微电子封装课程导论
集成电路芯片封装技术培训课程(ppt-35页)全
微电子技术发展对封装的要求
四、高密度化和高引脚数
高密度和高I/O数造成单边引脚间距缩短、封装难
度加大：焊接时产生短路、引脚稳定性差
解决途径：
采用BGA技术和TCP（载带）技术
成本高、难以进行外观检查等。
微电子技术发展对封装的要求
五、适应恶劣环境
密封材料分解造成IC芯片键合结合处开裂、断路
解决办法：寻找密封替代材料
Ceramic
Ceramic or
Thin Film on Ceramic
Thin Film on PWB
PWB-D
•Integration to
BEOL
•Integration in
Package level
PWB-Microation at
System level
1、电源分配：传递电能-配给合理、减少电压损耗
2、信号分配：减少信号延迟和串扰、缩短传递线路
3、提供散热途径：散热材料与散热方式选择
4、机械支撑：结构保护与支持
5、环境保护：抵抗外界恶劣环境（例：军工产品）
确定封装要求的影响因素
成本
外形与结构
产品可靠性
性能
类比：人体器官的构成与实现
微电子封装技术的技术层次
芯片，但两类芯片的可靠性和成本不同。
封装材料
芯片封装所采用的材料主要包括金属、陶瓷、
高分子聚合物材料等。
问题：如何进行材料选择？
依据材料的电热性质、热-机械可靠性、技术和
工艺成熟度、材料成本和供应等因素。
表1.2-表1.4
封装材料性能参数
介电系数：表征材料绝缘程度的比例常数，相对值，通常介
电系数大于1的材料通常认为是绝缘材料。
第3章微电子的封装技术
第3章微电子的封装技术微电子封装技术是指对集成电路芯片进行外包装和封封装的工艺技术。
封装技术的发展对于提高微电子产品的性能、减小体积、提高可靠性和降低成本具有重要意义。
封装技术的目标是实现对芯片的保护和有效连接，同时满足对尺寸、功耗、散热、信号传输等方面的要求。
封装技术的发展经历了多个阶段。
早期的微电子产品采用插入式封装，芯片通过引脚插入芯片座来连接电路板，这种封装方式容易受到环境的影响，连接不可靠，也无法满足小型化和高集成度的需求。
后来，绝缘层封装技术得到了广泛应用，通过在芯片上覆盖绝缘层，然后连接金属线路，再通过焊接或压力连接的方式实现芯片与电路板之间的连接。
这种封装方式提高了连接的可靠性，但由于绝缘层的存在，芯片的散热能力受到限制。
随着技术的进步，微电子封装技术也得到了快速发展。
现代微电子产品普遍采用半导体封装技术，具有体积小、功耗低、可靠性强和成本低等优点。
常见的半导体封装技术有裸片封装、焊接封装和微球栅阵列封装等。
裸片封装是将芯片裸露在外界环境中，并通过焊接或压力连接的方式与电路板相连。
这种封装方式具有体积小、重量轻和散热能力强的优点，但对芯片的保护较差，容易受到外界的机械和热力作用。
焊接封装是将芯片与封装底座通过焊接的方式连接起来。
常见的焊接技术有电离子焊接、激光焊接和超声波焊接等。
电离子焊接是利用高能电子束将封装底座和芯片焊接在一起，具有连接可靠、焊接速度快的优点。
激光焊接利用激光束对焊接点进行加热，实现焊接。
超声波焊接则是利用超声波的振动将焊接点熔化，并实现连接。
焊接封装具有连接可靠、工艺简单和尺寸小的优点，但要求焊接点的精度和尺寸控制较高。
微球栅阵列封装是一种先进的封装技术，其特点是将芯片中的引脚通过微小球连接到封装底座上。
这种封装方式不仅提高了信号传输的速度和可靠性，还可以实现更高的封装密度和更小的封装尺寸。
微球栅阵列封装需要使用高精度的装备和工艺，但具有很大的发展潜力。
除了封装技术的发展，微电子封装材料的研究也十分重要。
微电子封装技术讲义06.07[1]
![微电子封装技术讲义06.07[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/8423da2c5acfa1c7aa00ccc4.png)
二、集成电路(IC)
集成电路: 半导体晶片经过平面工艺加工制造成
元件、器件和互连线、并集成在基片表面、 内部或之上的微小型化电路或系统。
通常所说的“芯片”是指封装好的集 成电路。 如果不能生产芯片， 就好像我 们盖房子的水平已经不错了,但是，盖房子 所用的砖瓦还不能生产一样，要命的是， 这个“砖瓦”还很贵。一般来说，“芯片” 成本最能影响电子产品整机的成本。
5、环境保护：半导体器件和电路的许多参数， 以及器件的稳定性、可靠性都直接与半导体表面的状 态密切相关。半导体器件和电路制造过程中的许多工 艺措施也是针对半导体表面问题的。半导体芯片制造 出来后，在没有将其封装之前，始终都处于周围环境 的威胁之中。在使用中，有的环境条件极为恶劣，必 须将芯片严加密封和包封。所以，微电子封装对芯片 的环境保护作用显得尤为重要。
用墨点标注的芯 片（随机和无功 能的芯片）
光刻对 准标记
用墨点标注的芯 片（边缘芯片和 无功能的芯片）
测试芯片
分离芯片 的划片线
边缘芯片 （100mm直径晶 圆片留6mm）
硅圆片的规格
直径小于150MM的圆片，要在晶锭的整个长度上沿 一定的晶向磨出平边，以指示晶向和掺杂类型：直径更 大的圆片，在边缘磨出缺口。
