2020年集成电路芯片封装技术第三章 厚薄膜技术参照模板
集成电路封装工艺
根据材料性能，膜材料分四类 根据材料性能，膜材料分四类：
1.导体膜：主要用于形成电路图形，为电阻电容， 半导体元件和半导体芯片等部件提供电极电学连接 2.电阻膜：形成电路中的电阻， 电阻率：100-2000µΩ.cm 方块阻值：10-1000Ω/□ 3.介质膜：形成电容膜和实现绝缘和表面钝化 4.功能膜：特殊功能膜
打线键合技术
超声波键合： － 振幅20－ 超声波键合：20－60kHz,振幅 －200µm超声波 振幅 超声波
铝线和金线是常见材料 优点：温度低，键合尺寸小， 优点：温度低，键合尺寸小，适合键合点间 距小，密度高的芯片连接 距小， 缺点： 缺点：必须沿金属线回绕方向排列
热压键合：预热300－ 度 电子点火， 热压键合：预热 －400度，电子点火，
去飞边毛刺
塑料封装中，塑料树脂溢出、贴带毛边，引 线毛刺等统称为飞边毛刺 毛刺的厚度薄于10µm,对后面工序有影响
去飞边毛刺的工艺：介质去飞边毛刺
溶剂去飞边毛刺 水去飞边毛刺
上锡焊
该工序是在框架外引脚上做保护性镀层，以 加可焊性
方法：电镀
浸锡 电镀：清洗-电镀槽电镀-冲洗-吹干-烘干 浸锡：清洗-浸助焊剂-热浸焊-清洗-烘干
丝网印刷 基板清洗 丝网印刷：丝网孔板制备 干燥 烧成
刮板
浆料
玻璃胶贴装法：玻璃胶是低成本芯片粘贴材料 玻璃胶贴装法：
冷却降温注意速度 优点：无空隙，热稳定好， 优点：无空隙，热稳定好，低结合应力 缺点： 缺点：胶中有机成分和溶剂要去除 多用于陶瓷封装， 多用于陶瓷封装，玻璃胶在特殊处理的铜合金 引脚架上才能键合
芯片互连
芯片互连：将芯片焊区与电子封装外壳的 芯片互连：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区相连 常见的方法：打线键合WB(Wire Bonding) 常见的方法：打线键合 载带自动键合TAB(Tape Automated Bonding) 载带自动键合 倒装芯片键合FCB(Flip Chip Bonding) C4 倒装芯片键合 WB:4<n<257 n为I/O数 TAB:10<n<600 FCB:5<n<16000
集成电路芯片封装技术第三章厚薄膜技术
• 厚膜导体材料基本类型：
• 可空气烧结厚膜导体：主要是指不容易形成
氧化物的金属材料(Au和Ag等）
• 可氮气烧结厚膜导体：通常是指在部分低含
氧量状态下易于氧化的材料（Cu、Ni和Al等）
• 须还原气氛烧结厚膜导体：难熔材料M和W
，防止烧结过程中，其他物质热分解后被氧化
。
集成电路芯片封装技术第三章厚薄膜 技术
• 聚合物厚膜材料：包含带有导体、电阻或绝缘颗粒的 聚合物材料混合物，通常在85-300摄氏度范围内固化。 聚合物导体主要是C和Ag，常用于有机基板材料上。
• 金属陶瓷厚膜：玻璃陶瓷和金属的混合物，通常在 850-1000摄氏度的范围内烧结。
集成电路芯片封装技术第三章厚薄膜 技术
•传统厚膜浆料的主要成分
技术
•厚膜导体材料
•厚膜导体在混合电路中实现的功能： • 【提供电路节点间的导电布线功能】 • 【提供后续元器件焊接安装区域】 • 【提供电互连：元器件、膜布线和更高级组装互连】 • 【提供厚膜电阻的端接区】 • 【提供多层电路导体层间的电气连接】
集成电路芯片封装技术第三章厚薄膜 技术
•厚膜导体材料
集成电路芯片封装技术 第三章厚薄膜技术
2021/1/5
集成电路芯片封装技术第三章厚薄膜 技术
•前课回顾
1.芯片互连技术的分类
2.WB技术、TAB技术与FCB技术的概念 3.三种芯片互连技术的对比分析
集成电路芯片封装技术第三章厚薄膜 技术
•芯片互连技术对比分析
集成电路芯片封装技术第三章厚薄膜 技术
•传统的金属陶瓷厚膜浆料具有四种主要成分： • 有效物质—决定膜功能 • 粘结成分—提供膜与基板间的粘结以及使有效物 质保持悬浮状态的基体； • 有机粘结剂—提供丝网印刷时的合适流动性能； • 溶剂或稀释剂—决定运载剂的粘度
2020年芯片封装大全（图文对照）
2020年芯⽚封装⼤全（图⽂对照）芯⽚封装⼤全(图⽂对照)封装有两⼤类；⼀类是通孔插⼊式封装(through-holepackage)；另—类为表⾯安装式封装(surfacemountedPackage)。
每⼀类中⼜有多种形式。
表l和表2是它们的图例，英⽂缩写、英⽂全称和中⽂译名。
图6⽰出了封装技术在⼩尺⼨和多引脚数这两个⽅向发展的情况。
DIP是20世纪70年代出现的封装形式。
它能适应当时多数集成电路⼯作频率的要求，制造成本较低，较易实现封装⾃动化印测试⾃动化，因⽽在相当⼀段时间内在集成电路封装中占有主导地位。
但DIP的引脚节距较⼤(为2.54mm)，并占⽤PCB板较多的空间，为此出现了SHDIP和SKDIP等改进形式，它们在减⼩引脚节距和缩⼩体积⽅⾯作了不少改进，但DIP最⼤引脚数难以提⾼(最⼤引脚数为64条)且采⽤通孔插⼊⽅式，因⽽使它的应⽤受到很⼤限制。
为突破引脚数的限制，20世纪80年代开发了PGA封装，虽然它的引脚节距仍维持在2.54mm或1.77mm，但由于采⽤底⾯引出⽅式，因⽽引脚数可⾼达500条～600条。
