集成电路芯片封装第十六讲(一)
【课件】集成电路芯片封装技术芯片互连技术ppt
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 超声键合 热超声波（金丝球）键合
低成本、高可靠、高产量等特点使得WB成为芯片互 连主要工艺方法，用于下列封装:
·陶瓷和塑料BGA、SCP和MCP ·陶瓷和塑料封装QFP ·芯片尺寸封装 (CSP)
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。
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
主要内容Biblioteka 引线键合技术（WB） 载带自动键合技术（TAB） 倒装芯片键合技术（FCB）
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。
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。
TAB技术的关键材料
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 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
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。
载带自动键合（TAB）技术概述
芯片封装专业知识培训讲义
1500
100 pF
Device Under Test
芯片封装研专究业生知教识育培训
新一代封装技术（柔性连接）
芯片封装研专究业生知教识育培训
新一代封装技术（3D连接）
Packaging Technology with 2 or More DIE Stacked in a Single Package or Multiple Packages Stacked Together
芯片封装研专究业生知教识育培训
CSP模式
・Wrist Camera (Fujitsu) ・G-SHOCK Watch (IEP)
Wire-bonding
27mm
WLCSP
shrink
30mm
75% down-size mounting area
芯片封装研专究业生知教识育培训
芯片封装（ Flip-chip ）
芯片封装研专究业生知教识育培训
芯片封装（邦定）
Two methods
芯片封装研专究业生知教识育培训
芯片封装（结构形式）
过孔和表面贴装形式
芯片封装研专究业生知教识育培训
芯片封装（高级模式）
Bond wires contribute parasitic inductance Fancy packages have many signal, power layers
芯片封装研专究业生知教识育培训
芯片封装发展史
1959 - Planar technology invented
芯片封装研专究业生知教识育培训
芯片封装发展史
1960 - Epitaxial deposition developed Bell Labs developed the technique of Epitaxial
集成电路封装知识
集成电路封装知识典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。
集成电路封装知识典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。
什么是电子封装(electronic packaging)? 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）。
所以，在最初的微电子封装中，是用金属罐(metal can) 作为外壳，用与外界完全隔离的、气密的方法，来保护脆弱的电子元件。
但是，随着集成电路技术的发展，尤其是芯片钝化层技术的不断改进，封装的功能也在慢慢异化。
通常认为，封装主要有四大功能，即功率分配、信号分配、散热及包装保护，它的作用是从集成电路器件到系统之间的连接，包括电学连接和物理连接。
芯片封装大全（图文全解）
芯⽚封装⼤全（图⽂全解）芯⽚封装⼤全集锦详细介绍⼀、DIP双列直插式封装DIP(DualIn－line Package)是指采⽤双列直插形式封装的集成电路芯⽚，绝⼤多数中⼩规模集成电路(IC)均采⽤这种封装形式，其引脚数⼀般不超过100个。
采⽤DI P封装的CPU芯⽚有两排引脚，需要插⼊到具有DIP结构的芯⽚插座上。
当然，也可以直接插在有相同焊孔数和⼏何排列的电路板上进⾏焊接。
DIP封装的芯⽚在从芯⽚插座上插拔时应特别⼩⼼，以免损坏引脚。
DIP封装具有以下特点：1.适合在PCB (印刷电路板)上穿孔焊接，操作⽅便。
2.芯⽚⾯积与封装⾯积之间的⽐值较⼤，故体积也较⼤。
Intel系列CPU中8088就采⽤这种封装形式，缓存(Cache )和早期的内存芯⽚也是这种封装形式。
⼆、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S MD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。
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P CB电路板上安装布线。
2.适合⾼频使⽤。
3.操作⽅便，可靠性⾼。
4.芯⽚⾯积与封装⾯积之间的⽐值较⼩。
Intel系列CPU中80286 、80386和某些486主板采⽤这种封装形式。
三、PGA插针⽹格阵列封装PGA(Pin Grid Array Package)芯⽚封装形式在芯⽚的内外有多个⽅阵形的插针，每个⽅阵形插针沿芯⽚的四周间隔⼀定距离排列。
集成电路芯片封装
第一章集成电路芯片封装概述(P1)封装概念：狭义：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，构成整体立体结构的工艺。
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。
（P3）芯片封装实现的功能：1、传递功能2、传递电路信号3、提供散热途径4、结构保护与支持（P4）封装工程的技术层次封装工程始于集成电路芯片制成之后，包括集成电路芯片的粘贴固定、互连、封装、密封保护、与电路板的连接、系统组合，直到最终产品完成之前的所有过程。
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，并可与下一层次组装进行连接的模块（组件）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路卡的工艺。
第三层次：将数个第二层次完成的封装组装的电路卡组合成在一个主电路板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。