（2） 锯片法：厚晶片的出现使得锯片法的发展成 为划片工艺的首选方法。此工艺使用了两种技术， 并且每种技术开始都用钻石锯片从芯片划线上经过。 对于薄的晶片，锯片降低到晶片的表面划出一条深 入1/3晶片厚度的浅槽。芯片分离的方法仍沿用划片 法中所述的圆柱滚轴加压法。第二种划片的方法是 用锯片将晶片完全锯开成单个芯片。
三、 光刻
光刻：指用光技术在晶圆上刻蚀电路，IC生产 的主要工艺手段。
四、 前道工序
【2024版】微电子封装技术课程重点内容(English)
Microelectronics packaging technology(R eview contents)Chapter 1：Introduction1.The development characteristics and trends of microelectronics packaging.2.The functions of microelectronics packaging.3.The levels of microelectronics packaging technology.4.The methods for chip bonding.Chapter 2：Chip interconnection technologyIt is one of the key chapters1.The Three kinds of chip interconnection, and their characteristics and applications.2.The types of wire bonding (WB) technology, their characteristics and working principles.3.The working principle and main process of the wire ball bonding.4.The major materials for wire bonding.5.Tape automated bonding (TAB) technology:1）The characteristic and application of TAB technology.2）The key materials and technologies of TAB technology.3）The internal lead and outer lead welding technology of TAB technology.6. Flip Chip Bonding (FCB) Technology1）The characteristic and application of flip chip bonding technology2）UBM and multilayer metallization under chip bump；UBM’s structure and material, and the roles ofeach layer.3）The main fabrication method of chip bumps.4）FCB technology and its reliability.5）C4 soldering technology and its advantages.6）The role of underfill in FCB.7）The interconnection principles for Isotropic and anisotropic conductive adhesive respectively. Chapter 3: Packaging technology of Through-Hole components1.The classification of Through-Hole components.2.Focused on：DIP packaging technology, including its process flow.3.The characteristics of PGA.Chapter 4：Packaging technology of surface mounted device (SMD)1.The advantages and disadvantages of SMD.2.The types of SMD.3.The main SMD packaging technologies, focused on：SOP、PLCC、LCCC、QFP.4.The packaging process flow of QFP.5.The risk of moisture absorption in plastic packages, the mechanism of the cracking caused by moistureabsorption, and solutions to prevent for such failure.Chapter 5：Packaging technology of BGA and CSP1.The characteristics of BGA