(完整)半导体集成电路芯片封装技术复习资料_

半导体集成电路封装技术复习大纲
第一章集成电路芯片封装技术
1.（P1）封装概念：狭义：集成电路芯片封装是利用（膜技术)及（微细加工技术），将芯片及其他要素在框架或基板上布置、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，构成整体结构的工艺.广义：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。

2。

集成电路封装的目的：在于保护芯片不受或者少受外界环境的影响，并为之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.
3.芯片封装所实现的功能：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.
4．在选择具体的封装形式时主要考虑四种主要设计参数：性能，尺寸，重量,可靠性和成本目标。

5.封装工程的技术的技术层次？
第一层次，又称为芯片层次的封装，是指把集成电路芯片与封装基板或引脚架之间的粘贴固定电路连线与封装保护的工艺，使之成为易于取放输送,并可与下一层次的组装进行连接的模块元件.第二层次，将数个第一层次完成的封装与其他电子元器件组成一个电子卡的工艺。

第三层次，将数个第二层次完成的封装组成的电路卡组合成在一个主电路版上使之成为一个部件或子系统的工艺。

第四层次,将数个子系统组装成为一个完整电子厂品的工艺过程。

6.封装的分类？
按照封装中组合集成电路芯片的数目，芯片封装可分为：单芯片封装与多芯片封装两大类，按照密封的材料区分,可分为高分子材料和陶瓷为主的种类,按照器件与电路板互连方式，封装可区分为引脚插入型和表面贴装型两大类。

依据引脚分布形态区分，封装元器件有单边引脚，双边引脚，四边引脚,底部引脚四种。

常见的单边引脚有单列式封装与交叉引脚式封装，双边引脚元器件有双列式封装小型化封装，四边引脚有四边扁平封装，底部引脚有金属罐式与点阵列式封装。

7。

芯片封装所使用的材料有金属陶瓷玻璃高分子
8.集成电路的发展主要表现在以下几个方面？
1芯片尺寸变得越来越大2工作频率越来越高3发热量日趋增大4引脚越来越多
对封装的要求：1小型化2适应高发热3集成度提高，同时适应大芯片要求4高密度化5适应多引脚6适应高温环境7适应高可靠性
9。

有关名词：
SIP ：单列式封装 SQP:小型化封装 MCP：金属鑵式封装
DIP:双列式封装 CSP:芯片尺寸封装 QFP：四边扁平封装
PGA:点阵式封装 BGA:球栅阵列式封装 LCCC：无引线陶瓷芯片载体
第二章封装工艺流程
1.封装工艺流程一般可以分为两个部分，用塑料封装之前的工艺步骤成为前段操作,在成型之后的工艺步骤成为后段操作
2.芯片封装技术的基本工艺流程硅片减薄硅片切割芯片贴装，芯片互联成型技术去飞边毛刺切筋成型上焊锡打码等工序
3.硅片的背面减薄技术主要有磨削,研磨，化学机械抛光,干式抛光,电化学腐蚀，湿法腐蚀，等离子增强化学腐蚀,常压等离子腐蚀等
4.先划片后减薄：在背面磨削之前将硅片正面切割出一定深度的切口，然后再进行背面磨削。

5.减薄划片：在减薄之前，先用机械或化学的方式切割处切口，然后用磨削方法减薄到一定厚度之后采用ADPE 腐蚀技术去除掉剩余加工量实现裸芯片的自动分离。

6。

芯片贴装的方式四种:共晶粘贴法，焊接粘贴法，导电胶粘贴法，和玻璃胶粘贴法。

共晶粘贴法：利用金—硅合金(一般是69%Au,31%的Si），363度时的共晶熔合反应使IC芯片粘贴固定。

7。

为了获得最佳的共晶贴装所采取的方法,IC芯片背面通常先镀上一层金的薄膜或在基板的芯片承载座上先植入预芯片
8.芯片互连常见的方法有，打线键合，载在自动键合（TAB）和倒装芯片键合。

9.打线键合技术有，超声波键合,热压键合,热超声波键合。

10.TAB的关键技术：1芯片凸点制作技术2 TAB载带制作技术3载带引线与芯片凸点的内引线焊接和载带外引线焊接技术。

11。

凸点芯片的制作工艺,形成凸点的技术:蒸发/溅射涂点制作法，电镀凸点制作法置球及模板印刷制作，焊料凸点发，化学镀涂点制作法，打球凸点制作法，激光法。

12。

塑料封装的成型技术,1转移成型技术，2喷射成型技术，3预成型技术但最主要的技术是转移成型技术，转移技术使用的材料一般为热固性聚合物。

13。

减薄后的芯片有如下优点:1、薄的芯片更有利于散热；2、减小芯片封装体积；3、提高机械性能、硅片减薄、其柔韧性越好，受外力冲击引起的应力也越小；4、晶片的厚度越薄，元件之间的连线也越短,元件导通电阻将越低,信号延迟时间越短,从而实现更高的性能；5、减轻划片加工量减薄以后再切割,可以减小划片加工量，降低芯片崩片的发生率。

