集成电路的封装工艺和技术专题培训课件
合集下载
集成电路的基本制造工艺PPT培训课件
二氧化硅、氧化铝等是集成电路制造中常用的介质材料，用于隔离不同器件和层间绝缘。
氧化物
氮化硅、氮化硼等是具有高硬度、高熔点和高化学稳定性的介质材料，常用于保护和钝化表面。
氮化物
介质材料
金属材料
铜
铜是目前集成电路中主要的互连材料，具有低电阻、高可靠性等优点。
铝
铝是早期集成电路中常用的互连材料，具有成本低、延展性好等优点。
详细描述
集成电路的发展历程
集成电路的应用领域
总结词：集成电路的应用领域非常广泛，包括通信、计算机、消费电子、工业控制、医疗器械等。随着技术的不断发展，集成电路的应用领域还将不断扩大。
02
集成电路制造工艺流程
前道工艺流程
通过物理或化学气相沉积等方法在衬底上形成薄膜，作为集成电路的基本材料。
利用光刻胶和掩膜板，将设计好的电路图案转移到衬底上。
合金材料
金、银、铂等贵金属和铜、镍等贱金属的合金材料在集成电路制造中也有应用，用于提高器件性能和可靠性。
光刻胶是集成电路制造中最关键的材料之一，用于图形转移和掩膜。
光刻胶
研磨料用于表面处理和研磨，以实现平滑和洁净的表面。
研磨料
其他材料
04
集成电路制造设备与技术
光刻设备
用于将电路图案转移到晶圆片上，包括曝光机和光刻机等。
制造设备
随着集成电路的集成度不断提高，制程技术不断向纳米级别发展，目前已经达到纳米级别。
纳米制程技术
新型材料如碳纳米管、二维材料等在集成电路制造中的应用逐渐增多，为集成电路的发展提供了新的可能性。
新型材料应用
通过将多个芯片堆叠在一起，实现更高速的信号传输和更低的功耗，成为集成电路制造技术的重要发展方向。
集成电路制备工艺培训课件(ppt 30张)
1. 集成电路的基本概念 2. 半导体集成电路的分类 3. 半导体集成电路的几个重要概念
上节课内容 要点
20.02.2019
1
内容概述
双极型集成电路 集 成 电 路
按器件类型分
TTL、ECL I2L等
PMOS NMOS CMOS
按集成度分
BiCMOS集成电路 MOS集成电路 SSI（100以下个等效门） MSI（<103个等效门） LSI （<104个等效门） VLSI（>104个以上等效门）
双极集成电路中元件的隔离
12
§1.1.2
双极集成电路元件的形成过程、结构和寄生效应
集电区 (N型外延层)
E B C S P+ 衬底(P型)
发射区 (N+型)
基区(P 型)
P+
n+
n+-BL
p
n+
n-epi P-Si
四层三结结构的双极晶体管
20.02.2019
13 双极集成电路元件断面图
E
P+ n+
S
刻蚀（等离子体刻蚀）
去胶
n+ n-epi
3．N+掺杂： N+
P+
p
n+-BL
n+
P+
Tepi Tepi
P-Si P-Si N+
As掺杂（离子注入）
20.02.2019
去除氧化膜
19
3:外延层
主要设计参数 外延层的电阻率ρ;
A
E
B C S
外延层的厚度Tepi;
P+
n+
p
n+-BL
上节课内容 要点
20.02.2019
1
内容概述
双极型集成电路 集 成 电 路
按器件类型分
TTL、ECL I2L等
PMOS NMOS CMOS
按集成度分
BiCMOS集成电路 MOS集成电路 SSI（100以下个等效门） MSI（<103个等效门） LSI （<104个等效门） VLSI（>104个以上等效门）
双极集成电路中元件的隔离
12
§1.1.2
双极集成电路元件的形成过程、结构和寄生效应
集电区 (N型外延层)
E B C S P+ 衬底(P型)
发射区 (N+型)
基区(P 型)
P+
n+
n+-BL
p
n+
n-epi P-Si
四层三结结构的双极晶体管
20.02.2019
13 双极集成电路元件断面图
E
P+ n+
S
刻蚀（等离子体刻蚀）
去胶
n+ n-epi
3．N+掺杂： N+
P+
p
n+-BL
n+
P+
Tepi Tepi
P-Si P-Si N+
As掺杂（离子注入）
20.02.2019
去除氧化膜
19
3:外延层
主要设计参数 外延层的电阻率ρ;
A
E
B C S
外延层的厚度Tepi;
P+
n+
p
n+-BL
集成电路封装技术课件(PPT 122页)
第二章 封装工艺流程
• （2）影响打线键合可靠度因素
封胶和粘贴材料 与线材的反应
金属间化合物的形成
可靠度因素
可靠度常用拉力试验 和键合点的剪切试验 测试检查
第二章 封装工艺流程
• 2.4.2 载带自动键合技术
第二章 封装工艺流程
过去，TAB技术不受重视的原因： • （1）TAB技术初始投资大； • （2）开始时TAB工艺设备不易买到，而传统的引线工艺已
第二章 封装工艺流程
• 2.4.1 打线键合技术
打线键合技术
超声波键合（Ultrasonic Bonding ,U/S bonding）
热压键合（Thermocompression Bonding T/C bonding） 热超声波键合（Thermosonic Bonding,T/S bonding）
