陶瓷封装培训

陶瓷封装简介

上海复旦微电子集团股份有限公司

基本介绍

陶瓷封装是继金属封装后发展起来的一种封装形式，它象金属封装一样，也是气密性的，但价格低于金属封装。

陶瓷封装

陶瓷封装的特点

•气密性好，阻止工作过程中的潮气侵入，长期可靠性高；•化学性能稳定：与盖板、引线之间是冶金连接•制造工艺复杂

•导体材料介电系数高

•多层布线：具有最高的布线密度；已经可以达到100层•高导热率：适合于需要散热能力强的器件•价格昂贵•生产效率低

•绝缘阻抗高

•热膨胀系数与芯片接近•载体是陶瓷管壳

陶瓷封装的应用

•小批量样品验证

•无线通讯

•汽车、飞机电子

•高温或低温环境

•高振动的环境

•军事用途

•航空航天环境

陶瓷封装分类

陶瓷封装分类

陶瓷封装典型结构

陶瓷封装典型结构

陶瓷管壳典型工艺流程

陶瓷管壳结构

陶瓷管壳结构

陶瓷管壳结构

陶瓷管壳结构

陶瓷管壳结构

陶瓷管壳结构

封装工艺流程

封装工艺流程

封装工艺流程

减薄&划片工艺

采用金刚石砂轮将晶圆背面减薄到需要的厚度

采用金刚石刀片或者激光将晶圆切割成单颗管芯

减薄&划片工艺

A≥80μm

对于宇航级产品，金刚石刀划过测试划片槽图形，在芯片四周会有铝条、硅屑残留，可能会不满足GJB 548B-2005 2010.1内部目检A条件的要求。建议不放测试图形或者按右图加宽划片槽

芯片粘接

在高温360度时，共晶熔合反应

高度

使芯片固定

芯片通过环氧树脂粘接到管壳

腔体，经过固化条件

芯片I/O连接

芯片I/O连接

芯片I/O连接

芯片I/O连接

铜柱及焊料凸点比较

铜柱及焊料凸点比较

陶瓷气密性封帽

陶瓷气密性封帽

衡量封帽质量的主要技术指标：水汽含量、漏率

金锡熔封：使用Au80Sn20合金焊料，具有高耐腐蚀性，高抗蠕变性，高强度，良好的浸润性，无需助焊剂。

300℃，3-5分钟，管壳和盖板之间施加压力。

平行缝焊：利用脉冲大电流在盖板焊框结合处产生热量，形成焊点。

局部加热，对芯片热冲击小，成本低。

陶瓷气密性封帽几种封帽工艺的比较：

切筋成型（对引线器件）

直接切筋使用

先切筋，使用前成型

Packing包装

-可靠性陶封

封装设计

热仿真案例-CQFP208

恒加仿真案例-CQFP208

芯片应力仿真-CBGA256

材料

BA914

130000

10000

电仿真案例-CPGA697

引线键合模拟

需考量最长键合线直线距离，相邻键合丝中心距，同层键合引线间隔，键合线角度、交叉等情况。必要时可进行带电冲击仿真。

引线键合模拟

需考量最长键合线直线距离，相邻键

合丝中心距，同层键合引线间隔，键

合线角度、交叉等情况。必要时可进

行带电冲击仿真。

硅铝丝楔焊时，键合引线可能会蹭破保护环外的

钝化层，与保护环短接。通常建议在30um以上。

同时顶层铝厚度最好不低于10000埃，9000埃以

下需要进行键合验证。

芯片外型的要求

0.5mm

芯片最大尺寸：每边距腔体0.5mm

2.5mm

芯片最小尺寸：产品线长不超过，测试样品不超过5.5mm

单边的pad数最好不要超过键合指数量

封装设计输入

陶瓷封装方案制定及评估

常见问题及注意点

•划片槽中测试铝块翘起，S级产品在第三方监制时不接收划片槽内的测试图形填充

整个划片槽，砂轮划片后会发生卷曲、翘起和脱落解决一：划片槽内不设计填充测

试图形解决二：加宽划片槽内(填充测试图形时)

•插拔互换问题:对SOP、QFP或FP等引线结构封装，外形要求与塑封尺寸完全兼容；（塑封与陶封结构上存在很大的区别，板级安装可靠性也需予以考虑）

•对外壳的盖板和衬底如何处理?接地或是悬空?（宇航产品不能存在大面积的孤立

导体，因此需要接地处理，普军级产品可以悬空或接地处理）

•芯片改版及LOGO变更后，需更新netlist 至封装厂，可避免线上实物die与资料核对不符，推迟加工进度。

•管壳定制周期：通常设计+生产在三个月以上，从芯片netlist、功耗、频率、工艺确定到流片前这段时期，需要完成管壳定制工作。