集成电路封装

集成电路芯片片封装

钟晋超

0624103一、概念集成电路芯片封装是指利用膜技术及细微加工技术，将芯片及其他要素在框架或基板上布局、粘贴固定及连接，引出接线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。此概念为狭义的封装定义。更广义的封装是指封装工程，将封装体与基板连接固定，装配成完整的系统或电子设备，并确保整个系统综合性能的工程。将前面的两个定义结合起来构成广义的封装概念。二、集成电路封装的目的及作用

在于保护不受或少受外界环境影响，并为电路提供一个良好的工作条件，以使集成电路具有稳定、正常的功能。A、芯片封装实现的功能

1.传递电能2.传递电路信号3.提供散热途径4.结构保护与支持B、半导体集成电路封装的历程

IC封装历史始于30多年前。当时采用金属和陶瓷两大类封壳，凭其结实、可靠、散热好、功耗大、能承受严酷环境条件等优点，广泛满足从消费类电子产品到空间电子产品的需求。

但它们有诸多制约因素，即重量、成本、封装密度及引脚数。最早的金属壳是TO型，俗称“礼帽型”；陶瓷壳则是扁平长方形。到60年代末，四边有引线较大的封

条引线。随着硅技术的发展，芯片尺寸愈来愈大，相应地封装出现了。但大封壳占用PCB面积多，于是开发出引线陶瓷芯片载体（LCCC）。1976年～1977年间，它的变体即塑料有引线载体（PLCC）面世，且生存了约10年，其引脚数有16个～132个。

20世纪80年代中期开发出的四方型扁平封装（QFP）接替了PLCC。但这种结构仍占用太多的PCB面积，不适应进一步小型化的要求。因此，人们开始注意缩小芯片尺寸，相应的封装也要尽量小。1968年～1969年，菲利浦公司就开发出小外形封装（大约在20世纪60年代中期，仙童公司开发出塑料双列直插式封装（PDIP），有8SOP）。以后逐渐派生出J型引脚小外型封装（SOJ）、薄小外形封装（TSOP）、甚小外形封装（VSOP）、缩小型SOP（SSOP）、薄的缩小型SOP（TSSOP）及小外形晶体管（SOT）、小外型集成电路（SOIC）等。这样，IC的塑封壳有两大类：方型扁平型和小型外壳型。前者适

用于多引脚电路，后者适用于少引脚电路。

随着半导体工业的飞速发展，芯片的功能愈来愈强，需要的外引脚数也不断增加，即使把引线间距再缩小，其局限性也日渐突出，于是诞生了阵列式封装。

阵列式封装最早是针栅阵列（PGA），引脚为针式。将引脚形状变通为球形凸点，；球改为柱式就是柱栅阵列(CGA）。后来更有载带BGA(TBGA）、金属封装BGA(MBGA）、陶BGA(CBGA）、倒装焊BGA(FCBGA）、塑料BGA(PBGA）、增强型塑封BGA(EPBGA）、芯片尺寸BGA(D2BGA）、小型BGA(MiniBGA）、微小BGA(MicroBGA）及可控塌陷BGA(C2BGA)等。BGA成为当今最活跃的封装形式。

1992年日本富士通首先提出了芯片尺寸封装(CSP)概念。很快引起国际上的关注，它必将成为IC封装的一个重要热点。

另一种封装形式是贝尔实验室大约在1962年提出，由IBM付诸实现的带式载体封装（TCP）。

尽管已有这么多封装可供选择，但新的封装还会不断出现。另一方面，有不少封装设计师及工程师正在努力以去掉封装。当然，这绝非易事，封装将至少还得陪伴我们20年，直到真正实现芯片只在一个互连层上集成。