随着表⾯安装技术(surfacemounted technology,SMT)的出现，DIP封装的数量逐渐下降，表⾯安装技术可节省空间，提⾼性能，且可放置在印刷电路板的上下两⾯上。
SOP应运⽽⽣，它的引脚从两边引出，且为扁平封装，引脚可直接焊接在PCB板上，也不再需要插座。
它的引脚节距也从DIP的2.54mm减⼩到1.77mm。
后来有SSOP和TSOP改进型的出现，但引脚数仍受到限制。
QFP也是扁平封装，但它们的引脚是从四边引出，且为⽔平直线，其电感较⼩，可⼯作在较⾼频率。
引脚节距进⼀步降低到1.00mm，以⾄0.65mm和0.5mm，引脚数可达500条，因⽽这种封装形式受到⼴泛欢迎。
但在管脚数要求不⾼的情况下，SOP 以及它的变形SOJ(J型引脚)仍是优先选⽤的封装形式，也是⽬前⽣产最多的⼀种封装形式。
CH3-厚薄膜技术
粒 应：
Ag-Pd 银-钯导体
第三章 厚薄膜技术 3.3 厚膜材料
由于Bi的生成而使结合强度下降。如图所示为Al2O3基板上Ag-Pd厚膜的结构，基 板与导体界面间发生还原反应，极端情况下，附着力变得很差。 另外，焊接后样品的老化也会出现导线结合强度下降的现象。这是由于在老化过 程中，焊料主要成分Sn向导体内部扩散，除引起上述的Bi还原反应之外，还会产生 PdSn3、Ag3Sn、Ag5Sn等一系列化合物，导致膜粘的比容增加而使内部玻璃网络破坏。
环氧树脂系导体浆料
树脂浆料
优点
导电材料 块体材料 1 便宜 电阻率的 /Ω•cm 1.63×10-6
第三章 厚薄膜技术 3.3 厚膜材料
导电性粉末的种类及特性
平均粒径 /μm
粒子形状
2 所用设备投资少
1～3 球状、片状
所制成导电 浆料的电阻率 / Ω•cm
用途
印制电路板，键盘开 关，芯片安装，片式 元件电极，LTCC 印制电路板，LTCC 印制电路板，键盘开 关，电磁屏蔽 电磁屏蔽
mo浆料第三章厚薄膜技术33厚膜材料导电性粉末的种类及特性导电材料块体材料电阻率的??cm平均粒径粒子形状所制成导电浆料的电阻率??cm用途银粉163106球状片状810105印制电路板键盘开关芯片安装片式元件电极ltcc173106810105印制电路板ltcc炭黑0051球状101102印制电路板键盘开关电磁屏蔽118105粒状103电磁屏蔽第三章厚薄膜技术33厚膜材料树脂浆料优点与电阻体绝缘体的相容性好缺点由于膜层薄故导体电阻大环氧树脂系导体浆料厚膜电阻与材料厚膜电阻与厚膜导体厚膜基板一样也是厚膜电路发展最早工艺最成熟应用最广泛的元件之一
Cu 铜导体
第三章 厚薄膜技术 3.3 厚膜材料
【2024版】微电子工艺之薄膜技术
二、外延掺杂及杂质再分布
3.杂质再分布
再分布：外延层中的杂质向衬底扩散；
衬底中的杂质向外延层扩散。
总杂质浓度分布：各自扩散的共同结果。
①衬底杂质的再分布（图3－21）
初始条件:N2(x,0)=Nsub,x<0; N2(x,0)=0,x>0; 边界条件一：衬底深处杂质浓度均匀，即
当vt» D1t 时，有
N1x,t
Nf 2
erfc
2
x D1t
二、外延掺杂及杂质再分布
当vt»2 D1t 时，有
N1(x,t)≈Nf
③总的杂质分布（图3－24）
N(x,t)=N1(x,t)± N2(x,t) “+”: 同一导电类型；
“－”:相反导电类型；
三、自掺杂（非故意掺杂）
1.定义
N 2 x
x 0
二、外延掺杂及杂质再分布
边Jd界条D件2 二Nx：2 在xx外f 延J层b 表J s面 （h2x=vxfN）2 ,扩x f 散,t 流密度Jd为
解得：
N2x,t
N sub 2
erfc
2
x D2 t
v h2 2h2
v
ex
p
D2
vt
x erfc
2vt x 2 D2t
①当hG» ks，则 NGS≈NG0，V= ks(NT/ NSi) Y，是表面反 应控制。
②当ks» hG，则 NGS ≈0， V= hG(NT/ NSi) Y，是质量转 移控制。
二、外延掺杂及杂质再分布
1. 掺杂原理－以SiH4-H2-PH3为例
集成电路芯片封装技术复习资料2
电子封装与表面组装技术第一章概述电子封装是一个富于挑战、引人入胜的领域。
它是集成电路芯片生产完成后不可缺少的一道工序，是器件到系统的桥梁。
封装这一生产环节对微电子产品的质量和竞争力都有极大的影响。
按目前国际上流行的看法认为，在微电子器件的总体成本中，设计占了三分之一，芯片生产占了三分之一，而封装和测试也占了三分之一，真可谓三分天下有其一。
封装研究在全球范围的发展是如此迅猛，而它所面临的挑战和机遇也是自电子产品问世以来所从未遇到过的；封装所涉及的问题之多之广，也是其它许多领域中少见的，它需要从材料到工艺、从无机到聚合物、从大型生产设备到计算力学等等许许多多似乎毫不关连的专家的协同努力，是一门综合性非常强的新型高科技学科。
封装最初的定义是：保护电路芯片免受周围环境的影响（包括物理、化学的影响）。
1.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。
电子封装工程：将基板、芯片封装体和分立器件等要素，按电子整机要求进行连接和装配，实现一定电气、物理性能，转变为具有整机或系统形式的整机装置或设备。