14。

波峰焊:波峰焊的工艺流程包括上助焊剂、预热以及将PCB板在一个焊料波峰上通过，依靠表面张力和毛细管现象的共同作用将焊剂带到PCB板和元器件引脚上，形成焊接点.
波峰焊是将熔融的液态焊料，借助于泵的作用,在焊料槽液面形成特定形状的焊料波，装了
元器件的PCB置于传送链上，经某一特定的角度以及一定的进入深度穿过焊料波峰而实现焊
点的焊接过程。

再流焊：是通过预先在PCB焊接部位施放适量和适当形式的焊料，然后贴放表面组装元器件，然后通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的焊膏，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的一种成组或逐点焊接工艺。

15。

打线键合(WB）：将细金属线或金属带按顺序打在芯片与引脚架或封装基板的焊垫上形成电路互连。

打
线键合技术有超声波键合、热压键合、热超声波键合.
载带自动键合（TAB）：将芯片焊区与电子封装外壳的I/O或基板上的金属布线焊区用具有引
线图形金属箔丝连接的技术工艺.
倒装芯片键合（FCB）:芯片面朝下，芯片焊区与基板焊区直接互连的一种方法。

16. 芯片互连:将芯片焊区与电子封装外壳的I/O或基板上的金属布线焊区相连接，只有实现芯片与封装结构的电路连接才能发挥已有的功能.
第三章厚/薄膜技术
1。

厚膜技术方法：丝网印刷、烧结
薄膜技术方法：镀膜、光刻、刻蚀
2.厚膜浆料通常有两个共性:1适于丝网印刷的具有非牛顿流变能力的粘性流体；2由两种不同的多组分相组成，一个是功能相，提供最终膜的电学和力学特性，另一个是载体相，提供合适的流变能力。

3。

传统的金属陶瓷厚膜浆料具有四种主要成分，1有效物质，确立膜的功能，2粘贴成分，提供与基板的粘贴以及使效物质颗粒保持悬浮状态的基体3有机粘贴剂，提供丝网印制的合适流动性能。

4溶剂或稀释剂，他决定运载剂的粘度。

4.浆料中的有效物质决定了烧结膜的电性能，如果有效物质是一种金属,则烧结膜是一种导体，如果有效物质是一种绝缘材料，则烧结膜是一种介电体。

5.主要有两类物质用于厚膜与基板的粘贴:玻璃和金属氧化物
6。

表征厚膜浆料的三个主要参数:1颗粒2固体粉末百分比含量3粘度
简答，如何制作厚膜电阻材料答案把金属氧化物颗粒与玻璃颗粒混合，在足够的温度/时间进行烧结以使玻璃熔化并把氧化物颗粒烧结在一起所得到的结构具有一系列三维的金属氧化物颗粒的链，嵌入在玻璃基体中。

金属氧化物与玻璃的比越高，烧成的膜的电阻率越低，反之亦然.
7。

丝网印刷：1将丝网固定在丝网印刷机上；2基板直接放在丝网下面；3将浆料涂布在丝网上面。

8。

简答：厚膜浆料的干燥过程及各个流程的步骤及作用？印刷后，零件通常要在空气中：“流平”一段时间.流平的过程使得丝网筛孔的痕迹消失,某些易挥发的溶剂在室温下缓慢地挥发.流平后，零件要在70～150的温度范围内强制干燥大约15min。

在干燥中要注意两点：气氛的纯洁度和干燥的速率。

干燥作用可以吧浆料中绝大部分挥发性物质去除。

9.薄膜技术（一种减法技术）:①。

溅射②。

蒸发③溅射与蒸发的比较④。

电镀⑤.光刻工艺
10.厚膜与薄膜的比较：①。

由于相关劳动增加，薄膜工艺要比厚膜工艺成本更高，只有在单块基板上制造
大量的薄膜电路时，价格才有竞争力。

②.剁成结构的制造极为困难,尽管可以使用多次的淀积和刻蚀工艺，但这是一种成本很高、劳动力密集的工艺，因而限制在很少的用途里.③.在大多数情况下，设计者受限于单
第四章焊接材料
1.助焊剂的成分:活化剂、载剂、溶剂与其他特殊功能的添加物。

