PPT微电子封装技术讲义

1、封装技术，微电子，第一章：绪论第二章：微电子封装的分类第三章：微连接原理第四章：微连接技术第五章：封装部件和表面安装部件的封装技术第六章： BGA和CSP封装技术第七章：多芯片封装(MCM ) 商品目录， 第一章：绪论1.1概要1.1.1微电子封装的定义1.1.2电子封装的作用和重要性1.1.3封装过程1.2微电子技术相关知识1.2.1微电子技术促进封装的发展1.2.2微电子技术术语1.2 的分类1.2.5芯片制造的主要工艺1.2 .6半导体集成电路的特征1.3电子封装技术的水平1.3.1零级封装技术(芯片布线水平)1.3.2级封装技术1.3.3级封装技术1.3.4三级封装技术1.4国内外的微

2、电子封装1.1.1微电子封装的定义微电子封装的定义：封装是指用于安装半导体集成电路芯片的情况。 它不仅起到了芯片搭载、固定、密封、保护、增强电热性能的作用，还起到了芯片内部与外部电路之间的桥梁。 (科学的定义)“包装”一词在电子工程的历史上使用不太长。 在真空真空管时代，把真空管等器件安装在杆上构成电路的机器一般被称为“组装和组装”。 当时没有“包装”的概念。 狭义的安装技术可以定义为利用膜技术和微细连接技术，将半导体部件和其他构成要素配置、固定、连接到框架和基板上，引出连接端子，用塑性绝缘介质浇注固定，构成整体立体结构的技术。 (最基本的)广义的电子封装是指，将半导体和电子部件具有的电子、物

3、理的功能变成可以适用于设备和系统的形式，为人类社会提供服务的科学和技术。 (功能性)目前，中国计算机、数字电视、手机、数码相机等产品需求的集成电路芯片数量非常巨大，据产部软件和集成电路促进中心发布的2004年度中国集成电路企业发展情况和IP现状调查报告显示，中国拥有的巨大集成电路市场空间是海外的中国集成电路设计企业总数有460多家，仍然缺乏核心竞争力和市场手段。 1.1.2电子封装的作用和重要性，一般来说，电子封装在半导体集成电路和器件上具有四个功能。 (1)提供半导体芯片的机械支撑和环境保护；(2)接通半导体芯片的电流路径；(3)提供信号的输入/输出路径； 可以说电子封装直接影响集成电路和器

4、件的电、热、光和机械性能，也影响其可靠性和成本。 同时，电子封装对系统的小型化起着重要的作用。 因此，集成电路和器件要求电子封装具有优异的电性能、热性能、机械性能和光学性能。 需要高可靠性和低成本。 可以说在军事用电子零件和民生用消费类电路中，电子封装具有重要的地位。 电子包装不仅影响着信息产业和国民经济的发展，还影响着家庭的现代化。 电子封装的作用和地位非常重要。 发展信息产业，必须重视电子封装技术的重要性。 微电子封装技术要求，1、电源分配：微电子封装首先通过电源，给芯片和电路通电。 因为零件不同，所需电源也不同，所以适当地分配每个零件的电源，减少电源的不必要消耗是很重要的。 2、信号分配

5、：为了尽可能地减小电信号的延迟，布线时要尽量缩短信号线和芯片的布线路径和封装I/O引出的路径。对于高频信号，应该考虑到信号串扰，进行合理的信号分配布线和接地线分配。 3、机械支撑：微电子封装为芯片和其他部件提供了牢固可靠的机械支撑，能适应各种工作环境和条件的变化。 4、散热路径：各种微电子封装必须考虑器件、零件长期工作时，聚集的热量如何散发出来。 对于不同的封装结构和材料具有不同的散热效果、功耗大的微电子器件封装，考虑到附加的散热方式，保证系统在使用温度要求范围内正常工作。 5、环境保护：半导体器件和电路的许多参数以及器件的稳定性、可靠性与半导体表面的状态密切相关。 半导体器件和电路的制造过程

6、中的许多工艺也应对了半导体表面的问题。 制造半导体芯片后，在不被封装之前，总是受到周围环境的威胁。 在使用中，环境条件可能非常差，必须严格密封芯片，密封封装。 因此，微电子封装对芯片的环境保护作用特别重要。 1.1.3封装工艺，1 .封装前的晶片的准备(1)晶片研磨(2)背面镀金、切割，金刚石切割分离和刀片分离(1)金刚石切割法：金刚石切割法是第一代切割技术在该方法中，需要将晶片正确定位在精密的工作台上，用前端镶有金刚石的刀具横穿划线的中心。 切割机在晶片表面留下了浅的痕迹。 晶片通过加压的汽缸辊，芯片被分离。 当辊在晶片表面滚动时，晶片沿着划线离开。 当晶片超过一定厚度时，切割法的可靠性降低