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：电源分配；信号分配；散热通道；机械支撑；环境保护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。
集成电路封装与测试(一)
三人获得了1956年 诺贝尔物理学奖
William B. Shockley
John Bardeen
Walter H. Brattain
1958年9月10日美国的基尔比发明了集成电 路集成电路是美国物理学家基尔比(Jack Kilby)和诺伊斯两人各自独立发明的，都拥有 发明的专利权。 1958年9月10日，基尔比的第一个安置在半 导体锗片上的电路取得了成 功，被称为“相 移振荡器”。 1957年，诺伊斯(Robort Noyce)成立了仙童 半导体公司，成为硅谷的第一家专门研制硅 晶体管的公司。 1959年2月，基尔比申请了专利。不久，得 克萨斯仪器公司宣布，他们已生产出一种比 火柴头还小的半导体固体 电路。诺伊斯虽然 此前已制造出半导体硅片集成电路，但直到 1959年7月才申请专利，比基尔比晚了半年。 法庭后来裁决，集成电路的发明专利属于基 尔比，而 有关集成电路的内部连接技术专利 权属于诺伊斯。两人都因此成为微电子学的 创始人，获得美国的“巴伦坦奖章”。
双边 引脚
SOP (小型化封装 小型化封装) 小型化封装
单边 引脚
SIP 单列引脚式封装） （单列引脚式封装） ZIP 交叉引脚式封装） （交叉引脚式封装）
四边 引脚
QFP PLCC (四侧引脚扁平封装 （无引线塑料封装载体 ） 四侧引脚扁平封装) 四侧引脚扁平封装
双边 引脚
DIP （双列式封装） 双列式封装）
4.2 技术发展趋势
芯片封装工艺： △ 芯片封装工艺： 从逐个管芯封装到出现了圆片级封装， 从逐个管芯封装到出现了圆片级封装，即先将圆片 划片成小管芯。 划片成小管芯。 再逐个封装成器件，到在圆片上完成封装划片后 再逐个封装成器件， 就成器件。 就成器件。 芯片与封装的互连：从引线键合（ △ 芯片与封装的互连：从引线键合（WB）向倒装焊 ） （FC）转变。 ）转变。 微电子封装和PCB板之间的互连： 板之间的互连： △ 微电子封装和 板之间的互连 已由通孔插装(PTH)为主转为表面贴装（SMT）为主。 为主转为表面贴装（ 已由通孔插装 为主转为表面贴装 ）为主。
第3章-厚薄膜电路PPT课件
是相同的。因此，造成与薄膜厚度相等的钻蚀。
（2）由于不再需要用来蚀刻薄膜的烈性化学物
质，所以对人员的危害较小，而且没有污水处理
的问题。
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3.1.2 薄膜材料
薄膜材料分为四类：
①
②
③
④
导体材料—用于形成电路图形，提供电极及
电学连接。
电阻材料—用于形成电路中的电阻。
断开的氧键，促进氧化物界面的形成。溅射颗粒
的动能在它们与基板碰撞时转变成在基板上所产
生的余热，进一步增强了氧化物的形成。
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磁控溅射与反应溅射
磁控溅射：一般的三极真空管溅射是一个非常缓
慢的过程，需要几小时才能得到可使用的膜．在
关键的位置，通过使用磁场，可以使等离子体在
靶材附近聚集，大大的加速了淀积的过程。
阻挡层材料—形成某些导体与电阻之间的扩
散阻挡层
薄膜基板
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1、导体薄膜材料：微系统封装工程的一
般为金属薄膜。
功能：
主要用于半导体元器件或芯片之间的电
气连接。
例如：
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电阻器的端头连接、电容的上下电极、元件之间
的互连线；
高频电感、微带线、地线等。
29
对导体薄膜材料选择的基本要求：
6
蒸发淀积薄膜
当材料的蒸汽压超过周围压力时，材料就会
蒸发到周围环境中—蒸发的“本质”。
薄膜蒸发淀积工艺中，通过加热或电子束轰
击的方式，使被蒸镀物质在真空下受热或轰击
后蒸发气化，高温蒸发后的原子在温度较低基
集成电路工艺__热氧化薄膜技术
3.2 热生长二氧化硅薄膜
一般湿氧氧化是由携带气体通过水浴后，含有水 汽的氧气进入石英管对硅片进行氧化，而水汽 的多少由水浴的温度控制，同时水浴的质量也 将影响氧化层质量的好坏。 一种新的湿氧氧化方法，它是依靠高纯的氢气和 氧气在石英管中按比例混合燃烧成水，氢和氧 的比例为2:1 时为水汽氧化，小于这比例为湿 氧氧化，当氢气为零时，为干氧氧化。
7-9
5-6
3.2 热生长二氧化硅薄膜
二氧化硅层的主要用途 二氧化硅对杂质有掩蔽扩散作用，能实现选择性 定域扩散掺杂 器件表面的保护和电路的钝化膜 器件的电隔离（绝缘）作用 电容的介电材料 作MOS 管的绝缘栅材料 多层互连的层间绝缘介质 缓冲层/热氧化层
3.2 热生长二氧化硅薄膜
1.扩散时的掩蔽层，离子注入的(有时与光刻胶、 Si3N4层一起使用)阻挡层
