集成电路芯片封装技术第二章封装工艺流程

1、第二章 封装工艺流程,前课回顾,1.微电子封装技术发展的驱动力有哪些方面？,2.微电子封装技术发展对封装的要求体现在哪里？,IC发展+电子整机发展+市场驱动=微电子技术产业,封装工艺流程概述,主要内容,芯片切割,芯片贴装,芯片互连,成型技术,去飞边毛刺,上焊锡,切筋成型与打码,封装工艺流程概述,芯片封装始于IC晶圆完成之后，包括IC晶圆的粘片固化、互连、成型固化、切筋成形、引线电镀、打码等主要过程。,封装工艺流程,IC芯片获得通常需经过两个过程： IC制造和芯片封装 其中，IC制造属于集成电路制造工艺领域，通常两过程在不同的企业或地区进行：分工协作国际化增强。 芯片测试常在IC制造工艺线上进行

2、，并将有缺陷产品进行标记，以便芯片封装阶段自动剔除不合格芯片。,封装工艺流程概述,芯片封装的流程又通常分两个阶段： 1）封装材料成型之前的工艺步骤称为前段操作 2）材料成型之后的工艺步骤称为后段操作 其中，前段操作所需的环境洁净度要求高于后段操作，但随着芯片的复杂化和微型化，整体操作环境要求均得到了提高。,封装流程分段,封装工艺流程芯片切割,当前，晶圆片尺寸不断加大，8英寸和12英寸晶圆使用越来越广泛，为了保证硅圆片质量，圆片厚度相应增加，给芯片切割带来了难度。,封装工艺流程芯片切割,以薄型小外形尺寸封装（TSOP）为例，晶圆片电路层厚度为300um，晶圆片厚度为900um,电路层制作完成后，

3、需要对硅片进行背面减薄。,问题： 一定厚度衬底材料的作用？ 常用的硅片减薄技术有哪几种？ 硅片的划片（芯片切割）的操作步骤？ 何谓”先划片后减薄”技术和“减薄划片”技术？,封装工艺流程芯片贴装,芯片贴装（Die Mount）又称芯片粘贴，是将IC芯片固定于封装基板或引脚架承载座上的工艺过程。 芯片应贴装到引脚架的中间焊盘上，焊盘尺寸要与芯片大小相匹配，大小不匹配会产生什么现象？,芯片贴装方式主要有四种：共晶粘贴法、焊接粘贴法、导电胶粘贴法和玻璃胶粘贴法。,封装工艺流程芯片贴装方法,实例：共晶芯片粘贴法,封装工艺流程芯片互连,芯片互连是指将芯片焊区与电子封装外壳的I/O引线或基板上的金属布线焊区

4、相连接，实现芯片功能的制造技术。,芯片互连的常见方法包括引线键合（又称打线键合）技术（WB）、载带自动键合技术（TAB）和倒装芯片键合技术（FCB）三种。其中，FCB又称为C4可控塌陷芯片互连技术。,是微系统封装的 基础技术和专有技术,WB中，引线过长引起短路，压焊过重引起引线损伤、芯片断裂，压焊过轻或芯片表面膨胀会导致虚焊等。 TAB和FCB中，芯片凸点高度不一致，点阵凸点与基板的应力不匹配也会引起基板变形、焊点失效。,封装工艺流程芯片互连,即：将芯片与引线框架包装起来。 金属封装、塑料封装、陶瓷封装等； 塑料封装最常用方式，占90%的市场。 塑料封装的成型技术包括： 转移成型技术 （主要方