7、。 封装的步骤主要有薄膜、薄片、切割、接合等。 (2)锯片法：厚晶片的出现使锯片法的发展成为划线技术的优先方法。 这个过程使用了两种技术，各种技术都用金刚石锯片通过芯片划线。 在薄晶片的情况下，刀片下降到在晶片表面形成深1/3的厚度浅的槽。 芯片分离的方法沿袭了切割法中所述的圆柱辊加压法。 第二种切割方法是用刀片将晶片完全用锯齿切成各个芯片。接合、薄片、切割、薄片、剥离薄膜、材料检查、清洗、贴薄膜、研磨、接合检查、模具、后烘焙、电镀、印字、弯筋、包装、质量检查、产品出租、切筋检查、切筋检查一般封装工艺的框图，具体的封装工艺流程如下：用高倍率显微镜检查具有图案矩阵的硅片/芯片的制造和搬运过程中发

8、生的缺陷。 来原料检查，在研磨前，在硅晶片表面贴上保护膜，为了在研磨中不损伤硅晶片表面的电路，在切割前除去该保护膜。 保鲜膜胶带附着使硅晶片的背面变薄，更薄，以满足封装工艺的要求。 砂轮芯片背面焊接在将硅片切断成各个芯片之前，用保护膜和金属框架固定。 粘贴晶片，将硅片切割成各个芯片，并对其进行检查，只有切割后通过检查的芯片才能进入下一个工序。切割Dicing、将切割后的芯片从切割薄膜上取下，放置在引线框或封装基板(或基底)带上。 芯片连接用金线连接芯片上的引线孔和框架焊盘上的引脚，使芯片可以连接到外部电路上。 结合Wire Bonding、模制零件的配线，保护零件不受外力的影响，同时增强零件的

9、物理特性，使其易于使用，模制芯片必须使模制材料硬化，使足够的硬度和强度能通过整个封装过程。 同时，使用铅和锡等电镀材料进行电镀，防止引线框生锈和其他污染。 模具模具根据客户的需要，使用不同的材料在封装表面打印标记，用于识别。 打印标记，去除引脚根部多馀的塑料薄膜和引脚的连接边，弯曲引脚。断筋弯曲Trimming片的消耗电力的增大要求封装的散热性能的提高，电源电压持续减少，导线接受电流的能力的提高和电源导线数的增加被要求。 为了提高单元整体的封装密度，适应单元整体的小型化需求，封装的高度也降低了。 也就是说，微电子技术的发展和整体市场的强烈需求，促进了微电子包装的数量和产值不断提高，技术不断发展

10、。 1.2.2微电子技术术语之一，晶片(wafer ) :多指单晶硅晶片，是用普通的硅色拉精制，最常用的半导体材料，根据其直径一般分为4英寸、6英寸、8英寸、12英寸等标准，最近现在以毫米来说，12英寸约为300毫米。 硅晶片越大，能在同一硅晶片上生产的IC越多，可以降低成本，硅晶片的直径越大，经济性能越优异。 但是，对材料技术和生产技术的要求更高。 我国和海外技术的差异约为23代。 芯片密度从SSI发展到ULSI的进步推动了更大尺寸的芯片的开发。 单独器件和SSI芯片的边长平均约为100mils(0.1英寸)，而ULSI芯片的边长在500mils(0.5英寸)以上。 PS被制作在被称为晶片的

11、薄的硅晶片上。 如果在圆形结晶上制作方形或长方形的芯片，则在晶片边缘残留不能使用的区域，如果芯片的尺寸变大，这些不能使用的区域也变大。 为了弥补这一损失，半导体行业采用了更大尺寸的晶片。 随着芯片尺寸的增大，在1960年直径1英寸的晶片被200毫米和300毫米(8英寸和2英寸)的晶片取代。 注：1mils=1/1000英寸金属直径的测定值。相同直径、芯片尺寸、完全芯片数，69，以下图是参考用的，具体的数量包括、12、40，典型的集成电路晶片包括从100到数百个芯片(也称为芯片，die )。 这个数字在几十年以内或者在此以下不会变化。 单片晶片上的芯片数和晶片尺寸同时很吝啬。 在100mm晶片上

