验粗检漏细检漏：氦质谱检漏仪光学检漏试验目的：确保对电路的预期寿命和电性能的要求得到满足。用于玩具、游戏或个人计算机的混合电路仅要求短时间的较低温度的老炼筛选和电测试就可以，而用于航空、航天、导弹的混合电路，除了长时间的高温老炼筛选和许多工艺过程控制试验以外，还要求做13种以上的筛选试验。试验可分为：电气(芯片和混合电路)、目检(内部和外部目检)、热/机械筛选试验。更进一步，试验可以分为非破坏性试验和破坏性试验。非破坏性试验对所有产品100%进行，而破坏性试验仅在质量鉴定或质量一致性检验时对一小部分抽样的样品进行。电测芯片电测：在混合电路生产中，为了得到高的初始成品率，对半导体芯片(IC、晶体管和二极管)预测试是很重要的。在混合电路装配过程中，应该尽可能早地识别出有缺点的芯片，并将它们替换。在流程中发生芯片损坏越晚(在混合电路中、子系统中、系统中，或更糟糕的是当送交到顾客手中后)，越难将其隔离和进行返修，代价也越高。然而，若在芯片装配前能够预测试，去掉卡边的或损坏的器件，混合电路一次性成品率将会增加，而且在以后发生失效的几率也会降低。

直流参数测试、脉冲测试和功能测试直流测试最常用于硅圆片测试。抽样封装后可以做脉冲测试和功能测试。

电测混合电路测试从手动到自动，有四种类型的设备，用于测试混合电路：1.一种小的定制的提供被测件与仪表架上的标准设备的接口(interface)的测试盒。2.一种用户自制的，带有内部信号源和电源，能提供“通过/通不过”测试数据的专用测试盒。3.一种插入了矩阵开关，提供被测件与进行测试寻址的微处理机的接口的测试卡。4.计算机控制的自动测试设备。高低温测试，PDA(允许损坏百分数），PDS（参数漂移筛选）封壳前目检在密封混合微电路前，应该进行目检。该检验借助于具有30~100倍放大能力的光学设备进行。目的是检查内部材料、结构和混合微电路的加工质量是否符合要求。检查是根据MIL-STD-883方法2017进行的。目检内容：有源芯片器件——集成电路、晶体管、二极管。无源片状元件——电容器、电阻器、电感器。基片缺陷——基片、金属化、对准、电阻器、电阻器调整。元器件往基片上的组装——焊接或环氧贴装，元器件取向。基片往底座上的贴装——焊接或环氧贴装、基片取向。线焊——球焊、楔形焊、新月形焊、梁式引线焊、网格焊、带焊。

连接器和穿通馈线。封装情况——外部材料、锈蚀情况。非破坏性筛选试验高温储存温度循环随机振动机械冲击恒加速（离心）密封性加电老炼X射线颗粒碰撞噪声检测（PIND）破坏性试验芯片剪力强度。线焊强度。引脚完好性。可焊性。盐雾。抗潮湿。破坏性物理分析（DPA）。内部水汽含量(水汽分析)。破坏性物理分析（DPA）破坏性物理分析是一种为了确定混合电路与适用的设计要求和工艺要求是否一致，对其拆封、试验和检验的过程。DPA试验的项目：外部目检。X射线。颗粒碰撞噪声检验(PIND)。密封性。内部水汽分析。内部目检。基线结构。键合强度。扫描电镜(SEM)。芯片剪力。封装内水汽含量分析MIL-STD-883方法10185000ppm在气密封装的混合电路或集成电路封装中，水汽的单独存在或与其他气体或离子沾污物一起存在，一直是高可靠系统制造者最关心的问题。已经有报道，水与离子或其他残余物之间的相互作用会腐蚀器件的金属化层和电连接，产生金属迁移，导致电气短路，产生高的漏电流，并在半导体器件中产生反向电流。湿度分析最广泛使用的仪器是一种由计算机控制的四极质谱分析仪。水汽含