and CSP.2.The packaging technology for PBGA，and its process flow.3.The characteristics of packaging technology for CSP.4.The reliability problems of BGA and CSP.Chapter 6：Multi-Chip Module（MCM）1.The classification and characteristics of MCM2. The assembly technology of MCM.Chapter 7：Electronic packaging materials and substrate technology1. The classification of the materials for electronic packaging, the main requirements for packagingmaterials.2. The types of metals in electronic packaging, and their main applications.3. The main requirements for polymer materials in electronic packaging.4.Classification of main substrate materials, and the major requirements for substrate materials.Chapter 8：Microelectronics packaging reliability1.The basic concepts of electronic packaging reliability.2.The basic concepts for failure mode and failure mechanism in electronic packaging.3.Main failure (defect) modes (types) of electronic packaging.4.The purpose and procedure of failure analysis (FA) ；Common FA techniques (such as cross section, dyeand pry, SEM, CSAM ...).5 The purpose and key factors (such as stress level, stress type …) to design accelerated reliability test. Chapter 9：Advanced packaging technologies1.The concept of wafer level packaging (WLP) technology.2.The key processes of WL-CSP.3.The concept and types of the 3D packaging technologies.Specified Subject 1：LED packaging technology1. Describe briefly the four ways to achieve LED white light, and how they are packaged？2. Describe briefly the difference and similar aspects (similarity) between LED packaging andmicroelectronics packaging.3. And also describe briefly the development trend for LED package technology and the whole LED industryrespectively.Specified Subject 2：MEMS packaging technology1.The differences between micro-electro-mechanical system (MEMS) packaging technology and theconventional microelectronics packaging technologies.2.The function requirements of MEMS packaging.Extra requirement:The common used terms (Abbreviation) for electronic packaging.。
PPT微电子封装技术讲义
金属材料的可靠性较高，能够承 受较高的温度和压力，因此在高 集成度的芯片封装中广泛应用。
高分子材料
高分子材料在微电子封装中主要用于 绝缘、密封和塑形。常见的高分子材 料包括环氧树脂、聚酰亚胺、聚四氟 乙烯等，它们具有良好的绝缘性能和 化学稳定性。
高分子材料成本较低，加工方便，因 此在低端和大规模生产中应用较广。