a.最小击穿电场（非本征）－－针孔、裂缝、杂质。
b. 最大击穿电场（本征）－－厚度、导热、界面态电荷等；氧 化层越薄、氧化温度越高， 击穿电场越低。 c.介电常数3～4（3.9）
3.2 热生长二氧化硅薄膜
不同方法制备的SiO2薄膜的物理参数
氧化方法 密度（g/cm3） 折射率λ＝546nm 电阻率（Ωcm） 介电常数 介电强度 （108V/cm）
SiO2 +4HF SiF4 2H 2O SiF4 +2HF H 2SiF6
六氟化硅溶于水。利用这一性质作为掩蔽膜，微电子工艺中利用 HF光刻出IC 制造中的各种窗口。 SiO2的腐蚀速率与HF的浓度、温度、 SiO2的质量以及所含杂质 数量等因素有关。不同方法制备的SiO2 ，腐蚀速率可能相差很 大。
3.1 概述
二、用于制备薄膜的材料种类繁多，例如：
集成电路芯片封装技术第三章 厚薄膜技术
服了上述两种粘结剂的缺点，称之为混合粘结系统。
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第三章
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—有机粘结剂
有机粘接剂通常是一种触变的流体，作用： 可使有效物质和粘接成分保持悬浮态直到膜烧制完 成； 可为浆料提供良好的流动特性以进行丝网印刷。
重庆城市管理职业学院
球磨设备和临界速率
第三章
重庆城市管理职业学院
厚膜浆料的参数
第三章
厚膜浆料的参数： 粒度（FOG 细度计测量） 固体粉末百分比含量（400℃煅烧测量） 粘度（锥板或纺锤粘度计测量）。
重庆城市管理职业学院
厚膜技术
第三章
厚膜技术是采用丝网印刷、干燥和烧结等工艺，将传统 无源元件及导体形成于散热良好的陶瓷绝缘基板表面,并用 激光处理达到线路所需之精密度, 再采用SMT技术, 将IC或 其他元器件进行安装, 构成所需要的完整线路, 最后采用多 样化引脚和封装方式, 实现模块化的集成电路——厚膜混 合集成电路（HIC，Hybrid Integrated Circuit）。
溶剂或稀释剂用于烧结前的有机粘结剂的稀释， 烘干和烧结时挥发掉。
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厚膜浆料的制备
第三章
配制浆料时，须将各成分按一定比例充分混合。制造 过程开始于粉末态的物质，通过从化学溶液中沉淀出来 的金形成的金粉末与细筛的玻璃粉混合，加入运载剂 （由适当的溶剂、增稠剂或胶混合）后用球磨机使混合 物充分混合来减小玻璃料和其他脆性材料的颗粒尺寸， 最后由三辊轧膜机将浆料的组分弥散开，保证颗粒尺寸 均匀。
厚膜印刷所用材料是一种特殊材料——浆料，而薄膜技 术则是采用镀膜、光刻和刻蚀等方法成膜。
第三章 厚、薄膜技术
厚膜的制备： 厚膜的制备：
把制备好的浆料通过丝网印版印在陶瓷基板上， 把制备好的浆料通过丝网印版印在陶瓷基板上，烘干 去除溶剂或稀释剂挥发性成分，再经高温烧制， 去除溶剂或稀释剂挥发性成分，再经高温烧制，有机粘 贴剂被燃烧调，剩下的几乎是纯粹的金属， 贴剂被燃烧调，剩下的几乎是纯粹的金属，它由于玻璃 的作用而密合在基板上。 的作用而密合在基板上。
尹小田
厚膜浆料的制备： 厚膜浆料的制备：
前面已经知道：厚膜浆料一般由金属和玻璃组成。 前面已经知道：厚膜浆料一般由金属和玻璃组成。 1、把从化学溶剂中沉淀出来的金属，形成金属粉末； 、把从化学溶剂中沉淀出来的金属，形成金属粉末； 2、把熔融的玻璃淬火后，用球磨机磨成玻璃颗粒，细筛粉 、把熔融的玻璃淬火后，用球磨机磨成玻璃颗粒， 末； 3、把金属粉末和玻璃粉末分散在有机粘贴剂中，用溶剂或 、把金属粉末和玻璃粉末分散在有机粘贴剂中， 稀释剂调成糊状，在三锟轧机中彻底弥散(混合 混合， 稀释剂调成糊状，在三锟轧机中彻底弥散 混合，无结 块)，去除夹带空气。 ，去除夹带空气。
尹小田
2、厚膜材料 、
金属陶瓷厚膜浆料分：导体、电阻和绝缘浆料。 金属陶瓷厚膜浆料分：导体、电阻和绝缘浆料。
3）厚膜绝缘材料 ） 以简单的交叠结构或复杂的多层结构做导体间的绝缘体的 介质材料。必须是结晶的或可再结晶的。 介质材料。必须是结晶的或可再结晶的。膨胀系数必须尽 可能接近基板材料以避免制作多层后基板出现翘曲。 可能接近基板材料以避免制作多层后基板出现翘曲。 对厚膜绝缘材料要求： 其它用法： 对厚膜绝缘材料要求： 其它用法： •形成连续的膜以消除层间的短路； 形成连续的膜以消除层间的短路； •介电常数高的介质材料可以制作厚膜电容器，精度高。 介电常数高的介质材料可以制作厚膜电容器，精度高。 形成连续的膜以消除层间的短路 介电常数高的介质材料可以制作厚膜电容器 •包含小到 包含小到0.25mm的通孔。 包含小到 的通孔 •釉面介质材料：是可以在较低温度下烧结的非晶玻璃。用 釉面介质材料： 的通孔。 釉面介质材料 是可以在较低温度下烧结的非晶玻璃。 于电路的机械保护，防止污染和水在导体间的桥连， 于电路的机械保护，防止污染和水在导体间的桥连，桥连 所以每层要印刷和烧结2次 来消除针孔，防止层间的短路。 所以每层要印刷和烧结 次，来消除针孔，防止层间的短路。 可到短路；阻挡焊料散布，改善厚膜电阻调阻后的稳定性。 可到短路；阻挡焊料散布，改善厚膜电阻调阻后的稳定性。