• （1）对高速电路来说，常规的引线使用圆形导线，而且引线 较长，往往引线中高频电流的趋肤效应使电感增加，造成信号 传递延迟和畸变，这是十分不利的。TAB技术采用矩形截面的 引线，因而电感小，这是它的优点。
• （2）传统引线工艺要求键合面积4mil2，而TAB工艺的内引线 键合面积仅为2mil2这样就可以增加I/O密度，适应超级计算机 与微处理器的更新换代。
• （3）TAB技术中使用铜线而不使用铝线，从而改善器件的热耗 散性能。
• （4）在芯片最终封装前可进行预测试和通电老化。这样可剔 除坏芯片，不使它流入下一道工序，从而节省了成本，提高了 可靠性。
• （5）TAB工艺中引线的键合平面低，使器件薄化。
第二章 封装工艺流程
• 2.4.2 载带自动键合技术
硅片背面减技术主要有：
磨削、研磨、化学抛光
干式抛光、电化学腐蚀、湿法腐蚀
集成电路的封装工艺与技术PPT课件
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
第14页/共23页
注塑、激光打字
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
第15页/共23页
高温固化
固化的作用为在注塑后保护IC内部结构，消除内部应力。
固化温度：175+/-5°C；固化时间：8小时
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
塑料封装材料 EMC
• 反应原理
环氧树脂+酚醛树脂→热固性塑料
• 应用领域
• 因为塑料封装成本低、工艺简 单且可靠性高。
第5页/共23页
三种封装材料的对比
• 金属封装材料
• 热导率高，但热膨胀系数不匹配。金属封装性能没有陶瓷封装好。
• 陶瓷封装材料
• 气密性好、热导率高、热膨胀系数较匹配。
• 塑料封装材料
光检
晶圆切割
晶圆清洗
FOL
第9页/共23页
引线焊接
成型、光检
光检
电镀退火
注塑
电镀
激光打字
高温固化
EOL
FOL工艺流程
硅片 磨片 晶圆安装 晶圆切割 晶圆清洗
光检 引线焊接 银浆固化 芯片粘接
光检
第10页/共23页
磨片
FOL工艺流程
硅片 磨片 晶圆安装 晶圆切割 晶圆清洗
光检 引线焊接 银浆固化 芯片粘接
1. I/O引脚数较多，但引脚间距并不小，从 而提高了组装成品率
2. 虽然功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯 片法焊接，从而可以改善它的电气性能；
3. 可以使内存在体积不变的情况下，内存 容量提高两到三倍
4. 寄生参数减小，信号传输延迟小，可靠 性高
第14页/共23页
注塑、激光打字
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
第15页/共23页
高温固化
固化的作用为在注塑后保护IC内部结构，消除内部应力。
固化温度：175+/-5°C；固化时间：8小时
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
塑料封装材料 EMC
• 反应原理
环氧树脂+酚醛树脂→热固性塑料
• 应用领域
• 因为塑料封装成本低、工艺简 单且可靠性高。
第5页/共23页
三种封装材料的对比
• 金属封装材料
• 热导率高，但热膨胀系数不匹配。金属封装性能没有陶瓷封装好。
• 陶瓷封装材料
• 气密性好、热导率高、热膨胀系数较匹配。
• 塑料封装材料
光检
晶圆切割
晶圆清洗
FOL
第9页/共23页
引线焊接
成型、光检
光检
电镀退火
注塑
电镀
激光打字
高温固化
EOL
FOL工艺流程
硅片 磨片 晶圆安装 晶圆切割 晶圆清洗
光检 引线焊接 银浆固化 芯片粘接
光检
第10页/共23页
磨片
FOL工艺流程
硅片 磨片 晶圆安装 晶圆切割 晶圆清洗
光检 引线焊接 银浆固化 芯片粘接
1. I/O引脚数较多，但引脚间距并不小，从 而提高了组装成品率
2. 虽然功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯 片法焊接，从而可以改善它的电气性能；
3. 可以使内存在体积不变的情况下，内存 容量提高两到三倍
4. 寄生参数减小，信号传输延迟小，可靠 性高
《集成电路封装和可靠性》培训课件：芯片互连技术
Forming/Singular (FS 去框/ 成型)
Lead Scan (LS 检测)
Packing (PK 包装)
集成电路封装测试与可靠性
1 电子级硅所含的硅的纯度很高，可 达 99.9999 99999%
1 中德电子材料公司制作的晶棒(长度 达一公尺，重量超过一百公斤)
集成电路封装测试与可靠性
debris l e f t over from the grinding process.
