集成电路芯片封装第2章-芯片互连技术

5）刻蚀形成Cu线图样
6）导电图样Cu镀锡退火
6、内引线键合 (ILB)
内引线键合是将裸芯片组装到TAB载带上的技术，通常采 用热压焊方法。焊接工具是由硬质金属或钻石制成的热电极。 当芯片凸点是软金属，而载带Cu箔引线也镀这类金属时，则 用“群压焊”。
➢TAB关键技术-封胶保护
环氧树脂： 盖印或点胶
采用Al箔：导热性和导电性及机械强度、延展性。
3）凸点金属材料 芯片焊区金属通常为Al，在金属膜外部淀积制作
粘附层和钝化层，防止凸点金属与Al互扩散。典型 的凸点金属材料多为Au或Au合金。
8、TAB技术的关键材料
9、TAB的优点
1）TAB结构轻、薄、短、小，封装高度<1mm 2）TAB电极尺寸、电极与焊区间距较之WB小 3）TAB容纳I/O引脚数更多，安装密度高 4）TAB引线电阻、电容、电感小，有更好的电性能 5）可对裸芯片进行筛选和测试 6）采用Cu箔引线，导电导热好，机械强度高 7）TAB键合点抗键合拉力比WB高（3-10倍） 8）TAB采用标准化卷轴长带，对芯片实行多点一次焊接， 自动化程度高
3、TAB技术工艺流程
3、TAB技术工艺流程
4、TAB关键技术
TAB工艺关键部分有：芯片凸点制作、TAB载 带制作和内、外引线焊接等。
TAB关键技术-凸点制作
5、载带制作工艺实例—Cu箔单层带
1）冲制标准定位传送孔
2） Cu箔清洗 3） Cu箔叠层
50~70 µm
4）Cu箔涂光刻胶（双面）
3、WB技术作用机理
（1）超声波键合：超声波发生器使劈刀发生水平弹性振动， 同时施加向下压力。劈刀在两种力作用下带动引线在焊区 金属表面迅速摩擦，引线发生塑性变形，与键合区紧密接 触完成焊接。常用于Al丝键合，键合点两端都是楔形 。 （2）热压键合：利用加压和加热，使金属丝与焊区接触面 原子间达到原子引力范围，实现键合。一端是球形，一端 是楔形 ，常用于Au丝键合。 （3）金丝球键合：用于Au和Cu丝的键合。采用超声波能 量，键合时要提供外加热源。
➢载带自动键合（TAB）技术
TAB技术首先在高聚物上做好元件引脚的引线 框架，然后将芯片按其键合区对应放在上面，然 后通过热电极一次将所有的引线进行键合。 ➢ TAB工艺主要是先在芯片上形成凸点，将芯片 上的凸点同载带上的焊点通过引线压焊机自动的 键合在一起，然后对芯片进行密封保护。
3、TAB技术工艺流程
然后，筛选与测试
7、外引线键合 OLB
测试完成
8、TAB技术的关键材料
1）基带材料 基带材料要求高温性能好、热匹配性好、收缩
率小、机械强度高等，聚酰亚胺（PI）是良好的 基带材料，但成本较高，此外，可采用聚酯类材 料作为基带。
8、TAB技术的关键材料
2）TAB金属材料 制作TAB引线图形的金属材料常用Cu箔，少数
·陶瓷和塑料BGA、SCP和MCP ·陶瓷和塑料封装QFP ·芯片尺寸封装 (CSP)
3、WB技术作用机理
提供能量破坏被焊表面的氧化层和污染物，使焊区金 属产生塑性变形，使得引线与被焊面紧密接触，达到原子 间引力范围并导致界面间原子扩散而形成焊合点。 ➢ 引线键合键合接点形状主要有楔形和球形，两键合接 点形状可以相同或不同。
➢ 一、引线键合技术（WB） 1、引线键合技术概述
引线键合技术是将半导体裸芯片（Die）焊区与 微电子封装的I/O引线或基板上的金属布线焊区（ Pad）用金属细丝连接起来的工艺技术。
2、引线键合技术分类和应用范围
➢ 常用引线键合方式有三种： 热压键合 超声波键合 热超声波（金丝球）键合
➢ 特点：低成本、高可靠、高产量等，WB成为芯片互 连主要工艺方法，用于下列封装:
4、引线键合接点外形
球形键合
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第一键合点
第二键合点
楔形键合
第一键合点
第二键合点
5、引线键合技术实例
采用导线键合的芯片互连
6、WB线材及其可靠度
➢ 不同键合方法采用的键合材料也有所不同： 热压键合和金丝球键合主要选用金（Au）丝
，超声键合则主要采用铝（Al）丝和Si-Al丝（ Al-Mg-Si、Al-Cu等） ➢ 键 合 金 丝 是 指 纯 度 约 为 99.99 ％ ， 线 径 为 l8～50μm的高纯金合金丝，为了增加机械强 度，金丝中往往加入铍(Be)或铜。
➢ 三、倒装芯片键合技术（FCB） 1、倒装芯片键合技术
倒装芯片键合（FCB）是指将裸芯片面朝下，芯片焊区与 基板焊区直接互连的一种键合方法：通过芯片上的凸点直接 将元器件朝下互连到基板、载体或者电路板上。而WB和 TAB则是将芯片面朝上进行互连的。由于芯片通过凸点直接 连接基板和载体上，倒装芯片又称为DCA（Direct Chip Attach ）
7、WB可靠性问题
1）金属间化合物形成——常见于Au-Al键合系统，紫斑 和白斑
2）引线弯曲疲劳——引线键合点跟部出现裂纹。 3）键合脱离——指键合点颈部断裂造成电开路。 4）键合点和焊盘腐蚀
腐蚀可导致引线一端或两端完全断开，从而使引线在 封装内自由活动并造成短路。
➢ 二、载带自动键合技术（TAB） 1、载带自动键合（TAB）技术概述
第2章 封装工艺流程 ——芯片互连技术
前课回顾
1.集成电路芯片封装工艺流程
2.成型技术分类及其原理
➢转移成型技术（Transfer Molding）、喷射成型技术 （Inject Molding）、预成型技术（Pre-Molding）
3.常见芯片互连方法有哪些？
主要内容
➢ 一、引线键合技术（WB） ➢ 二、载带自动键合技术（TAB） ➢ 三、倒装芯片键合技术（FCB）
载带自动焊(Tape Automated Bonding，TAB)技术 是一种将芯片组装在金属化柔性高分子聚合物载带上的集 成电路封装技术；将芯片焊区与电子封装体外壳的I/O或基 板上的布线焊区用有引线图形金属箔丝连接，是芯片引脚 框架的一种互连工艺。
2、TAB技术分类
TAB按其结构和形状可分为：Cu箔单层带、 Cu-PI双层带、Cu-粘接剂-PI三层带和Cu-PI-Cu 双金属带等四种。
6、WB线材及其可靠度
➢键合对金属材料特性的要求： 可塑性好，易保持一定形状，化学稳定性好；
尽量少形成金属间化合物，键合引线和焊盘金 属间形成低电阻欧姆接触。
➢柯肯达尔效应：两种扩散速率不同的金属交互 扩散形成缺陷：如Al-Au键合后，Au向Al中迅 速扩散，产生接触面空洞。通过控制键合时间 和温度可较少此现象。