2。

活化剂为具有腐蚀性的化学物质，在助焊剂中它通常是微凉的酸剂、卤化物或二者之混合。

3。

载剂通常为固体物质或非挥发性液体
4助焊剂可以用发泡式、波式或喷洒等方法涂布刀印制电路板上。

5。

焊锡的种类：1、铅-锡合金 2、铅-锡-银合金 3、铅—锡-锑合金 4、其他锡铅合金
6。

锡膏：可利用厚膜金属化的网印或盖印技术将其印制到电路板上，金属粉粉粒必须
能配合使用网板的间隙规格以获得均匀的印刷效果。

助焊剂：助焊剂功能为清洁键合点金属的表面，降低熔融焊锡与键合点金属之间的
表面张力以提高润湿性，提供适当的腐蚀性、发泡性、挥发性与粘贴性，以利焊接的进行。

助焊剂的成分包括活化剂、载剂、溶剂与其他特殊功能的添加物.
7。

无铅焊料的选择（6种体系)
1、Sn/Ag/Bi；
2、Sn/Ag/Cu/;
3、Sn/Ag/Cu/Bi；
4、Sn/Ag/Bi/In；
5、Sn/Ag/Cu/In
6、Sn/Cu/In/Ga。

第五章印制电路板
1.常见的电路板：硬式印制电路板、软式印制电路板、金属夹层电路板、射出成型电路板。

2。

PCB基板面临的问题及解决方法：问题:随着电子设备的小型化、轻薄、多功能、高性能及数字化SMC/SMD 也相应薄型化、引脚间距日益减小裸芯片DCA到PCB上也更为普遍。

⑵.传统的环氧玻璃布PCB板的介电常数较大导致信号延时时间增大，不能满足高速信号的传输要求.当前低成本的PCB基板主流间距太大，小的通孔不但价格昂贵，成品率也难以保证.⑷传统的PCB的功率密度难以承受，散热也是个问题。

⑸传统的PCB 板面面临严重的环境污染问题.解决技术：通常在PCB上形成50uM线宽和间距均采用光刻法，而如今采用激光直接成像技术，通过CAD/CAM系统控制LDI在PCB涂有光刻胶层上直接绘制出布线图形。

3.印制电路板的检测方法：⑴低压短路/断路的电性测试与目视筛检的光学试验,另一项重要方法为破坏性试验.
第六章元器件与电路板的接合
1.表面贴装技术(MST）与引脚插入式接合技术有不同的设计规则与接合观念,它适用于高密度、微小焊点的接合.焊接点必须同时负担电、热传导与元器件重量的支撑是表面贴装技术的特征.
2。

表面贴装技术的优点包括：⑴能提升元器件接合的密度。

⑵能减少封装的体积重量。

⑶获得更优良的电气特性。

⑷可降低生产成本。

3。

连接完成后的清洁：污染可概分为非极性/非离子性污染、极性/非离子性污染、离子性污染与不溶解/粒状污染四大类.
第七章封胶材料与技术
按涂布的外形可分为顺形涂布与封胶
顺形涂封与涂胶的区别：
在顺形涂封中:丙烯类树脂、氨基甲酸醋树脂、环氧树脂、硅胶树脂、氟碳树脂、聚对环二甲苯树脂等常见的材料,聚亚胺等常见的材料，聚亚胺与硅胶树脂同时为耐高温的保护材料。

在IC芯片模块的封胶中:酸酐基类环氧树脂与硅胶树脂则为主要的材料.
涂布的方法：喷洒法、沉浸法、流动式涂布、毛刷涂布。

第八章陶瓷封装
1.氧化铝为陶瓷封装最常用的材料，其他重要的陶瓷封装材料:氮化铝、氧化铍、碳化硅、玻璃与玻璃陶瓷、蓝宝石
2.无机材料中添加玻璃粉末的目的包括:⑴调整纯氧化铝的热膨胀系数、介电系数等特性⑵降低烧结温度。

3. 陶瓷封装优点：能提供IC芯片气密性的密封保护,使其具有优良的可靠度;陶瓷被用做集成电路芯片封装的材料，是因为在热、电、机械特性等方面极稳定,而且陶瓷材料的特性可通过改变其化学成分和工艺的控制调整来实现，不仅可作为封装的封盖材料，它也是各种微电子产品重要的承载基板.
陶瓷封装缺点：1、与塑料封装比较，陶瓷封装的工艺温度较高，成本较高；
2、工艺自动化与薄型化封装的能力逊于塑料封装；
3、陶瓷材料具较高的脆性，易致应力损害;
4、在需要低介电常数与高连线密度的封装中，陶瓷封装必须与薄膜封装竞争.
4。