5、法） 喷射成型技术 预成型技术,封装材料成型技术,封装材料成型技术,塑料等高分子聚合物是当前使用较多的封装成型材料，塑料材料通常分为热固性聚合物和热塑性聚合物两种。 热固性和热塑性聚合物的区别？,热塑性聚合物：聚合物分子间以物理力聚合而成，加热时可熔融，并能溶于适当溶剂中。热塑性聚合物受热时可塑化，冷却时则固化成型，并且可反复进行。,热固性聚合物：低温时聚合物是塑性或流动的，当加热到一定温度时，聚合物分子发生交联反应，形成刚性固体，并不能反复加热使之塑性流动，不可回收利用。,当前使用的封装材料多为高分子聚合材料，以塑料封装为例，成型技术主要包括以下几种：,1 转移成型技术（Transfer M

6、olding） 热固性塑料转移成型工艺是将“热流道注塑”和“压力成型” 组合工艺。传统热流道注塑成型中，熔体腔室中保持一定的温度，在外加压力作用下塑封料进入芯片模具型腔内，获得一定形状的芯片外形。,封装材料成型技术,封装材料转移成型过程,1、芯片及完成互连的框架置于模具中； 2、将塑封料预加热后放入转移成型机转移罐中； 3、在一定温度和转移成型活塞压力作用下，塑封料注射进入浇道，通过浇口进入模具型腔； 4、塑封料在模具内降温固化，保压后顶出模具进一步固化。,喷射成型工艺是将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧喷出，同时将塑封料树脂由喷枪中心喷出，使其与引发剂和促进剂均匀混合，沉积到模具型

7、腔内，当沉积到一定厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化后成型。,封装材料成型技术,2 喷射成型技术（Inject Molding）,封装材料成型技术,3 预成型技术（Pre-Molding） 预成型工艺是将封装材料预先做成封装芯片外形对应的形状，如陶瓷封装，先做好上下陶瓷封盖后，在两封盖间高温下采用硼硅酸玻璃等材料进行密封接合。,封装工艺流程去飞边毛刺,毛刺飞边是指封装过程中塑封料树脂溢出、贴带毛边、引线毛刺等飞边毛刺现象。随着成型模具设计和技术的改进，毛刺和飞边现象越来越少。 封装成型过程中，塑封料可能从模具合缝处渗出来，流到外面的引线框架上，毛刺不去除会影响后续工艺。,毛刺飞

8、边去除工艺： 介质去毛刺飞边：研磨料和高压空气一起冲洗模块，研磨料在去除毛刺的同时，可将引脚表面擦毛，有助于后续上锡操作。 溶剂去飞边毛刺和水去飞边毛刺： 利用高压液体流冲击模块，利用溶剂的溶解性去除毛刺飞边，常用于很薄毛刺的去除。,封装工艺流程去飞边毛刺,封装工艺流程引脚上焊锡,上焊锡目的： 增加保护性镀层，以增加引脚抗蚀性，并增加其可焊性,上焊锡方法：电镀或浸锡工艺 电镀工艺:引脚清洗-电镀槽电镀-烘干 浸锡工艺: 去飞边-去油和氧化物-浸助焊剂-加热浸锡-清洗、烘干,封装工艺流程切筋成型,切筋成型其实是两道工序：切筋和打弯，通常同时完成。 切筋工艺，是指切除框架外引脚之间的堤坝（dam

9、bar）及在框架带上连在一起的地方； 打弯工艺则是将引脚弯成一定的形状，以适合装配的需要。,对于打弯工艺，最主要的问题是引脚变形。对于PTH装配，由于引脚数较少且较粗，基本没有问题。对SMT装配来讲，尤其是高引脚数目框架和微细间距框架器件，一个突出的问题是引脚的非共面性（lead non Coplanarity）。,封装工艺流程打弯工艺,造成非共面性原因： 工艺过程处理不恰当 成型后降温过程引起的框架翘曲,封装工艺流程芯片外形,打码是在封装模块顶部印上去不掉的、字迹清楚的字母和标识，包括制造商信息、国家、器件代码等，主要是为了便于识别和可跟踪。打码方法有多种，其中最常用的是印码（Print）方法：包括油墨印码(ink marking)和激光印码(Laser