1 Process Methods:
1)Coarse grinding by mechanical. ( 粗磨)
2)Fine polishing by mechanical or plasma etching. ( 细磨抛光)
14
集成电路封装测试与可靠性
Wire Bonding Technology -- Die Attach Process
Purpose:
The die attach process i s to attach the sawed die in the right orientation accurately onto the substrate with a bonding medium in between to enable the next wire bond f i r s t level interconnection operation .
刀刃
集成电路封装测试与可靠性
切割设备示意图
晶圆 工作台
Dicing Blade
Silicon Wafer Flame
Flame
Blue Tape
两次进刀切割法
Wafer sawing
集成电路封装测试与可靠性
Lead Scan (LS 检测)
Packing (PK 包装)
集成电路封装测试与可靠性
1 电子级硅所含的硅的纯度很高，可 达 99.9999 99999%
1 中德电子材料公司制作的晶棒(长度 达一公尺，重量超过一百公斤)
集成电路封装测试与可靠性
debris l e f t over from the grinding process.
1 Process Methods:
1)Coarse grinding by mechanical. ( 粗磨)
2)Fine polishing by mechanical or plasma etching. ( 细磨抛光)
14
集成电路封装测试与可靠性
Wire Bonding Technology -- Die Attach Process
Purpose:
The die attach process i s to attach the sawed die in the right orientation accurately onto the substrate with a bonding medium in between to enable the next wire bond f i r s t level interconnection operation .
刀刃
集成电路封装测试与可靠性
切割设备示意图
晶圆 工作台
Dicing Blade
Silicon Wafer Flame
Flame
Blue Tape
两次进刀切割法
Wafer sawing
集成电路封装测试与可靠性
集成电路芯片封装第九讲(二)(ppt版)
第二十九页，共二十九页。
Cam软件编辑输出
第一页，共二十九页。
关键(guānjiàn)工艺—线路制作
线路制作是将底片(dǐpiàn)上电路图案转移到覆铜板上，电镀锡后保 护所需局部，经后续去膜腐蚀即完成线路制作。
抛光
湿膜 干膜
烘干
曝光
显影
腐蚀
去膜
第二页，共二十九页。
镀锡
关键(guānjiàn)工艺—线路制作
线路设计图用光刻机印成胶片，将需保护的电路图案等用感 光干膜或网印湿膜保护。光通过胶片照射到感光干膜上，透光处 干膜硬化，紧紧包住基板外表铜箔，经显影后，去除(qù chú)未硬化 干膜，露出不需要保护的铜箔。感光干膜和湿膜作用一样，比湿 膜更方便，但本钱比湿膜高。
去膜前
第十二页，共二十九页。
去膜后
腐蚀(fǔshí)
腐蚀是以化学的方法将覆铜板上不需要局部的铜箔除去 (chú qù)，使之形成所需要的电路图。
腐蚀前
腐蚀后
AEM3030腐蚀(fǔshí)机
第十三页，共二十九页。
褪锡
主要(zhǔyào)用于阻焊膜工艺〔OSP〕中，实现铜防氧化工 艺。〔如果不采用OSP工艺不需要褪锡〕
采用腐蚀铜的化学药品对基板进行腐蚀，该过程可称为蚀刻， 将没有(méi yǒu)保护的铜腐蚀掉，膜保护下的铜箔作为电路图案呈现在
基板上—图形转移
第三页，共二十九页。
抛光(pāoguāng)
作用：去除覆铜板(tóngbǎn)金属外表氧化物保护膜及油污
作用原理：加压喷水冲洗，使外表处理 干净(gānjìng)；开启风机，保证线路板经 过风机装置时，能烤干覆铜板外表水份； 通过速度调节旋钮调整传送轮速度；抛 光机自动完成板材去氧化物层、油污等 全过程。