半导体集成电路封装技术试题汇总(李可为版)
半导体集成电路封装技术试题汇总(李可为版)半导体集成电路封装技术试题汇总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。
集成电路芯片封装技术第三章 厚薄膜技术(二)
第三章
厚膜介质材料
厚膜介质材料是以多层结构形式用作导体层间的绝缘体， 可在介质层上留有开口区或通孔以便相邻导体层互连。 厚膜介质材料通常是结晶或可再结晶的，介质材料在较低 温度下熔化后和玻璃相物质混合形成熔点比烧结温度更高的 均匀组分，在随后烧结过程中保持固态，提供稳定的基础。
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第三章
初始电阻性能—电阻温度系数 初始电阻性能 电阻温度系数TCR 电阻温度系数
材料电阻随温度变化的特性称为电阻温度系数 电阻温度系数，温度电阻温度系数 电阻之间的变化关系通常是非线性关系。
dR(T ) TCR (T ) = dT
∆R TCR = ∆T
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第三章
重庆城市管理职业学院
第三章
初始电阻性能—电阻电压系数 初始电阻性能 电阻电压系数VCR 电阻电压系数
电阻电压系数表征电阻对高电压的敏感性，电阻 漂移-电压梯度之间也是非线性关系。
R (V2 ) − R (V1 ) VCR = ×106 (×10−6 / V ) R (V1 ) (V2 − V1 )
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第三章
厚膜电阻工艺控制
为了控制厚膜电阻电性能，厚膜电阻的印刷和烧 结工艺很关键，烧结过程中某一温度下停留时间的 烧结过程中某一温度下停留时间的 微小改变或烧结气氛参数控制不良均会对电阻阻值 造成显著影响。 造成显著影响 厚膜电阻的制作对烧结气氛要求很高，空气烧结 的电阻系统要具有很强的氧化气氛，以防止还原性 气氛里将金属氧化物还原为金属。高阻值电阻比低 阻值电阻对气氛要求更加敏感。
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第三章
厚膜导体材料基本类型 可空气烧结厚膜导体：主要是指不容易形成氧化物
集成电路芯片封装技术之厚膜技术(PPT25张)
前课回顾
1.芯片互连技术的分类
2.WB技术、TAB技术与FCB技术的概念 3.三种芯片互连技术的对比分析
芯片互连技术对比分析
主要内容
➢ 厚膜技术简介
➢ 厚膜导体材料
膜技术简介
厚膜（Thick Film）技术和薄膜技术（Thin Film）是电 子封装中的重要工艺技术，统称为膜技术。可用以制作电 阻、电容或电感等无源器件，也可以在基板上制成布线导 体和各类介质膜层以连接各种电路元器件，从而完成混合 （Hybrid）集成电路电子封装。
厚膜浆料的制备
配制浆料时，须将各成分按一定比例充分混合。制造 过程开始于粉末态的物质，通过从化学溶液中沉淀出来 的金形成的金粉末与细筛的玻璃粉混合，加入运载剂 （由适当的溶剂、增稠剂或胶混合）后用球磨机使混合 物充分混合来减小玻璃料和其他脆性材料的颗粒尺寸， 最后由三辊轧膜机将浆料的组分弥散开，保证颗粒尺寸 均匀。
厚膜印刷所用材料是一种特殊材料——浆料，而薄膜技 术则是采用镀膜、光刻和刻蚀等方法成膜。
厚膜电路特点及应用
较之普通PCB，厚膜电路在散热性和稳定性方面优 势明显；而且，比普通PCB能更适应环境。
由于汽车电子产品所处环境通常都比较苛刻（不包 括车内影音娱乐系统），比如动力控制系统和发动系 统，所处环境高温、高湿、大功率、高振动等。普通 PCB无法满足这些环境条件需求时，厚膜电路就会体 现出它的价值。基于厚膜电路在高温、高压、大功率 的应用中有极大的优势。一般主要应用在汽车电子、 通讯系统领域、航空航天及一些军工领域。
厚膜技术
厚膜技术是采用丝网印刷、干燥和烧结等工艺，将传统 无源元件及导体形成于散热良好的陶瓷绝缘基板表面,并用 激光处理达到线路所需之精密度, 再采用SMT技术, 将IC或 其他元器件进行安装, 构成所需要的完整线路, 最后采用多 样化引脚和封装方式, 实现模块化的集成电路——厚膜混合 集成电路（HIC，Hybrid Integrated Circuit）。
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题型填空20题40分简答7题35分论述2题25分第一章集成电路芯片封装技术1.集成电路的工艺流程：设计-单晶材料-芯片制造-封装-检测2..集成电路芯片狭义封装是指利用（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。
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.集成电路封装的层次分为四级分别为模块元件（Module）、电路卡工艺（Card）、主电路板（Board）、完整电子产品。