在芯片上的集成电路元器件间的连线工艺也称为零级层次的封装，因此封装工程也可以用五个层次区分。
（P5）封装的分类：1、按封装集成电路芯片的数目：单芯片封装（SCP）和多芯片封装（MCP）2、按密封材料区分：高分子材料（塑料）和陶瓷3、按器件与电路板互连方式：引脚插入型（PTH）和表面贴装型（SMT）4、按引脚分布形态：单边引脚、双边引脚、四边引脚和底部引脚SMT器件有L型、J型、I型的金属引脚。
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（P19）封装流程一般分为两个部分：用塑料封装（固封）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。
芯片封装工艺详细讲解PPT课件
2020/1/16
11
可编辑
Logo
Raw Material in Assembly(封装原材料)
【Mold Compound】塑封料/环氧树脂
20
Epoxy Writing： 点银浆于L/F的Pad 上，Pattern可选 ；
可编辑
Logo
FOL– Die Attach 芯片粘接
芯片拾取过程：
1、Ejector Pin从wafer下方的Mylar顶起芯片，使之便
于
脱离蓝膜；
2、Collect/Pick up head从上方吸起芯片，完成从
2020/1/16
Die Attach质量检查： Die Shear（芯片剪切力）
24
可编辑
Logo
FOL– Wire Bonding 引线焊接
※利用高纯度的金线（Au） 、铜线（Cu）或铝线（Al）把 Pad
和 Lead通过焊接的方法连接起来。Pad是芯片上电路的外接 点，Lead是 Lead Frame上的 连接点。
EFO：打火杆。用于在形成第一焊点时的烧球。打火杆打火形成高温， 将外露于Capillary前端的金线高温熔化成球形，以便在Pad上形成第一 焊点（Bond Ball）；
Bond Ball：第一焊点。指金线在Cap的作用下，在Pad上形成的焊接点 ，一般为一个球形；
Wedge：第二焊点。指金线在Cap的作用下，在Lead Frame上形成的 焊接点，一般为月牙形（或者鱼尾形）；
2020/1/16
30
集成电路芯片封装讲座
倒装芯片键合技术
凸点下金属层(UBM) 芯片上的凸点，实际上包括凸点及处在凸点和铝电极之
间的多层金属膜(Under Bump Metallurgy)，一般称为凸 点下金属层，主要起到粘附和扩散阻挡的作用。
倒装芯片键合技术应用
芯片互连技术
桂林电子科技大学职业技术学院
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
主要内容
➢ 引线键合技术（WB） ➢ 载带自动键合技术（TAB） ➢ 倒装芯片键合技术（FCB）
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。
WB技术作用机理
超声键合：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 。 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。 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。
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。
引线键合技术分类和应用范围
集成电路芯片封装讲座(1)ppt课件
课程引入与主要内容
1、集成电路芯片封装与微电子封装
微电子封装技术=集成电路芯片封装技术
2、芯片封装技术涉及领域及功能
3、封装技术层次与分类
封装技术的概念
微电子封装：A Bridge from IC to System
IC
Board
微电子封装的概念
狭义：芯片级 IC Packaging
广义：芯片级+系统级：封装工程
3、散热通道：资料与散热方式选择
4、机械支撑：构造维护与支持
5、环境维护：抵抗外界恶劣环境〔例：军工产品〕
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 确定封装要求的影响要素
本钱
外形与构造
产品可靠性
性能
类比：人体器官的功能与实现
微电子封装技术的技术层次与分级
第一层次：零级封装-芯片互连级〔CLP〕
第二层次：一级微电子封装
SCM 与MCM〔Single/Multi Chip Module〕
桂林电子科技大学职业技术学院11集成电路芯片封装与微电子封装集成电路芯片封装与微电子封装课程引入与主要内容课程引入与主要内容2芯片封装技术涉及领域及功能芯片封装技术涉及领域及功能33封装技术层次与分类封装技术层次与分类微电子封装技术集成电路芯片封装技术封装技术的概念微电子封装
集成电路芯片封装技术
桂林电子科技大学职业技术学院
电子封装工程：将基板、芯片封装体和分立器件等要素，
按电子整机要求进展衔接和装配，实现一定电气、物理性
能，转变为具有整机或系统方式的整机安装或设备。
微电子封装过程=电子整机制造流程
Wafer
Single IC
Package
SMA/PCBA
Electronic Equipment
- 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)。
封装过程缺陷概述 封装失效是指微电子器件性能的急剧或缓 慢变化会导致器件不能正常工作的现象，失效 在产品结构上的具体体现称为封装缺陷。 失效的表现形式称为失效模式，元器件失效 多产生在产品实际使用过程中：裸芯片封装过 程中产生的缺陷属于使用前缺陷，发生在组装 过程的产品缺陷属于使用期缺陷。
封装缺陷封装缺陷-金线偏移
金线偏移的产生原因
【注塑流动产生的拖拽力】：塑料封装过程中，注塑熔 注塑流动产生的拖拽力】 塑料封装过程中， 融材料粘度过大、流速过快，金线偏移量随之增加。 融材料粘度过大、流速过快，金线偏移量随之增加。 【导线框架变形】：上下模型腔中熔融材料流动不平衡， 导线框架变形】 上下模型腔中熔融材料流动不平衡， 导线架会因压力差承受弯矩而导致弯曲变形（Bending）。 导线架会因压力差承受弯矩而导致弯曲变形（Bending）。 【气泡移动】：熔融材料填充阶段有空气进入模具型腔 气泡移动】 ，气泡在移动过程中碰撞金线产生偏移。 气泡在移动过程中碰撞金线产生偏移。 【填充物碰撞】：颗粒较大的填充物碰撞纤细的金线也 填充物碰撞】 会引起金线的偏移：塑料材料的充分混合熔融。 会引起金线的偏移：塑料材料的充分混合熔融。
封装缺陷封装缺陷-金线偏移 芯片制造过程中， 芯片制造过程中，封装中裸芯片键合是不可 或缺的工艺步骤，包括WB、TAB和FCB三类， 或缺的工艺步骤，包括WB、TAB和FCB三类，金线 WB 三类 偏移是最常出现的封装结构缺陷。 偏移是最常出现的封装结构缺陷。 缺陷形式： 缺陷形式： 金线发生偏移导致相邻金线相互接触金线发生偏移导致相邻金线相互接触-短路 机械作用力导致金线被冲断机械作用力导致金线被冲断-断路