Cam软件编辑输出
第一页，共二十九页。
关键(guānjiàn)工艺—线路制作
线路制作是将底片(dǐpiàn)上电路图案转移到覆铜板上，电镀锡后保 护所需局部，经后续去膜腐蚀即完成线路制作。
抛光
湿膜 干膜
烘干
曝光
显影
腐蚀
去膜
第二页，共二十九页。
镀锡
关键(guānjiàn)工艺—线路制作
线路设计图用光刻机印成胶片，将需保护的电路图案等用感 光干膜或网印湿膜保护。光通过胶片照射到感光干膜上，透光处 干膜硬化，紧紧包住基板外表铜箔，经显影后，去除(qù chú)未硬化 干膜，露出不需要保护的铜箔。感光干膜和湿膜作用一样，比湿 膜更方便，但本钱比湿膜高。
去膜前
第十二页，共二十九页。
去膜后
腐蚀(fǔshí)
腐蚀是以化学的方法将覆铜板上不需要局部的铜箔除去 (chú qù)，使之形成所需要的电路图。
腐蚀前
腐蚀后
AEM3030腐蚀(fǔshí)机
第十三页，共二十九页。
褪锡
主要(zhǔyào)用于阻焊膜工艺〔OSP〕中，实现铜防氧化工 艺。〔如果不采用OSP工艺不需要褪锡〕
采用腐蚀铜的化学药品对基板进行腐蚀，该过程可称为蚀刻， 将没有(méi yǒu)保护的铜腐蚀掉，膜保护下的铜箔作为电路图案呈现在
基板上—图形转移
第三页，共二十九页。
抛光(pāoguāng)
作用：去除覆铜板(tóngbǎn)金属外表氧化物保护膜及油污
作用原理：加压喷水冲洗，使外表处理 干净(gānjìng)；开启风机，保证线路板经 过风机装置时，能烤干覆铜板外表水份； 通过速度调节旋钮调整传送轮速度；抛 光机自动完成板材去氧化物层、油污等 全过程。
《集成电路封装技术》PPT课件
➢PFP（Plastic Flat Package） 方 式 封 装 的 芯 片 与 QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形， 而PFP既可以是正方形，也可以是长方形。
➢QFP/PFP封装具有以下特点：
1.适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安裝布線。
2.适合高频使用 .
3.操作方便，可靠性高。
20世纪70年代中期
表面贴装技术
DIP
手机、笔记本电脑、数码摄
象机的薄型化、小型化
1、 SOP小型平面引线式封装 SOP：small out-line package
引脚向外弯曲
Surface Mount technology 表面贴装（SMT）技术之一
薄型化
2、SOJ small out-line J-lead package 小型平面J 形引线式封装
芯片尺寸封装技术
CSP
chip size package
尺寸芯片封装
裸芯片封装
20世纪90年代，日本开发了一种接近于芯片尺寸的超 小型封装，这种封装被称为chip size package，将美国风行 一时的BGA推向CSP,将成为高密度电子封装技术的主流趋势
尺寸芯片封装概念
双列直插式封装（DIP）的裸芯片面积与封装面积之比为1:80, 表面贴装技术SMT中的QFP为1:7， CSP小于1:1.2
引脚向内弯曲
3、QFP ：quad flat package 四周平面引线式封装
引脚向外弯曲
背面
QFP塑料方型扁平式封装和PFP
塑料扁平组件式封装
➢QFP（Plastic Quad Flat Package）封装的芯片引 脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集 成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在100个 以上。用这种形式封装的芯片必须采用SMD（表面安 装设备技术）将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装 的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计 好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点， 即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片， 如果不用专用工具是很难拆卸下来的。
➢QFP/PFP封装具有以下特点：
1.适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安裝布線。
2.适合高频使用 .