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产品的工艺过程。
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。
7.芯片封装所使用的材料有金属陶瓷玻璃高分子材料8.集成电路的发展方向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（在书12-13页，论述题要适当扩充）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，成型技术之前的工艺步骤称为前段操作，在成型之后的工艺步骤称为后段操作，前后段操作的区分标准在于对环境洁净度的要求不同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.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。
第3章厚膜与薄膜技术共63页
参数控制的意义：实现可印制性与烧成膜的密度之 间的最佳平衡。
含量太高，浆料就没有很好的流动性来保证印 刷质量。
含量太低，则浆料会印刷得很好，但烧成的图 形可能是多孔的或清晰度差。
01.10.2019
浆料粘度的调节：
加入适当的溶剂可以很容易的降低粘度，当浆 料罐已开启多次或把浆料从丝网返回罐中时， 常常需要这么做。
增加浆料的粘度是很困难的，需要加入更多的 不挥发性的载体，然后重新对浆料进行轧制。
超大规模集成电路硅衬底抛光
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金属陶瓷厚膜浆料可以分成三大类：导体、电阻和介质
3.2 厚膜导体材料
添加剂：在溶剂中加入能够改变浆料触变性能的增塑
剂、表面活性剂和某些试剂，以改善浆料的有益特性
和印刷性能。
超大规模集成电路硅衬底抛光
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3.1.5 厚膜浆料的制备 制备的总体要求：要以合适的比例将厚膜浆料的各种成分 混合在一起，然后在三锟轧机中轧制足够的时间以确保它 们彻底地混合，而没有任何结块存在。 制备的主要步骤：粉体原料加工、浆料配制、浆料轧制 粉体原料加工 金粉体：通过从化学溶剂中沉淀出来 玻璃粉体：通过熔融的玻璃淬火，然后球磨得到 球磨机可减小玻璃料和其它脆性材料的颗粒尺寸 一般装载量为整个容积的50％,其余为球磨介质 球磨机以大约60％的临界速率旋转
厚膜导体在混合电路中必须实现以下各种功能。
在电路的节点之间提供导电布线(最主要的功能)。
提供安装区域，以便通过焊料、环氧树脂或直接共晶键合来 安装元器件。
01.10.2019
提供元器件与膜布线之间以及与更高一级组装的电互连。
集成电路封装技术(3)
集成电路封装技术
前言 第一章 电子封装工程概述 第二章 封装工艺流程 第三章 厚薄膜技术
前言
一、微电子封装的作用和意义 1、从与人们日常生活直接相关的事说起——着装
随着科技的进步和社会文明程度的提高，服装的种类、式样、所用的材料、 制作工艺都在不断的进步，所起的作用不仅限于御寒和美观上。
元器件与电路板连接
封胶材料与技术
陶瓷封装
塑料封接
气密性封装 封装过程中的缺陷分析
封装可靠性工程
第一章 电子封装工程概述
1.3.1 20世纪电子封装技术发展的回顾
第一章 电子封装工程概述
1.3.2 发展趋势 1、半导体集成电路的发展迅速
芯片尺寸越来越大
工作频率越来越高
发热量日趋增大
引脚越来越多
第一章 电子封装工程概述
随着封装技术的进步，引线节距和封装厚度不断地减小 引线节距从2.54mm(PDIP)降至0.65mm(PQFP) 封装厚度从3.6 mm(PDIP)降至2.0mm(PQFP)和
第一章 电子封装工程概述
1.2.3封装技本术与课封装程材所料 涉及的工艺技术
芯片封装工艺流程 焊接材料
厚膜/薄膜技术 印制电路板
第一章 电子封装工程概述
1.2 封装技术
1.2.1封装工程的技术层次
1.2.1封装工程的技术层次
层次1 它是指半导体集成电路元件（芯片）。芯片由半导体厂商提供，分二类，一 类系列标准芯片，另一类是针对系统用户的专用芯片。由于芯片为厂家提供， 如何确保芯片质量就成为关键问题。将其列为1个层次是指集成电路元器件间 的连线工艺。
封装的发展趋势已初见端倪。 （1）高性能CSP封装 以其超小型、轻重量化为特色，如果能在高速、多功能低 价格两个方面兼得，CSP在LSI封装中将会迅速得到普及。 （2）以芯片叠层式封装为代表的三维封装 三维立体封装包括封装层次的三维封 装、芯片层次的三维封装和硅圆片层次的三维封装等三种。 （3）全硅圆片型封装 其特点是在完成扩散工序的硅圆片上进行封装布线、布置 引线端子、贴附焊球、完成封装，最后再切分一个一个的封装件。 （4）球形半导体 涉及到半导体前工程、后工程等许多基本工序的变革，能否在 技术上突破并发展为实用的封装形式，还要经过实践检验。
(整理)厚膜电路封装-常.