陶瓷封装工艺流程：引脚基板黏结—-—芯片黏结———打线键合—--基板/封盖黏结———引脚镀锡-——引脚切割成型
无机材料：氧化铝粉末与玻璃粉末的混合有机材料：高分子黏结剂、塑化剂、有机溶剂
第九章塑料封装
1。

塑料封装可利用转移铸膜、轴向喷洒涂胶与反应射出型等方法制成。

2。

倒线的现象为塑料封装转移铸膜工艺中最容易产生的缺陷。

3. 塑料封装优点：低成本、薄型化、工艺简单、适合自动化生产、应用范围极广
缺点：散热性、耐热性、密封性不好、可靠性不高
4. 影响塑料封装的因素：1、封装配置与IC芯片尺寸 2、导体与钝化保护层的材料选择
3、芯片黏结方法
4、铸模树脂材料
5、引脚架的设计
6、铸模成型工艺条件
5。

塑料封装的材料:酚醛树脂、硅胶等热硬化型塑胶
6。

塑料封装的工艺：转移铸模、轴向喷洒涂胶、反应射出成型
7。

塑料封装的铸模材料：酚醛树脂、加速剂、硬化剂、催化剂、偶合剂、无机填充剂等成分组
8. 试验塑料封装可靠性的方法：1、高温偏压试验 2、温度循环试验3、温度/湿度/偏压试验
9。

硅片背面减薄技术：磨削、研磨、化学机械抛光、干式抛光、电化学腐蚀、湿法腐蚀等离子增强化学腐蚀、节压等离子腐蚀。

第十章气密性封装
了解：金属气密性封装
第十一章封装可靠性工程
可靠性测试项目：⑴预处理⑵温度循环测试⑶热冲击⑷高温储藏⑸温度和湿度⑹高压蒸煮。

第十二章封装过程中的缺陷分析
1。

简述并分析：波峰焊与再流焊流程、区别及原理如何提高再流焊质量？
（1）再流焊与波峰焊工艺过程比较：①波峰焊工艺先将微凉的贴片胶(绝缘黏结剂)印刷或涂到元器件底部或边缘位置上，再将片式元器件贴放在印制板表面规定的位置，然后将贴装号元器件的印制板放在再流焊设备的传送带上,进行胶固化。

固化后的元器件被牢固黏结在印制板上，然后进行插装分立元器件，最后与插装元器件同时进行波峰焊接。

②再流焊工艺先将微凉的铅锡焊膏印刷或滴涂到印制板的焊盘上，再将片式元器件贴放在印制板表面规定的位置上,最后将贴好元器件的印制板放在再流焊设备的传送带上，从炉子入口
到出口大约需要5—6min即可完成干燥、预热、熔化、冷却全部焊接过程。

（2）再流焊原理：①当PCB进入升温区时，焊膏中的容积、气体蒸发掉，同时,焊膏中得助焊剂湿润焊盘、元器件断头和引脚，焊膏软化、塌落，覆盖了焊盘，将焊盘、元器件引脚与氧气隔离②PCB进入保温区时，PCB和元器件得到充分的预热,以防止PCB突然进入焊接高温区而损坏了PCB和元器件③当PCB进入焊接区时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态④PCB进入冷却区，使焊接点凝固，此时完成了再流焊.
（3）影响再流焊质量的原因分析及提高方法：1。

PCB的组装质量与PCB焊盘设计有直接的关系,如果PCB 焊盘设计正确，贴装时少量的外邪可以在再流焊时，因熔融锡表面张力的作用而得到纠正，如果不正确，即使贴装位置十分准确,再流焊后反而会出现元器件位置偏移、调桥等焊接缺陷。

①对称性：两端焊盘必须对称，才能保证熔融焊锡表面的张力平衡。

②焊盘间距：确保元器件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸。

焊盘间距过大或过小都会引起焊接缺陷。

③焊盘剩余尺寸：元器件端头或引脚与焊盘搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面。

④焊盘宽度:应与元器件端头或引脚的基本宽度一致。

2.焊膏质量及焊膏的正确使用。

再流焊中的问题：翘曲、锡珠、墓碑现象、空洞.
第十三章先进封装技术
球栅阵列式(BGA）
BGA四种主要形式为:塑料球栅阵列（PBGA)、陶瓷球栅阵列（CBGA)、陶瓷圆柱栅格阵列（CCGA）和载带球栅阵列（TBGA）。