3.操作方便，可靠性高。
20世纪70年代中期
表面贴装技术
DIP
手机、笔记本电脑、数码摄
象机的薄型化、小型化
1、 SOP小型平面引线式封装 SOP：small out-line package
引脚向外弯曲
Surface Mount technology 表面贴装（SMT）技术之一
薄型化
2、SOJ small out-line J-lead package 小型平面J 形引线式封装
芯片尺寸封装技术
CSP
chip size package
尺寸芯片封装
裸芯片封装
20世纪90年代，日本开发了一种接近于芯片尺寸的超 小型封装，这种封装被称为chip size package，将美国风行 一时的BGA推向CSP,将成为高密度电子封装技术的主流趋势
尺寸芯片封装概念
双列直插式封装（DIP）的裸芯片面积与封装面积之比为1:80, 表面贴装技术SMT中的QFP为1:7， CSP小于1:1.2
引脚向内弯曲
3、QFP ：quad flat package 四周平面引线式封装
引脚向外弯曲
背面
QFP塑料方型扁平式封装和PFP
塑料扁平组件式封装
➢QFP（Plastic Quad Flat Package）封装的芯片引 脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集 成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在100个 以上。用这种形式封装的芯片必须采用SMD（表面安 装设备技术）将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装 的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计 好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点， 即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片， 如果不用专用工具是很难拆卸下来的。
集成电路芯片封装技术培训课程(2024)
2024/1/28
生物医学应用中的特殊封装实例
如植入式医疗设备、生物传感器、神经刺激器等。
26
06
封装设备选型及使用注意事项
2024/1/28
27
关键设备介绍及选型建议
封装设备分类
根据封装工艺和芯片类型，封装设备可分为手动、半自动和全自动 三类。
关键设备介绍
包括贴片机、焊线机、塑封机、切筋打弯机等，分别用于芯片贴装 、焊接、塑封和引脚成型等工序。
金
高导电性、抗氧化、耐腐 蚀，用于高端封装中的引 线和触点。
8
绝缘材料
陶瓷
高热稳定性、良好的绝缘 性和机械强度，用于高端 封装和特殊环境。
2024/1/28
塑料
低成本、易加工、良好的 绝缘性，广泛用于中低端 封装。
玻璃
较高的热稳定性和绝缘性 ，用于某些特定封装中。
9
密封材料
环氧树脂
低成本、良好的密封性和绝缘性，广 泛用于中低端封装。
主要以金属罐封装为主，体积大 、重量重、成本高。
2024/1/28
中期封装技术
逐渐出现塑料封装和陶瓷封装，体 积减小、重量减轻、成本降低。
现代封装技术
不断追求小型化、轻量化、高性能 化和低成本化，出现了多种先进封 装技术，如BGA、CSP、3D封装等 。
5
常见封装类型及其特点
DIP封装
双列直插式封装，引脚从两侧引出，插装方便 ，但封装密度较低。
选型建议
根据生产需求、预算和工艺要求，选择适合的设备型号和配置，注意 设备的精度、稳定性、生产效率和易维护性。
2024/1/28
28
设备操作规范与维护保养要求
2024/1/28
操作规范
集成电路行业：全面了解集成电路设计与工艺培训ppt
市场竞争激烈
集成电路市场参与者众多，竞争激 烈，企业需要不断提升自身竞争力 。
集成电路行业发展的机遇
市场需求持续增长
随着电子产品的广泛应用，集成 电路市场需求不断增长，为企业
提供了广阔的发展空间。
技术创新推动发展
集成电路技术的不断创新和发展 ，为企业提供了更多的发展机会
和竞争优势。
国家政策支持
各国政府对集成电路行业的支持 力度不断加大，为企业提供了良
集成电路的发展趋势
集成电路的发展趋势是不断向更小尺寸、更高性能、更低成本的方向发展。随着 新材料、新工艺、新器件的不断涌现，集成电路的技术水平和生产规模也在不断 提升。