封装的发展进程：

1、结构方面:TO→DIP→LCC→QFP→BGA→CSP；

2、材料方面:金属→陶瓷→塑料；

3、引脚形状:长引线直插→短引线或无引线贴装→球状凸点；4、装配方式:通孔封装→表面安装→直接安装我国半导体封装名称及字母代码封装代号封装代号由4或5个部分组成:第一部分为字母,表示封装材料及结构形式;即上述封装名称;第二部分为阿拉伯数字,表示引出端数。第三部份用字母或数字组合,表示同类产品封装主要尺寸或形状的差异;第四部分由数字组成,表示封装次要尺寸差异;第五部分用字母组成,表示结构上的差异。各类封装代码示例集成电路晶片封装图示常见封装器件

封装制造流程简介WaferMount晶片装裱功能：将原材料晶片装裱上一层蓝膜，以后到定位

和保护的作用操作流程：1、确认随工单和WAFER信息（如产品型号，芯片数目和厚度.....）2、操作员根据工单上的DIEMASK确认装裱方向,并在蓝膜上注明方向3、技术员确认方向并在蓝膜上签名4、完成一个批次后填写信息到蓝膜和生产记录本上5、送到切割工序WaferSaw晶片切割功能：将一个晶片切割成一个个单独的单元格晶片以便能在后面的焊接工序能顺利地将晶片焊接到框架上操作流程：1.技术员根据LotSize分配到不同的机器2确认随工单和蓝膜上的信息3检查参数设置，开始Saw4每一片切割的前5刀要停机检查5每个批次切割的第一片要做正面和背面检查，并切割六到划痕宽度6填写生产记录本7送到2nd工序2ndOptical第二道检验功能：将一整片晶片切割成运用第二道外观检查废品标准，在显微镜下对切割后的晶片进行外观检查不良品做上标记，后面的工

序能够识别除来。操作流程：1确认工单和蓝膜信息2每台机器只能检查同一lot的芯片3待检查的芯片放在机器左上角4已检查的芯片放到机器右上角5填写生产记录本，通知QA检查芯片并在蓝膜上盖章6通知DA技术员紫外线光源芯片检验系统烤DieAttachiteahDAc焊片&EpoxyCure银浆烘DA功能：将切割以后的芯片用银浆粘接到框架上OVENENV功能：银浆在高温下才能固化操作流程：1.技术员安排机器和操作员2.操作员确认信息3.操作员随工要求领取银浆和框架4.技术员调机器，操作员准备送料蓝和料盒5.技术员完成调试6.操作员开始生产7.每个Lot抽检两片（生产的第一片和其他任意片）8.填写随工清单和DA生产记录本9.一个lot生产完后，进行烘烤10.填写烘烤的生产记录本11.将lot送到“WaitingforplasmailtagonmWp”货架上12.通知WB技术员