板级封装
1
板级封装是指将多个芯片或模块安装在同一基板 上，并通过基板与其他器件连接的系统封装类型。
2
板级封装具有制造成本低、易于维修和更换等优 点，因此在消费电子产品中应用广泛。
3
常见的板级封装类型包括双列直插式封装 （DIP）、小外形封装（SOP）、薄型小外形封 装（TSOP）等。
系统级封装
系统级封装是指将多个芯片、模块和其他元器件集成在一个封装体内，形成一个完 整的系统的封装类型。
微电子封装技术的应用领域
通信
高速数字信号处理、 光通信、无线通信等。
计算机
CPU、GPU、内存条 等计算机硬件的封装 和互连。
消费电子
智能手机、平板电脑、 电视等消费电子产品 中的集成电路封装。
汽车电子
汽车控制单元、传感 器、执行器等部件的 封装和互连。
医疗电子
医疗设备中的传感器、 控制器、执行器等部 件的封装和互连。
详细描述
芯片贴装是将微小芯片放置在基板上的过程，通常使用粘合剂将芯片固定在基板 上，以确保芯片与基板之间的电气连接。这一步是封装工艺中的关键环节，因为 芯片的正确贴装直接影响到后续的引线键合和整体封装质量。
引线键合
总结词
引线键合是将芯片的电路与基板的电路连接起来的工艺过程。
详细描述
引线键合是通过物理或化学方法将芯片的电路与基板的电路连接起来的过程。这一步通常使用金属线或带状线， 通过焊接、超声波键合或热压键合等方式将芯片与基板连接起来，以实现电气信号的传输。引线键合的质量直接 影响着封装产品的性能和可靠性。
微电子封装PPT课件
BGA是目前高密度表面贴装技术的主要代表 美国康柏公司1991年率先在微机中的ASIC采用了255针脚 的PBGA，从而超过IBM公司，确保了世界第一的微机市场占 有份额。
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封装技术的第三次重大变革
BGA贴装技术 20世纪90年代中期
插装技术
20世纪70年代中期
表面贴装技术
8
DIP
手机、笔记本电脑、数码摄
象机的薄型化、小型化
1、 SOP小型平面引线式封装 SOP：small out-line package
引脚向外弯曲
Surface Mount technology
表面贴装（SMT）技术之一
薄型化
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2、SOJ small out-line J-lead package 小型平面J 形引线式封装
芯片
回流焊
芯片
树脂下填充
芯片
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4、CSP发展新趋势 1、MCM组装 2、三维封装
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将多个裸芯片不加封装，直接装载于同一
1、MCM组装
印制板上并封装于同一壳体内，与一般单芯片 封装的SMT相比，面积减小了3~6倍，重量减
Multi chip module 轻了3倍以上，由于减小了引线长度故可明显
芯片尺寸封装技术
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CSP
chip size package
尺寸芯片封装
裸芯片封装
20世纪90年代，日本开发了一种接近于芯片尺寸的超 小型封装，这种封装被称为chip size package，将美国风 行一时的BGA推向CSP,将成为高密度电子封装技术的主流 趋势
尺寸芯片封装概念
第14章微电子概论封装
8
封装
PLCC：plastic leaded chip carrier，带引线的 塑料芯片载体。表面贴装型封装之一。引脚从封装的 四个侧面引出，呈丁字形，是塑料制品。 Leadless Carrier：无引脚芯片载体。指陶瓷基板 的四个侧面只有电极接触而无引脚的表面贴装型封装。 是高速和高频IC用封装。
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封装中的问题 2. 45度规则： 位于拐角处的压焊线和旁边的压焊块靠得很近， 这样很容易引起短路。 压焊线与芯片边缘所形成的夹角应保持在45 度角之内。称之为“45度规则”。
45o 45o
short circuit
23
封装中的问题 3. 使si的重叠最小： 最边上的压焊块没有放在芯片的角上，所以压 焊块和硅片重叠的部分太多。 这样压焊线可能会下垂或掉下来，造成电路短 路。所以必须尽可能缩短未使用硅片部分之上 的压焊线。
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尺寸估计 1. 压焊块限制设计： pad-limited design 对封装的选择在很大程度上取决于芯片的尺寸。 压焊块限制设计：根据信号数量所需要的压焊 块数目来确定芯片的最小尺寸。 弄清楚压焊块之间所要求的最小间距，把这些 压焊块尽可能靠紧排列在一个矩形中。
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尺寸估计 1. 压焊块限制设计： pad-limited design