同时，集成电路行业的发展也面临着一些挑战，如技术更新换代快、市场竞争激 烈、环保和能源消耗等问题，需要行业内的企业和机构共同努力，推动集成电路 技术的持续创新和发展。
质量管理人才
随着集成电路市场的竞争加剧，具备市场 洞察和营销策略的人才成为行业所需，以 推动产品销售和市场拓展。
集成电路产品的品质要求高，因此需要具 备质量管理知识和经验的人才，以确保产 品质量的稳定性和可靠性。
集成电路行业的人才培养模式
高等教育
通过设立集成电路相关专业和 课程，培养具备扎实理论基础
和技术能力的专业人才。
职业教育
针对生产制造等实际操作环节 ，开展职业技能培训和认证， 提高从业人员的操作技能和职 业素质。
企业内训
企业自行组织培训，针对自身 需求进行人才培养，提高员工 的业务能力和技术水平。
校企合作
高校与企业合作，共同开展人 才培养和技术研发，实现资源
共享和优势互补。
集成电路行业的人才发展前景
跨界融合创造新的人才需求
集成电路与其他领域的跨界融合将创造新的业务机会和人才需求，具 备跨领域知识和创新能力的人才将更具竞争优势。
集成电路市场参与者众多，竞争激 烈，企业需要不断提升自身竞争力 。
集成电路行业发展的机遇
市场需求持续增长
随着电子产品的广泛应用，集成 电路市场需求不断增长，为企业
提供了广阔的发展空间。
技术创新推动发展
集成电路技术的不断创新和发展 ，为企业提供了更多的发展机会
和竞争优势。
国家政策支持
各国政府对集成电路行业的支持 力度不断加大，为企业提供了良
集成电路的发展趋势
集成电路的发展趋势是不断向更小尺寸、更高性能、更低成本的方向发展。随着 新材料、新工艺、新器件的不断涌现，集成电路的技术水平和生产规模也在不断 提升。
同时，集成电路行业的发展也面临着一些挑战，如技术更新换代快、市场竞争激 烈、环保和能源消耗等问题，需要行业内的企业和机构共同努力，推动集成电路 技术的持续创新和发展。
质量管理人才
随着集成电路市场的竞争加剧，具备市场 洞察和营销策略的人才成为行业所需，以 推动产品销售和市场拓展。
集成电路产品的品质要求高，因此需要具 备质量管理知识和经验的人才，以确保产 品质量的稳定性和可靠性。
集成电路行业的人才培养模式
高等教育
通过设立集成电路相关专业和 课程，培养具备扎实理论基础
和技术能力的专业人才。
职业教育
针对生产制造等实际操作环节 ，开展职业技能培训和认证， 提高从业人员的操作技能和职 业素质。
企业内训
企业自行组织培训，针对自身 需求进行人才培养，提高员工 的业务能力和技术水平。
校企合作
高校与企业合作，共同开展人 才培养和技术研发，实现资源
共享和优势互补。
集成电路行业的人才发展前景
跨界融合创造新的人才需求
集成电路与其他领域的跨界融合将创造新的业务机会和人才需求，具 备跨领域知识和创新能力的人才将更具竞争优势。
集成电路芯片封装第十九讲课件.ppt
芯片尺寸真正减小至IC芯片尺寸 将芯片封装与制造融为一体
薄膜再分布：通过薄膜技术将沿芯片周边分布的焊区转 换为芯片表面上阵列分布的凸点焊区。
薄膜再分布技术
钝化的圆片表面涂覆首层BCB 光刻老焊区
淀积金属薄膜制备金属导线连接焊区 溅射淀积、光刻UBM层
二次涂覆BCB 光刻新焊区窗口 电镀或印刷焊料合金 再流形成焊料凸点 WLP测
焊前检测-三角激光测量法：是否有脱落及尺寸一致性 焊后检测-X射线检测法:对位误差和桥连等焊接缺陷
2、BGA返修工艺流程
3、CSP概念及分类
CSP技术应用现状
CSP封装具有轻、薄、短、小的特点，在便携 式、低I/O数和低功率产品中的应用广泛，主要用 于闪存（Flash Card ）、RAM、DRAM存储器 等产品中。
用于裸芯片连接在基板上的FCT称为FCB，采用FC互 连技术的芯片封装型式称为FCP。
倒装芯片技术的特点
➢ FC采用阵列凸点结构，互连长度更短，互连 电性能较之WB和TAB得到明显改善； ➢ FC将焊料凸点转移至芯片下面，具有更高的 I/O引脚数； ➢ FC组装工艺与BGA类似，关键在于芯片凸点 的对位，凸点越小、间距越密，对位越困难。 ➢ 芯片产生的热量可通过凸点直接传给封装基 板，且裸芯片上面可外加散热器。
目前，超过100家公司开发CSP产品：Amkor、 Tessera、Chip-scale、Sharp等，市场潜力巨 大。
ROM与RAM
ROM—只读内存Read-Only Memory，一种只能读出 事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储存资 料就无法再将之改变或删除。