厚膜电路的封装厚膜电路在完成组装工序后，通常还需要给予某种保护封装，以免受各种机械损伤和外界环境的影响，并提供良好的散热条件，保证电路可靠地工作，封装除对混合电路起机械支撑、防水和防磁、隔绝空气等的作用外，换具有对芯片及电连线的物理保护、应力缓和、散热防潮、尺寸过度、规格标准化等多种功能。
电路可以采用金属、陶瓷、玻璃和树脂等封装。
厚膜电路的一个优点就是它能在封装保护较差的条件下正常地工作。
金属封装 按外壳的材料分类 陶瓷封装塑料封装气密性封装：是对工作环境气密的保护，金属封装和陶瓷封装属该封装。
非气密性封装：则是可以透气的，塑料封装一般为该封装。
一、封装材料：厚膜集成电路封装的作用之一就是对芯片进行环境保护，避免芯片与外部空气接触。
因此必须根据不同类别的集成电路的特定要求和使用场所，采取不同的加工方法和选用不同的封装材料，才能保证封装结构气密性达到规定的要求。
按外壳材料分为金属封装、陶瓷封装、塑料封装、树脂封装等。
集成电路早起的封装材料是采用有机树脂和蜡的混合体，用充填或灌注的方法来实现封装的，显然可靠性很差。
也曾应用橡胶来进行密封，由于其耐热、耐油及电性能都不理想而被淘汰。
目前使用广泛、性能最为可靠的气密密封材料是玻璃-金属封接、陶瓷-金属封装和按气密性分类低熔玻璃-陶瓷封接。
处于大量生产和降低成本的需要，塑料模型封装已经大量涌现，它是以热固性树脂通过模具进行加热加压来完成的，其可靠性取决于有机树脂及添加剂的特性和成型条件，但由于其耐热性较差和具有吸湿性，还不能与其他封接材料性能相当，尚属于半气密或非气密的封接材料。
全密封封装适合于高可靠性应用。
通常，全密封的漏气率应不大于10-8cm3/S。
为了保证密封的高质量，首先必须可靠地气密密封全部外引线，待电路板接入外壳后，再要求对壳底和壳盖进行优质焊接。
在气密封装中，典型的密封组合主要有金属之间、金属和陶瓷之间、金属和玻璃之间及陶瓷之间的密封。
序号形式方法1 金属-金属封接如金属外壳，目前最常用的方法是电路熔焊法，此外还可用锡焊、冷压焊和电子束、激光熔焊等。
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服了上述两种粘结剂的缺点，称之为混合粘结系统。
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第三章
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—有机粘结剂
有机粘接剂通常是一种触变的流体，作用： 可使有效物质和粘接成分保持悬浮态直到膜烧制完 成； 可为浆料提供良好的流动特性以进行丝网印刷。
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厚膜浆料
第三章
所有厚膜浆料通常有两个共性： 一、适于丝网印刷的具有非牛顿流变能力的黏性流体； 二、有两种不同的多组分相组成，一个是功能相，提供最
终膜的电和力学性能，另一个是载体相（粘合剂），提供合 适的流变能力。
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牛顿流体和非牛顿流体
第三章
牛顿流体指剪切应力与剪切变形速率成线性关系，即在 受力后极易变形，且剪切应力与变形速率成正比的低粘 性流体。凡不同于牛顿流体的都称为非牛顿流体。
溶剂或稀释剂用于烧结前的有机粘结剂的稀释， 烘干和烧结时挥发掉。
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厚膜浆料的制备
第三章
配制浆料时，须将各成分按一定比例充分混合。制造 过程开始于粉末态的物质，通过从化学溶液中沉淀出来 的金形成的金粉末与细筛的玻璃粉混合，加入运载剂 （由适当的溶剂、增稠剂或胶混合）后用球磨机使混合 物充分混合来减小玻璃料和其他脆性材料的颗粒尺寸， 最后由三辊轧膜机将浆料的组分弥散开，保证颗粒尺寸 均匀。
牛顿内摩擦定律表达式：τ=μγ 式中：τ--所加剪切应力；
γ--剪切速率（流速梯度）； μ--度量液体粘滞性大小的物理量—黏度，其物 理意义是产生单位剪切速率所需要的剪切应力。 服从牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。
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厚膜多层制作步骤
第三章
重庆城市管膜浆料可分为聚合物厚膜、难熔材料厚膜和金属陶 瓷厚膜；其中，难熔材料厚膜是特殊一类金属陶瓷厚膜， 需要在较之传统金属陶瓷材料更高的温度下进行烧结。
厚膜印刷所用材料是一种特殊材料——浆料，而薄膜技 术则是采用镀膜、光刻和刻蚀等方法成膜。
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厚膜电路特点及应用
第三章
较之普通PCB，厚膜电路在散热性和稳定性方面优 势明显；而且，比普通PCB能更适应环境。