Plasma等离子清洗&Wirebonderod&金线焊接plasmalapms功能：清楚芯片表面微尘，有利WB焊线WB功能：按照客户装配要求，将金线焊接在指定的焊点上操作流程：1.技术员安排机器和操作员2.操作员确认随工单和lot信息3.做Plasma4.填写Plasma生产记录本5.将lot送到WB6.操作员确认随工单和lot信息7.操作员根据随工单信息准备焊线嘴，金线，料盒8.技术员SET-UP至OK，9.OP开始生产10.每个LOT抽检2片（生产的第一片和任意片）11.完成一个LOT，填写随工单和生产记录12.将lot送到3rd工作台，“Waitingfor3rdift3godnW”中段工艺流程（SLP）MOLD注模MOLD工序流程：1.从前段传送窗口取产品，并放在模机旁边指定的INPROCESS位置2.对照随工单检查实际的信息：包括前端焊接图、料盒号、进料方向、前工序是否完成，是否有QA盖章等。3.按照SOP（标准操作流程）生产完成后金色的料盒返回前段，模完后的产品用白色的料盒装4.每天测一次模温，清模后即做：SLP;175-185摄氏度|8point|chase,BGA:170-180摄氏度|8point|chase,TSSOP:175-185摄氏度|4point|chasetce4aohn5.外观检查和x-ray为6x|shift|mcsamplesizeilftscez6ahpmsxm|为1shot,,1ohts如果moldodml发现废品记于mappingiagnpmp上6.正确填写tcm书和随T单功能：将裸露的芯片部分用塑封料保护起来LASERMARK工序流程：1.上个工序将产品送到waitingformarking,该工序员工将产品放到inprocessiseronpc桌面2.对照随工单检查实际信息，尤其是随工单上打印字模指示和pin13.保证字模打印正确的方法：用lastersticker贴在假片上打印出字模，用jig检查打字是否在正确的位置，将lastersticker贴在随工单字模指示旁，并有技术员签注4.遵循SOP的要求开始生产5.准确填写TCM书和随工单6.完成后将LOT送到waitingforPMCitagonCwMP功能：在塑封体表面打印客户要求的字模PMC烘烤PMC工序流程：1.由TPOP将要PMC的产品装车并运送至PMC车间2.对照随工单检查来料信息，尤其是随工单上对于烘烤时间和温度的规定、还要保证前面的工序都已做完3.将magazine放在贴有号牌的格子中，随工单插入对应的小格子内，同时将对应号牌的夹子夹在carrier上4.完成后填写TCM书和随工单5.将产品送到电镀区域waitingforTP架子上功能：在注模与打印后，将产品放在烘烤箱里烘烤，要求在一定的温度和时间下进行，其作用：固化产品内部结构，消除产品内应力Plating电镀功能：在杠架上镀上一层锡，防止氧化、提高可焊性能Plating工序流程：1、对照随工单进行来料检查2、确认来料没问题后将产品送到上料站，上料站的员工将产品放到工料站，上料让的员工将产品放到工作台上对应的格子内，每个格子夹上号码的Carrier3、将空的Carrier和Magazine拿到下料站，两面三刀者必须对应不能分开4、按照SOP开始生产，产品完成后装入Magazine5、填写TCM书和随时工单6、将LOT送往“waitingforPABAnnealing退火功能：该工序让产品在高温状态下保持一段时间，消除镀层潜在的晶须问题Anealing式序流程：1对照随工单进行检查2确认来料没部下后将anazinge和产品一起放入AnnealingOven3填写TCM书各随工单4将LOT送往EOL区域“waitingforStripMountStripMount料片装裱功能：通过将料片贴到粘模上，并用金属固定，便于切割StripMount工序流程：1取出要Mount工序的产品，先确认随工单上信息和实物信息是否一致2确认离子风机是否入于工作状态3开始Mount产品，完成后的产Casserre中4填写TCM书和随工单5将产品送到WaitingforSawSingulation”SawSingulation切割功能：通过切割，使管子分离成独立的个体SawSingulation工序流程：1先检查随工单上的信息是否与实际信息一致2将产吕放到“InProcess”位置确保是当前要生立的LOT3填写相当信息TCM书上和随式单元上4按照SOP的要求开始生产，完成后填写相关信息在随工单上和TCM书上5将产品送到WaitingforUVcurePick&Place拣装功能：将切割后的产品从粘模上按顺序拾取下关入进指定容器PNP工序流程：1先检查随工单上的信息是否与实际一致2将产品放到“InProcess”是澌发前要生产的LOT3填写相关信息TCM书上和随工单上4按照SOP的要求开始生产，完成后填写相关信息在随工单元上和TCM书上5将产品送到“WaitingforFVI”FinalVisual外观检查FVI工序流程：1在接收到要检查的LOT以后首先对照随工单检查实际信息，尤其是打印字模2必须保证一个人检一个LOT3做好静电防护，保证静电手腕工作正常4利用废品标准在放在镜下进行外观检查其功能：在放大镜下对单个的产吕进观检查中段工艺流程（BGA）MOLD注模功能：将裸露的芯片部分用塑料封装起来LaserMark打印功能：根据客户要求，在塑料封面上打上指定标识

PMC烘烤功能：在注模与打印后，将产品放在烘箱烘烤，要求在一定温度和时间下进行，其作用是：固化产品内部结构，消除产品内应力Pre-ballP