RAM -Random Access Memory 随机存储器。存储 单元内容可按需随意取出或存入，且存取速度与存储单 元位置无关。在断电时将丢失其存储内容，故主要用于 存储短时间使用的程序。 按照存储信息的不同，随机存 储器又分为静态随机存储器（Static RAM,SRAM)和动 态随机存储器（Dynamic RAM,DRAM)。
薄膜再分布：通过薄膜技术将沿芯片周边分布的焊区转 换为芯片表面上阵列分布的凸点焊区。
薄膜再分布技术
钝化的圆片表面涂覆首层BCB 光刻老焊区
淀积金属薄膜制备金属导线连接焊区 溅射淀积、光刻UBM层
二次涂覆BCB 光刻新焊区窗口 电镀或印刷焊料合金 再流形成焊料凸点 WLP测
焊前检测-三角激光测量法：是否有脱落及尺寸一致性 焊后检测-X射线检测法:对位误差和桥连等焊接缺陷
2、BGA返修工艺流程
3、CSP概念及分类
CSP技术应用现状
CSP封装具有轻、薄、短、小的特点，在便携 式、低I/O数和低功率产品中的应用广泛，主要用 于闪存（Flash Card ）、RAM、DRAM存储器 等产品中。
用于裸芯片连接在基板上的FCT称为FCB，采用FC互 连技术的芯片封装型式称为FCP。
倒装芯片技术的特点
➢ FC采用阵列凸点结构，互连长度更短，互连 电性能较之WB和TAB得到明显改善； ➢ FC将焊料凸点转移至芯片下面，具有更高的 I/O引脚数； ➢ FC组装工艺与BGA类似，关键在于芯片凸点 的对位，凸点越小、间距越密，对位越困难。 ➢ 芯片产生的热量可通过凸点直接传给封装基 板，且裸芯片上面可外加散热器。
目前，超过100家公司开发CSP产品：Amkor、 Tessera、Chip-scale、Sharp等，市场潜力巨 大。
ROM与RAM
ROM—只读内存Read-Only Memory，一种只能读出 事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储存资 料就无法再将之改变或删除。
RAM -Random Access Memory 随机存储器。存储 单元内容可按需随意取出或存入，且存取速度与存储单 元位置无关。在断电时将丢失其存储内容，故主要用于 存储短时间使用的程序。 按照存储信息的不同，随机存 储器又分为静态随机存储器（Static RAM,SRAM)和动 态随机存储器（Dynamic RAM,DRAM)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
TSOP的全称为Thin Small Outline Package， 意为薄型小尺寸封装。TSOP于80年代出现， 主要用于内存封装。
TSOP封装技术的一个典型特征就是在封装 芯片的周围做出引脚。采用SMT技术（表 面安装技术）在PCB板上安装布线。
采用TSOP技术，寄生参数小，适合高频应 用，操作比较方便，可靠性也比较高。
• 应用领域
• 因为塑料封装成本低、工艺简 单且可靠性高。
三种封装材料的对比
• 金属封装材料
• 热导率高，但热膨胀系数不匹配。金属封装性能没有陶瓷封装好。
• 陶瓷封装材料
• 气密性好、热导率高、热膨胀系数较匹配。
• 塑料封装材料
• 密度小、介电性能好、成本低；但热导率不高、热膨胀系数不匹配。
工艺流程
BGA 封装技术
技术产生原因
20世纪90年代，芯片集成度不断提高， I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大，对 集成电路封装的要求也更加严格。
BGA是英文Ball Grid Array Package的 缩写，即球栅阵列封装。
技术特点
BGA封装的I/O端以圆形或柱状焊点按阵 列形式分布在封装下面。
1. I/O引脚数较多，但引脚间距并不小，从 而提高了组装成品率
•IC封装结构图 •FOL 前段工艺 •EOL 后段工艺
IC封装结构图
引线框架 芯片焊盘 金线 银浆
环氧树脂 （塑料封装）
IC封装工艺流程图
硅片
银浆固化Βιβλιοθήκη 磨片芯片粘接晶圆安装
光检
晶圆切割
晶圆清洗
FOL
引线焊接
成型、光检
光检
电镀退火
注塑
电镀
激光打字
高温固化
EOL
FOL工艺流程
硅片 磨片 晶圆安装 晶圆切割 晶圆清洗
• 陶瓷封装耐湿性好、机械强度 高，热膨胀系数小、热导率高 气密性好。