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压焊方法 2. 超声球形压焊：
给导线加上一个高电压脉冲使金属线头在没有碰到压焊块 之前就已经熔化。线头一熔化就用一个以超声速度振荡的 小套管把它定位在压焊块上。当把导线压焊在压焊块上时 小套管的振荡进一步提供了能量来加热导线。 由于不用楔形物来捶击，不会出现诸多机械方面的问题。 导线也不会像楔形压焊时那样留下一个伸出来的小尾巴。
《电子封装技术专业 学科(专业)概论》课程教学大纲
《电子封装技术专业学科（专业）概论》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：学科（专业）概论英文名称：An Introduction to Discipline (Specialty)二、课程编码及性质课程编码：0400022课程性质：必修课三、学时与学分总学时：16学分：1四、先修课程军训、入学教育、实验室参观五、授课对象本课程面向刚入校的“电子封装技术专业”学生，也可以供“电子制造科学与工程专业”和“微电子工程专业”入学新生选修。
六、课程教学目的本课程是本专业入学新生快速了解专业领域的历史、现状、发展，培养学生专业兴趣的导入与介绍课程。
主要包括：1．系统介绍从电子管、半导体、集成电路再到信息电子产品的制造发展历程，理解信（信息电子产品）和衣、食、住、行相提并论，成为人们现代人们生活的必须（需），从而深入掌握信息电子产品制造的内涵、外延；2．介绍本专业的教学规划、教学体系、四年的课程安排，各课程的特色与相互关联，培养新生四年大学学习与生活的规划能力；3．重点介绍集成电路制造、电子封装技术、电子组装技术、半导体照明、太阳能光伏、电子显示技术等的基本知识、应用领域、发展方向，理解人类未来电子产品制造的蓝图；4．培养学生从事电子制造领域的素质和能力。
表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）向学生介绍本专业的基本状况与发展前景，激发学生对本专业的兴趣，立志投身中国的电子制造业；2）介绍本专业的教学规划、教学体系、四年的课程安排，介绍各课程的特色与相互关联；3）重点介绍集成电路制造、电子封装技术、电子组装技术、半导体照明、太阳能光伏、电子显示技术等的基本知识、应用领域、发展方向。
教学难点：学科（专业）概论是电子封装技术专业的必修课程，具有入门、宏观、概要等特征，对学生的四年专业学习起着引领、指导、启发等作用，是进入大学学习的最重要认识课程。
由本专业的资深教授讲授，间或聘请专业领域的著名人士以专题讲座形式进行。
微电子封装技术(绪论)
1微电子封装技术蔡坚*，贾松良清华大学微电子学研究所jamescai@2课程结构本课程共32学时， 教师：蔡坚副教授贾松良教授上课26学时。
参观工厂：2‾3学时，一次 课堂讨论及准备：3‾4学时：（SiP&SOC，失效实例分析） 成绩作业 开卷考试3课程内容本课程将面向当前发展迅速的微电子封装及电子组装制造产业，介绍微电子封装的基本概念及封装的基本工艺，兼顾传统的集成电路封装和先进的封装技术，同时介绍当前发展很快的无铅焊接技术、三维封装、MEMS 封装等研究和开发热点，课程还将介绍封装的选择、设计和封装可靠性及失效分析。
4Lecture 1 绪论：课程概述、封装基本概念、封装功能及发展趋势 Lecture 2 传统集成电路封装技术：传统封装技术流程介绍 Lecture 3 互连技术：一级封装的互连技术 Lecture 4 倒装焊技术：倒装焊技术的发展Lecture 5～6 新型封装技术：焊球阵列封装和芯片尺寸封装、圆片级和三维封装技术、微机电系统的封装 Lecture 8 课堂讨论/参观Lecture 9、10 电子组装制造：电子组装的发展趋势、二级封装的基本技术、PCB板及封装基板基本制造工艺Lecture 11 封装中的材料：微电子封装材料、电子产品无铅化以及绿色制造Lecture 12、13 微电子封装设计 Lecture 14 封装可靠性Lecture 15 微电子封装中的失效分析Lecture 16 课堂讨论/参观5教材与参考资料教材：《微电子封装技术》讲义、电子教案 主要参考资料: （讲义p. 121）R.R.Tammula等编著，微电子封装手册，贾松良等译校，电子工业出版社，2001.8C.Y Chang, S.M.Sze, ULSI Technolony, chapter10, McGraw-Hill, 1995王先春、贾松良等，集成电路封装试验手册，电子工业出版社，1992庄奕琪主编：微电子器件应用可靠性技术，电子工业出版社，1996M.C.Pecht，et al，Electronic Packaging Materials and TheirProperties, CRC Press.1999 ……6为什么开设本课程？1.封装是半导体三大产业之一：IC 设计；芯片制造；封装测试。
第一讲微系统封装技术-概论
其它材料组合（续）