12、制作0.2cm的正确尺寸的芯片数与在300mm晶片上制作0.2cm的芯片数相同。 极限情况下，一个芯片占有太阳能电池、半导体晶闸管、管等晶片芯片。 虽然一片晶片只能制作包括长5cm管的微流体分离器件和曲率半径大的光波导器件，但是在标准逻辑芯片和微机械压力传感器中，一片晶片可以制作数千个芯片。 2、测试芯片、用墨水点标记的芯片(无随机功能的芯片)、光刻对准标记、用墨水点标记的芯片(无边缘芯片功能的芯片)、芯片分离的划线、边缘芯片(直径100mm 直径小于150MM的晶片，必须在铸锭全长上沿一定的结晶方向磨削平面，结晶方向和掺杂型：直径更大的晶片，用边缘磨削缺口。 下图所示：第二，集成电路(IC

13、)集成电路：的半导体晶片通过平面工艺制造元件、器件和布线，并集成在基板表面、内部或上方的微细电路或系统。 “芯片”通常指封装的集成电路。 如果小费生产不了，我们盖房子的水平好像已经好了，但是建房子用的砖好像还不能生产，很辛苦，这个“砖”还很贵。 一般来说，“芯片”成本对电子产品整体成本影响最大。 三、光刻：用光技术在晶片上蚀刻电路，是IC生产的主要工艺手段。 四、前工序前工序：在IC制造过程中，硅锭切片、晶片光刻工艺(所谓的流程图)称为前工序，这是IC制造最关键的技术。 五、后工序后工序：晶片流片后，将其切割(切割)、密封等工序称为后工序。 六、线宽：集成电路制造工艺能达到的最小引线宽度。线宽

14、是IC工艺先进水平的主要指标，线宽越小集成度越高，在同一面积上集成更多电路单元。 其标准为初期的4000纳米、1000纳米、600纳米的现在的350nm、250nm、150nm、130nm等。 预计2001年将投入130纳米生产技术，2003年将投入90纳米生产技术，2005年将投入65纳米生产技术，45纳米生产技术将于2007年投入。 七、摩尔定律摩尔定律：芯片内的晶体管数每18个月翻倍。 年他还提出修正，芯片上集成的晶体管数量每两年翻一倍。 Intel创始人戈登摩(Gordon Moore )在年月，当时是仙童社电子工程师摩尔在电子杂志上发表文章，预言半导体芯片上集成的晶体管和电阻的数量每

15、年会倍增。 尽管这个技术进步的周期从最初预测的月延长到了这个月，“摩尔定律”还是有效的。 在过去40年里，摩尔定律在芯片设计发展中一直是正确的，其结果完全符合摩尔老师的预测。 当时，最复杂的计算机芯片只有64个晶体管，后来在奔腾iii处理器上，晶体管数量达到了2800万个。 目前，最先进的集成电路已经包含了亿个晶体管。 虽然经常讨论摩尔定律的适用时间，但是最新的关于IC比例缩小的预测并不准确： 1994年，0.1um过程被预测用于2007年。 可以使用1。 2V电压以1GHz频率工作的晶体管有3亿5千万个的微处理芯片日期有误，晶体管数量过多对速度非常不利。 1983年预测新千年末会出现16MB

16、的DRAM，但实际上256MB的DRAM已经可用了。 预言在1980年左右，光刻的线宽不能小于um。 1989年，1997年，光刻技术被预测能达到心境。 更普遍的观点是，光刻技术将在未来的10年内到达终点。 同样的预测今天也存在。 在1989年，同样认为从1993年开始作为栅极氧化层的二氧化硅会替换为高k值的介质，但是到2003年为止已经开发出了高k值的介质。 1984年，长期预测，2007年线宽预测为0.1um (乐观情况)和0。 5um (悲观的情况)。 八、洁净度：指集成电路技术现场应控制的空气净化程度。 净化间的分级：净化间按照1立方英尺允许的直径为0.5m以上的粒子数进行分级。 通常，等级被分类为100000。 例如，1000级无尘室可以每立方英尺包含1000个直径为0.5m以上的粒子。 集成电路的生产需要1级到1000级。 因此，确定无尘室等级的正确方法是x等级(粒子大小为Yum )、9、管脚数：芯片封装时的输入输出端子(IO )数。 也是集成电路的重要指标，1960年代是几十个，70年代初是数百人，80年代超过1000个，1999年达到了2000个，2003年达到了3000个水平。 (目前芯片价格可估计为1.052.05美分/引脚)，十、引脚切片引脚切片：芯片各引脚之间的距离。 芯片安装时引