微电子封装技术重点

第一章绪论一、微电子封装技术的进展特点和趋势进展特点：I/O引脚数进展，引脚由四边引出向面阵列进展微电子封装向外表安装式封装〔SMP〕进展，以适合外表安装技术〔SMT〕从陶瓷封装向塑料封装进展IC芯片向先进展后道封装再进展芯片转移进展趋势：I/O引脚数将更多微电子封装应具有更高的电性能和热性能微电子封装将更轻、更薄、更小微电子封装将更便于安装、使用和返修微电子封装的牢靠性会更高微电子封装的性能价格比会跟高，而本钱却更低，到达物美价廉二、微电子封装技术的分级芯片互连级〔零级封装、一级封装〔多芯片组件、二级封装〔PWB或卡〕三级封装〔母板〕三、芯片粘接方式有哪几种Au—Si合金共熔法Pb—Sn合金片焊接法导电胶粘接法有机树脂基粘接法四、微电子封装的功能1、电源安排2、信号安排3、散热通道4、机械支撑5、环境保护其次章芯片互连技术一、引线键合的分类及特点1、热压焊压悍时芯片与焊头均要加热，简洁使焊区和焊丝形成氧化层。同时，由于芯片加热温度高，压焊时间一长，简洁损害芯片，也简洁在高温下形成异质金属影响器件的牢靠性和寿命2、超声焊焊接强度高于热压焊，不需加热可在常温下进展，因此对芯片性能无损害，可依据不同的需要随时调整超声键合能量，转变键合条件3、金丝球焊操作便利敏捷，而且焊点结实，压点面积大，又无方向性，故可实现微机掌握下的高速自动化焊接二、金丝球焊的主要原理三、引线键合的主要材料AuAlSi—AlCu—AlCu—Si—Al等四、载带自动焊〔TAB〕技术的特点及应用特点：TAB构造轻、薄、短、小TABWB大为减小I/O引脚数TABWB的小得多TABIC芯片进展筛选和测试，确保器件是优质芯片TABCu箔引线，导热和导电性能好，机械强度高TABWB高，可提高芯片牢靠性TAB使用标准化的卷轴长带，对芯片实行自动化多点一次焊接，同时安装和外引线焊接可实现自动化，从而提高电子产品的生产效率，降低生产本钱应用：TAB技术已不单能满足高I/OIC芯片的互连需求，而且以作为聚酰亚胺〔PI〕—粘接剂—Cu箔三层软引线载带的柔性引线，成为广泛应用于电子整机内部和系统互连的最正确方式。此外，在各类先进的微电子封装，如BGA、CSP//3D封装中，TAB技术都发挥着重要的作用五TAB技术的关键材料和关键技术TAB技术的关键材料包括基带材料、Cu箔引线材料和芯片凸点金属材料几局部TAB的关键技术主要包括三个局部：一是芯片凸点的制作技术，二是TAB载带的制作技术，三是载带引线与芯片凸点的内引线焊接技术和载带外引线的焊接技术六TAB载带引线的焊接技术TAB的内引线焊接技术1焊接过程对位焊接抬起芯片传送2、焊接条件主要有焊接温度、焊接压力和焊接时间确定3、焊接后的保护其方法是涂覆薄薄的一层环氧树脂TAB的外引线焊接技术供片冲压和焊接回位七、倒装焊〔FCB〕技术的优缺点优点：FCB的互连线格外短，互连产生的杂散电容、互连电阻和互连电感均比WBTAB小得多，更有用于高频、高速的电子产品应用FCB芯片安装互连占的基板面积小，因而芯片安装密度高FCBI//OLSI、VLSI芯片使用缺点芯片面朝下安装互连，给工艺操作带来肯定难度，焊点检查困难在芯片焊区一般要制作凸点，增加了芯片的制作工艺流程和本钱倒装焊同各材料间的匹配所产生的应力问题也需要很好的解决八、FCB的特点及应用I/O数和较低的本钱，以及可直接贴装HIC,PWB板,MCM等优越性九、芯片凸点的制作工艺主要有蒸发/溅射发、电镀法、化学镀法、机械打球法、激光法、置球和模板印刷法、移置法、叠层制作法和柔性凸点制作法等十、UBM的含义、构造和材料UBM：芯片凸点下多层金属化构造：粘附层—阻挡层—导电层材料：粘附层：Cr,Ti,Ni 阻挡层：Pt,W,Pd,Mo,Cu,Ni作用防止上面的凸点金属越过薄薄的粘附层与Al焊区形成脆性的中间金属化合物导电层：Au,Cu,Ni,Pb—Sn,In等FCB技术的牢靠性1FCB的牢靠性2、C4技术的牢靠性3FCB的牢靠性4FCB的牢靠性5FCB的牢靠性十二、C4技术的优点1、C4除了具有一般凸点芯片FCB扭曲等2、C4的芯片凸点使用高熔点的焊料，倒装焊再流时，C4凸点不变形3Pb—Sn焊料熔化再流时较高的外表张力会产生“自对准”效果，这就使对C4芯片倒装焊时的对准精度要求大为宽松十三、底冲胶的作用1、可以保护芯片免受环境如湿气、离子等污染，利于芯片在恶劣的环境下正常工作2、使芯片耐受机械振动和冲击3、削减芯片与基板间的热膨胀失配的影响，即可减小芯片凸点连接外地应力和应变4、避开芯片中心和四角的凸点连接处的应力和应变过于集中十四、各向同