半导体制造之封装技术 PPT
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它们的主要优点是引线细、短，间距小，封装密度提高；电气性能提高；体积小，重 量轻；易于自动化生产。它们所存在的不足之处是在封装密度、I/O数以及电路频率方面还 是难以满足ASIC、微处理器发展的需要。
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
封装发展的阶段
第三阶段：20世纪90年代出现了第二次飞跃，进入了面积阵列封装时代。 该阶段主要的封装形式有焊球阵列封装（BGA）、芯片尺寸封装（CSP）、无引线四边 扁平封装（PQFN）、多芯片组件（MCM）。BGA技术使得在封装中占有较大体积和重量的 管脚被焊球所替代，芯片与系统之间的连接距离大大缩短，BGA技术的成功开发，使得一 直滞后于芯片发展的封装终于跟上芯片发展的步伐。CSP技术解决了长期存在的芯片小而 封装大的根本矛盾，引发了一场集成电路封装技术的革命。
封装工艺流程
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2TAB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。
封装发展的阶段
半导体行业对芯片封装技术水平的划分存在不同的标准，目前国内比较通行 的标准是采取封装芯片与基板的连接方式来划分，总体来讲，集成电路封装封装 技术的发展可分为四个阶段：
第一阶段：20世纪80年代以前（插孔原件时代）。 封装的主要技术是针脚插装（PTH），其特点是插孔安装到PCB上，主要形式有 SIP、DIP、PGA，它们的不足之处是密度、频率难以提高，难以满足高效自动化 生产的要求。
零级封装
Biblioteka Baidu
芯片互连
第一层次：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。
封装的分类
1、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； 2、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； 3、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； 4、按照引脚分布形态区分，封装元器件有：单边引脚，双边引脚，四边引脚，底部引脚四种。 5、常见的单边引脚有：单列式封装与交叉引脚式封装； 6、双边引脚元器件有：双列式封装小型化封装； 7、四边引脚有四边扁平封装； 8、底部引脚有金属罐式与点阵列式封装。
微机电系统（MEMS）芯片就是采用堆叠式的三维封装。
封装工艺流程
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。
信号分配
散热通道
机械支撑
环境保护
封装的技术层次
三级封装
母板
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。
二级封装
PWB或卡
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。
一级封装
多芯片组件 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。
半导体制造之封装技术
说明：封装测试占微电 子器件成本的三分之一
封装定义：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）。
芯片封装：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。
封装的作用：集成电路封装能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。
封装的性能要求
封装
电源分配
封装发展的阶段
第四阶段：进入21世纪，迎来了微电子封装技术堆叠式封装时代，它在封装观念上发 生了革命性的变化，从原来的封装元件概念演变成封装系统。
3D晶片堆叠技术
堆叠式存储模块
目前，以全球半导体封装的主流正处在第三阶段的成熟期，PQFN和BGA等主要封装技 术进行大规模生产，部分产品已开始在向第四阶段发展。
封装发展的阶段
第二阶段：20世纪80年代中期（表面贴装时代）。 表面贴装封装的主要特点是引线代替针脚，引线为翼形或丁形，两边或四边引出，节距为 1.27到0.4mm，适合于3-300条引线，表面贴装技术改变了传统的PTH插装形式，通过细微 的引线将集成电路贴装到PCB板上。主要形式为SOP（小外型封装）、PLCC（塑料有引线片 式载体）、PQFP（塑料四边引线扁平封装）、J型引线QFJ和SOJ、LCCC（无引线陶瓷芯片载 体）等。
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
封装发展的阶段
第三阶段：20世纪90年代出现了第二次飞跃，进入了面积阵列封装时代。 该阶段主要的封装形式有焊球阵列封装（BGA）、芯片尺寸封装（CSP）、无引线四边 扁平封装（PQFN）、多芯片组件（MCM）。BGA技术使得在封装中占有较大体积和重量的 管脚被焊球所替代，芯片与系统之间的连接距离大大缩短，BGA技术的成功开发，使得一 直滞后于芯片发展的封装终于跟上芯片发展的步伐。CSP技术解决了长期存在的芯片小而 封装大的根本矛盾，引发了一场集成电路封装技术的革命。
封装工艺流程
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2TAB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。
封装发展的阶段
半导体行业对芯片封装技术水平的划分存在不同的标准，目前国内比较通行 的标准是采取封装芯片与基板的连接方式来划分，总体来讲，集成电路封装封装 技术的发展可分为四个阶段：
第一阶段：20世纪80年代以前（插孔原件时代）。 封装的主要技术是针脚插装（PTH），其特点是插孔安装到PCB上，主要形式有 SIP、DIP、PGA，它们的不足之处是密度、频率难以提高，难以满足高效自动化 生产的要求。
零级封装
Biblioteka Baidu
芯片互连
第一层次：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。
封装的分类
1、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； 2、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； 3、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； 4、按照引脚分布形态区分，封装元器件有：单边引脚，双边引脚，四边引脚，底部引脚四种。 5、常见的单边引脚有：单列式封装与交叉引脚式封装； 6、双边引脚元器件有：双列式封装小型化封装； 7、四边引脚有四边扁平封装； 8、底部引脚有金属罐式与点阵列式封装。
微机电系统（MEMS）芯片就是采用堆叠式的三维封装。
封装工艺流程
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。
信号分配
散热通道
机械支撑
环境保护
封装的技术层次
三级封装
母板
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。
二级封装
PWB或卡
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。
一级封装
多芯片组件 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。
半导体制造之封装技术
说明：封装测试占微电 子器件成本的三分之一
封装定义：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）。
芯片封装：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。
封装的作用：集成电路封装能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。
封装的性能要求
封装
电源分配
封装发展的阶段
第四阶段：进入21世纪，迎来了微电子封装技术堆叠式封装时代，它在封装观念上发 生了革命性的变化，从原来的封装元件概念演变成封装系统。
3D晶片堆叠技术
堆叠式存储模块
目前，以全球半导体封装的主流正处在第三阶段的成熟期，PQFN和BGA等主要封装技 术进行大规模生产，部分产品已开始在向第四阶段发展。
封装发展的阶段
第二阶段：20世纪80年代中期（表面贴装时代）。 表面贴装封装的主要特点是引线代替针脚，引线为翼形或丁形，两边或四边引出，节距为 1.27到0.4mm，适合于3-300条引线，表面贴装技术改变了传统的PTH插装形式，通过细微 的引线将集成电路贴装到PCB板上。主要形式为SOP（小外型封装）、PLCC（塑料有引线片 式载体）、PQFP（塑料四边引线扁平封装）、J型引线QFJ和SOJ、LCCC（无引线陶瓷芯片载 体）等。