由于汽车电子产品所处环境通常都比较苛刻（不包 括车内影音娱乐系统），比如动力控制系统和发动系 统，所处环境高温、高湿、大功率、高振动等。普通 PCB无法满足这些环境条件需求时，厚膜电路就会体 现出它的价值。基于厚膜电路在高温、高压、大功率 的应用中有极大的优势。一般主要应用在汽车电子、 通讯系统领域、航空航天及一些军工领域。
通常情况下介电体是绝缘体，在外加一定强度电场的情 况下，会导致电击穿成为导电材料，常用于制作电容器。
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第三章
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—粘结成分
粘接成分：主要有两类物质用于厚膜与基板的粘接：玻 璃材料和金属氧化物，可以单独使用或者一起使用。 玻璃材料粘接机理： 【与基板中的玻璃发生化学反应】和【玻璃态物质熔融流 入基板不规则表面】
质保持悬浮状态的基体； 有机粘结剂—提供丝网印刷时的合适流动性能； 溶剂或稀释剂—决定运载剂的粘度
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第三章
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—有效物质
浆料中的有效物质决定烧结膜的电性能，如果是金属则 烧结膜是导体，如果是金属氧化物则是一种电阻；如果有 效物质是一种绝缘材料，则烧结后的膜是一种介电体，有 效物质一般以粉末形式出现，颗粒尺寸为1-10um，平均粒 径约5um。
有机粘结剂不挥发，但在高温下趋于烧尽，粘结剂 在烧结过程中必须被完全氧化，不能存在有影响膜的 残余物质（C）存在。
氮气中烧结的有机载体必须发生分解和热解聚。
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第三章
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—溶剂或稀释剂
自然形态的有机粘结剂太粘稠不能进行丝网印刷， 需要使用溶剂或稀释剂，稀释剂比粘结剂较容易挥发， 在大约100℃以上就会迅速蒸发，典型材料是萜品醇、 丁醇和某些络合的乙醇；
聚合物厚膜材料：包含带有导体、电阻或绝缘颗粒的聚 合物材料混合物，通常在85-300摄氏度范围内固化。聚 合物导体主要是C和Ag，常用于有机基板材料上。
金属陶瓷厚膜：玻璃陶瓷和金属的混合物，通常在850-
1000摄氏度的范围内烧结。
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传统厚膜浆料的主要成分
第三章
传统的金属陶瓷厚膜浆料具有四种主要成分： 有效物质—决定膜功能 粘结成分—提供膜与基板间的粘结以及使有效物
第三章 厚/薄膜技术
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前课回顾
1.芯片互连技术的分类
第三章
2.WB技术、TAB技术与FCB技术的概念 3.三种芯片互连技术的对比分析
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芯片互连技术对比分析
第三章
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主要内容
➢ 厚膜技术简介
➢ 厚膜导体材料
第三章
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第三章
膜技术简介
厚膜（Thick Film）技术和薄膜技术（Thin Film）是电 子封装中的重要工艺技术，统称为膜技术。可用以制作电 阻、电容或电感等无源器件，也可以在基板上制成布线导 体和各类介质膜层以连接各种电路元器件，从而完成混合 （Hybrid）集成电路电子封装。
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厚膜技术
第三章
厚膜技术是采用丝网印刷、干燥和烧结等工艺，将传统 无源元件及导体形成于散热良好的陶瓷绝缘基板表面,并用 激光处理达到线路所需之精密度, 再采用SMT技术, 将IC或 其他元器件进行安装, 构成所需要的完整线路, 最后采用多 样化引脚和封装方式, 实现模块化的集成电路——厚膜混 合集成电路（HIC，Hybrid Integrated Circuit）。
玻璃粘结的不足？ 物理过程因存在热循环和热储存而退化 烧结玻璃材料表面存在玻璃相，影响后续组装工艺。
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第三章
传统金属陶瓷厚膜浆料成分—粘结成分
金属氧化物粘接机理： 金属Cu和Cd（镉）与浆料混合，发生基板表面氧化反
应生成氧化物，金属与氧化物粘结并通过烧结结合在一起。 金属氧化物粘结的优缺点？
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球磨设备和临界速率
第三章
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厚膜浆料的参数