• 还要其它一些应用于表面微机械材料， 如用LPCVD制备的氮化硅作为结构层材 料。多晶硅作为牺牲层材料，通过淀积 富硅膜降低氮化硅膜的残余应力，才能 获得厚度几百纳米的氮化硅膜，而且 KOH、乙二胺和邻苯二酚腐蚀剂来腐蚀 多晶硅
Байду номын сангаас
牺牲层的要求
• 膜厚度须生长在可接受的公差内。不均 匀的沉积导致表面粗糙或不平整。当空 间缝隙很小（<5微米），这个参数就尤 为重要 • 须要脱开时，牺牲层必须整体地被去除 掉 • 牺牲层的刻蚀选择率和刻蚀率必须很高， 以便使结构的其它部位不被明显损伤
表面工艺使用结构层与牺牲层 材料组合
典型组合
• 多晶硅作为结构层材料，氧化硅作为牺牲层 • 以LPCVD淀积的多晶硅作为结构层材料，热生 长或LPCVD淀积的氧化硅作为牺牲层材料已经 广泛用于多晶硅的表面微机械，电学和机械性 能均能满足结构层和牺牲层以及各种工艺的要 求；腐蚀剂HF腐蚀氧化硅不会影响多晶硅，不 会浸湿多晶硅且易清洗；同时该两种材料用于 IC技术，其薄膜的淀积的刻蚀技术已经成熟
表面硅工艺的缺点
• 但表面工艺是一种平面工艺，因此对机 械设计有局限性。 • 首先垂直方向的尺寸受到工艺的限制； • 其次器件的横向尺寸的选择受到薄膜机 械性能，特别是残余应力的影响； • 目前IC设备淀积微机械厚膜效率低； • 此外，微机械加工形成的表面形态的高 低相差较大，通常可达几个微米
表面硅工艺的典型应用
气密性封装
芯片划伤 封装时加载在器件上 的温度过高，压力过 大
MEMS器件受多方面环境因素的影响也是MEMS器件封装之所以多样和复杂 的原因
微机电系统主要加工工艺
Bulk micromachining ~1960
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神经 神 大脑 情报收集 信息储存 信息处理 信息指令 网络
耳—听觉 眼—视觉 嘴—味觉 鼻—嗅觉 皮肤—触觉
血液系统（与动物类似）
血管网络 心脏
血管网络
营养输送 供热散热 垃圾处理
构成人类社会的两大系统
高度发达
信息 信息 网络
人类社会 工人 农民 知识分子 学生 商人 军队
印刷板上组装 仪器设备组装
仪器设备内互连 1000微米
微电子制造前道工程——芯片的制造
微电子制造后道工程——芯片的封装
印刷线路板上的组装
表 面 贴 装 法 引 脚 插 入 法
QFP/BGA等
焊浆印刷
贴 装
再流焊
电路基板
再流条件 235+-5℃,10sec
DIP等
插 装
波峰焊
完成后
电路基板 焊料环流 液态焊锡温度 約240℃
信息化的重要性
人体
血液循环系统： 能量供给、供热散热 营养供给、废物排放 神经网络系统 控制肌肉活动 协调组织器官 接受外来情报 测知环境变化
人体中的两大系统
执行器官 嘴—吃喝、表达 鼻—呼吸 手—动作 脚—动作
神经系统（高度发达）
神经 神 网络
感知器官
200 150 100 50 0 1990 1995
信息产业
汽车工业 钢铁工业
2000
2005
信息产业构成
信息产业
信息的处理与应用 信息的载体与传输
因特网 银行管理 电子商务 等等
计算机 手机 电视机 等等
应用软件 设计
电子产品 制造
信息产业与微电子制造
如果把信息产业看作摩天 大厦的话 那么电子制造 大厦的话，那么电子制造 就是使这座大厦得以顶天 立地的基石。
信息高速膨胀 信息快速传递 信息成为工作 信息改变人类
信息化社会 —— 在政治、商业，甚至个人生活在内的人类生 存的一切领域，以信息的获取、加工、传递和分配为基础的一 种人类文明。 种人类文明 与以往工业化文明相比，信息化不是关于物质和能量的转换 过程，而是关于时间和空间的转换过程。
电路的形成——多层布线与互连
6kA SIN 10kÅ HDP Met 6 Met 5 Met 4 Met 3 Met 2 M 1 Met P+ N-Well P+ N+ P-Well N+
Au Wire Chip
PCB
Substrate Solder Paste
电子封装中的各种互连
引线框架型，引线键合
B
器件原理
C
芯片制造
微电子材料
D
电子封装
可靠性
电子封装
封装结构与功能 制造工艺与材料特性
可靠性
失效与材料的关系 可靠性测试技术
微电子制造知识构成
材料科学与工程：20% 材料基础 材料物理与化学 材料物 与化学 材料选择、加工与失效分析 设计与制造学科：~25% 25%
微电子学 微互连与电子制造 精密成型(形)制造, 检测技术 封装制造中的基础热问题 封装器件和系统的热设计和热管理
能量供给 散热系统
仍然包含两大系统
电子产品与人体是何等相似
执行器官 嘴—吃喝、表达 鼻—呼吸 手—动作 脚—动作
神经系统 （高度发达）
神经 神 网络
感知器官
神经 神
大脑 情报收集 信息储存 信息处理 信息指令
网络
耳—听觉 眼—视觉 嘴—味觉 鼻—嗅觉 皮肤—触觉
功能材料技术
高分子材料、金属材料、 陶瓷材料 光电材料 陶瓷材料、光电材料
可靠性评价技术 靠性 价技术
应力分析、接点分析、 回路检测、无损测定等
微电子技术
各种 膜技术 各种成膜技术
化学法、溅射法、电镀 法、复合法
微加工成形技术
光刻成形技术、冲压成形 技术、注塑成形技术