塑料封装材料 EMC
• 用环氧模塑料EMC封装超大规
模集成电路在国内外已经成为 主流，目前95%以上的微电子 器件都是塑封器件。
• 常见的环氧树脂
主要成分 环氧树脂 酚醛树脂 促进剂
填料
比例 % 5-30 5-15 <1
60-90
• 热导率高、易加工，但热膨胀系数与硅相差较大，器件因较大热应力而失效。
•W
• 热导率高、热膨胀系数与硅相近，但与硅的浸润性差、焊接性差，且成本较高。
• 新型金属
• Si-Al-C合金
• 提高硅含量，可降低热膨胀系数和合金密度；硅颗粒较小时，合金的抗弯曲 强度高。
• Cu-C
• 纤维纵向热导率高，热膨胀系数很小，因此具有优异的热性能，且有明显的各向
光检 引线焊接 银浆固化 芯片粘接
光检
磨片
FOL工艺流程
硅片 磨片 晶圆安装 晶圆切割 晶圆清洗
光检 引线焊接 银浆固化 芯片粘接
光检
晶圆安装、切割、清洗
FOL工艺流程
硅片 磨片 晶圆安装 晶圆切割 晶圆清洗
光检 引线焊接 银浆固化 芯片粘接
光检
芯片粘接、银浆固化
FOL工艺流程
硅片 磨片 晶圆安装 晶圆切割 晶圆清洗
作用
胶黏剂 固化剂 促进环氧与固化剂反应 降低膨胀系数 提高散热性能
邻甲酚型环氧树脂：
具有较高的热稳定性 和化学稳定性。
萘型环氧树脂：
具有高耐热性和低粘 度。
双酚A型环氧树脂：
具有低收缩性和低挥 发成分。
多官能团型环氧树脂：
具有优良的热稳定性和快速 固化性。
塑料封装材料 EMC
•反应原理
环氧树脂+酚醛树脂→热固性塑料
CONTENT
• 封装材料
• ·金属 ·陶瓷 ·塑料
• 工艺流程
• ·FOL ·EOL
• 封装技术
• ·TSOP ·BGA ·CSP
封装材料
• 金属封装材料 • 陶瓷封装材料 • 塑料封装材料
金属封装材料
• 金属的热导率和强度较高、加工性能好，因此较早被运用到封 装材料中。
• 传统金属
• Al和Cu
2. 虽然功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯 片法焊接，从而可以改善它的电气性能；
3. 可以使内存在体积不变的情况下，内存 容量提高两到三倍
4. 寄生参数减小，信号传输延迟小，可靠 性高
CSP 封装技术
CSP，全称为Chip Scale Package，即芯片 级封装。作为新一代的芯片封装技术，在 BGA、TSOP的基础上，CSP的性能又有了 革命性的提升。
光检 引线焊接 银浆固化 芯片粘接
光检
引线焊接、光检
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
注塑、激光打字
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
高温固化
固化的作用为在注塑后保护IC内部结构，消除内部应力。
固化温度：175+/-5°C；固化时间：8小时
技术优势
在CS相P同封的装芯可片以面让积芯下片，面T积S与OP封最装多面 积30之4根比，超B过GA1：以16.0104根。为限，CSP原则上 可以绝制对造尺10寸00仅根有，3这2平样方它毫可米支，持约I/O为端普 通口的数BG目A就的增1/3加，了仅很仅多相。当于TSOP内存 芯片面积的1/6。
陶瓷封装材料
• 陶瓷封装材料主要包括： Al2O3、SiC以及AlN三种， Al2O3是目前应用最成熟的陶 瓷封装材料。
• Al2O3
• 优点：有好的绝缘性，好的化 学稳定性和力学性能，价格低
• 缺点：热膨胀系数和介电常数 比硅高，且热导率较低，限制 其在高频、高功率封装领域的 应用
• SiC
应用领域
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
电镀、退火
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
成型、光检
将一条片的引脚框架切割成单独的单元。
封装技术
•TSOP •BGA •CSP
TSOP 封装技术
衡量芯片封装技术先进与否的重要 指标是芯片面积与封装面积之比，这个 比值越接近1越好。
这样在相同体积下，内存条可以装 入更C多SP的封芯装片更，薄从，而大增大大提单高条了容内量存。芯 片在长时间运行后的可靠性，芯片速度 也随之得到大幅度的提高。CSP的存取 时间比BGA改善15%－20%。
THANKS
For your time and attention