性、异性导电胶的互连原理同性导电胶：ACAICACA固化，这样，导电粒子挤压在凸点与焊区之间，使上下接触导电，而在XY平面个方向上导电粒子不连续，故不导电第三章插装元器件的封装技术一、插装元器件的分类按外形构造分：圆柱形外壳封装TO、矩形单列直插式封装SIP〕双列直插式封装DIP〕针珊阵列封装按材料分：金属封装、陶瓷封装和塑料封装二、DIP的封装工艺流程生瓷料制备——流延制膜——冲片、冲腔——冲孔，并填充金属化——金属化印刷——叠片、层压——热切——侧NiNi-Au——外壳检漏、电测试——IC芯片安装——引线键合——IC芯片检测——封盖——检漏——成品测试——打印、包装三、PGA的特点1、PGA的针引脚是呈珊阵排列的，I/O数可高达数百乃至上千个2、PGA是气密封的，所以牢靠性高3、制作工艺简单、本钱高四、金属外壳的主要原理工艺第四章外表安装元器件的封装技术一、SMD的优势与缺乏优势1、SMD的体积小、重量轻，所占基板的面积小，因而组装密度高2、SOP/PLCCDIP相比，具有优异的电性能3、适合自动化生产4、降低生产本钱5、能提高牢靠性6、更有利于环境保护缺乏1、元器件安装密度高，PWB上的功率密度高，简洁产生散热问题2、SMDPWBCTE不全都导致焊点处的裂纹以致开裂问题3、塑料件普遍存在吸潮问题二、SMD的分类SOT形按封装材料：玻璃二极管封装、塑料封装、陶瓷封装三、IC小外形封装〔SOP〕技术四、塑料有引脚片式载体〔PLCC〕封装技术五、陶瓷无引脚片式载体〔LCCC〕封装技术六、四边引脚扁平封装〔QFP)技术七、塑料封装吸潮的危害八、塑料封装吸潮开裂的机理塑封开裂过程分为水汽吸取聚蓄期、水汽蒸发膨胀期和开裂萌生扩张期九、塑料封装吸潮问题开裂的对策1、从封装构造上的改进增加抗开裂的力量2、对塑封器件进展适宜的烘烤是防止焊接时开裂的有效措施3、适宜的包装和良好的贮存条件是掌握塑封器件吸潮的必要手段第五章BGA和CSP的封装技术一、BGACSP封装技术的特点BGA：1、失效率低2、BGA1.27mm0.8mmSMT工艺设备3、提高了封装密度，改进了器件引脚数和本体尺寸的比例4、由于引脚是焊球，可明显改善共面性，大大的削减了共面失效5、BGAQFP那样存在引脚易变形问题6、BGA引脚很短，使信号路径短，减小了引脚电感和电容，改善了电性能7、焊球熔化时的外表张力具有明显的“自对准”效应，从而可大为削减安装、焊接的失效率8、BGA有利于散热9、BGAMCMMCM的高密度、高性能CSP1、体积小2、可容纳的引脚最多3、电性能良好4、散热性能优良二、PBGA的封装技术三、焊球连接缺陷1、桥连2、连接不充分3、空洞4、断开5、浸润性差6、形成焊料小球7、误对准四、PBGA安装件的焊点牢靠性试验1、热应力2、机械应力三点弯曲试验四点扭曲试验振动试验第六章多芯片组件〔MCM〕一、MCM的概念、分类与特性MCM原则上应具备以下条件4层以上的导体布线层封装效率〔芯片面积/基板面积〕大于20%封装壳体通常应有100个以上的I/O引脚从组装角度动身，将MCM定义为：两个或更多的集成电路裸芯片电连接与共用电路基板上，并利用它实现芯片间互连的组件MCM可分为五大类：1、MCM—LMCM2、MCM—C，厚膜或陶瓷多层布线基板制成的MCM3、MCM—DMCMMCMMCM的特性1、高速性能2、高密度性能3、高散热性能4、低本钱性能二、MCM的组装技术第七章一、对基板材料的要求1、电性能，高的电绝缘电阻，低的、全都的介电常数2、热性能，热稳定性好，热导电率高，各种材料热膨胀系数相近3、机械性能，孔隙度低，平坦性好，强度较高，弯度小4、化学性能，化学稳定性好，制作电阻或导体相容性好二、基板材料有哪几类1、氧化铝2、氮化铝3、有机多层基板材料4、共烧陶瓷基板材料5、硅基板材料6、金刚石三、低温共烧基板的制作技术混料——球磨——流延成膜——冲片、冲腔——检查、排序、对准——压层——切割成单体——排胶——烧结——测试——印刷顶层电阻或导体——烧结——测试、组装四、印制板的制作工艺第八章一、DCA的特点优点1、DCAFC是“封装”家族中最小的封装，实际上是近于无封装2、高I/O数的器件不得不承受面阵凸点排列的FC。而且，焊料凸点还有自对准效果，可在细小节距下实现高质量FCB3、FCFCB的组件牢靠性更高4、FCWBFC的电感格外低5、由于FC可直接在圆片上加工完成“封装FCB材料，从而降低了生产本钱6、FCFCB后可以在芯片反面直接加散热片，因此可以提高芯片的散热性能缺点1I/O引脚的FC，要对其进展筛选及测试一到达优质芯片〔KGD〕