键合 连接技术 键合、连接技术
金线键合技术、低温焊接技术、 布线技术
球珊阵列 引线键合 球珊阵列，引线键合
QFN，引线键合 球珊阵列，芯片倒装，凸点键合
带载，芯片倒装，凸点键合
印刷线路板上的各种互连
DIP
PGA
QFP、SOP
BGA
电子封装中的3维互连技术
Overmold Flash Spacer xRAM WB Logic Silicon Package to Package Interconnect
P-Si
Vg
基极（Vsub） substrate
Vs Vsub
Vd
Vs
Vd
目前集成电路基本单元的尺寸-三极管
MOS的断面照片
电子互连在微电子产品中的作用
互连作用
Au Wire Chip
Solder Plated Lead
DIE
Chip
PCB
Substrate
PCB
Solder Paste Solder Ball Solder Joint
血液系统
血管网络 心脏
血管网络
营养输送 供热散热 垃圾处理
手机系统概略图
微电子产品的基本构成
电子产品核心—集成电路
集成电路
晶体管（脑细胞） 二极管、三极管
电路（神经网络） 各种布线、各种互连
高度集成
集成电路基本单元—MOS三极管
引出栅极（Vg） gate N型隧道（电子隧道） 引出源极（Vs） source N-Si 源极
微电子技术 （硬件部分）
芯片封装技术
微米级：20-500μm
设备等组装技术
手机、电脑、DVD等
各种应用软件技术
信息处理、程序编辑、
电路板组装技术
毫米级：0.2-5mm
整个微电子技术的主要构成（要素分类）
设计技术
膜特性、电气特性、热特 性 结构特性等设计 性、结构特性等设计
半导体制造技术
单晶硅制造、半导体参杂技 术 精密研磨技术 术、精密研磨技术、
(Sharp)
(Intel)
Package-In-Package (PIP)
Potential Memory Ball Field Overmold #2
F ld d Stackable Folded St k bl Chip Chi Scale S l Package P k (FSCSP)
Overmold Adhesive
专业技术基础 ~60%
传热与优化：5%
自然科学基础 课(高数、物理、 化学、计算机、 外语等)
可靠性与质量管理：5%
● ●
~40%
封装连接的可靠性 器件的可靠性
微电子制造技术的特点
是一门将产品如何做小、做精的学问； 属于多学科交叉，需要掌握广泛的背景知识 虽对材料有特殊要求，但材料基础是相通的 虽对材料有特殊要求 但材料基础是相通的 技术发展速度快，新技术不断涌现 对制造环境与材料可靠性有特殊要求
Flash Spacer xRAM Spacer WB Logic Silicon Overmold #2 Flex substrate
Package to Package Interconnect
(Intel)
(Intel)
Intel的3维叠层互连技术
电子产品（集成电路）制造技术
硅片制造 半导体芯片 半导体 片 电子封装 晶体管制造与互连 晶体管制 与 60-500纳米 封装体内互连 20-500微米 基板上互连 100-1000微米
课程基本要求
授课方式： 课件与实物讲解相结合 教学与科研相结合 基础知识与发展前沿同时兼顾 课堂纪律： 出勤率达不到60% ，无成绩 成绩考核： 总成绩 = 出勤情况+平时作业+期末考试
授课团队
主讲： 李 明 参与： 胡 胡安民 高立明
mingli90@ i li90@ jt d huanmin@ lmgao@
李
明
丁冬雁
胡安民
高立明
凌慧琴
杭弢
我们的全家福
主要参考书
1.《微电子制造科学原理与工程技术》
（ 美 ） Stephen A. Campbell 著 ， 曾 莹 等 译 ， 电 子 工 业 出 版 社 ， 2003.4出版。
2.《VLSI制造技术》
庄达人 编著，（台湾）高立图书有限公司， 1995.7出版。
3. 《电子封装材料与技术》
[美]CHARLES.A.HARPER主编,中国电子学会电子封装专委会译校， 化学工业出版社,2006.3
4 《电子封装工程》 4.
田民波 编著，清华大学出版社，2003.9出版。
5 其他有关的微电子学术杂志和书籍 5.
课程主要内容
第一部分 课程导论 第二部分 芯片制造 第三部分 电子封装 第四部分 电子电镀
现代微电子封装材料及封装技术
第1部分 课程导论 李 明
材料科学与工程学院
课程背景、目的与要求 信息化社会与微电子产品 微电子产品的核心 基本制造过程与知识构成 微电子制造产业特点
信息社会与电子产品的关系
信息化生活
什么是信息化社会？
生活信息化 管理信息化 交通信息化 商务信息化
特
SiO2 绝缘膜 Vg = 0时
性
多晶体-Si栅极
源极与漏极间， 引出漏极（Vd） 由于NPN结的作用 drain 无电流通过。 N-Si 漏极 Vg > 0，但较小时 栅极与P-Si的 界面间产生正孔的 空乏层，无电流通 过。 Vg V > 0 ，且较高时 Vg 且较高时 栅极与P-Si的界 面间形成电子富集 层（电子隧道） 层（电子隧道）， 源极与漏极连通， 电流通过。