微电子工艺基础封装技术.
电子行业微电子封装
电子行业微电子封装概述微电子封装是电子行业中非常重要和关键的一个技术领域。
它涉及到对微电子器件进行封装和封装材料的选择，以及封装工艺的开发和优化。
本文将介绍微电子封装的基本概念、封装材料的种类、常见的封装工艺等内容。
微电子封装的基本概念微电子封装是指将微电子器件封装成完整的电子产品的过程。
在微电子封装过程中，主要涉及到以下几个方面的内容：1.封装材料的选择：封装材料是保护和支持微电子器件的关键元素。
常见的封装材料包括有机胶料、金属材料和陶瓷材料等。
不同的封装材料具有不同的物理和化学性质，因此在选择和使用封装材料时需要根据具体的应用需求进行综合考虑。
2.封装工艺的开发和优化：封装工艺是将微电子器件与封装材料结合在一起的过程。
封装工艺的开发和优化需要考虑到多个方面的因素，包括器件的尺寸、功耗、散热要求、电磁兼容性等。
同时，封装工艺的开发和优化也需要考虑到生产成本、工艺可行性和产品可靠性等方面的因素。
3.封装技术的进步和趋势：随着微电子技术的不断发展，微电子封装技术也在不断进步和演变。
目前，一些热门的封装技术包括三维封装、薄型封装和无线封装等。
这些封装技术的出现，带来了封装密度的提高、功耗的降低和产品体积的缩小等优势。
封装材料的种类封装材料是保护和支持微电子器件的关键元素。
常见的封装材料包括有机胶料、金属材料和陶瓷材料等。
1.有机胶料：有机胶料是一类由有机化合物构成的材料，具有较好的粘接性和可塑性。
有机胶料通常用于封装微电子器件的外壳和连接器件之间的粘接。
常见的有机胶料有环氧树脂、聚酰亚胺和聚醚酰胺等。
2.金属材料：金属材料是广泛应用于微电子封装中的一类材料。
金属材料通常用于制造微电子器件的引脚、封装底座和散热器等部件。
常见的金属材料有铜、铝、镍和钛等。
3.陶瓷材料：陶瓷材料是一类无机非金属材料，具有较好的绝缘性能和热导率。
陶瓷材料通常用于制造微电子器件的封装外壳和散热部件。
常见的陶瓷材料有氧化铝、氮化硅和氮化铝等。
第7章现代微电子封装技术介绍
插装元器件按材料分类，有金属封装、陶瓷封装和 塑料封装等。
各类插装元器件封装的引脚中心距多为2.54mm， DIP已形成4～64个引脚的系列化产品。PGA能适应 LSI芯片封装的要求，I/O数列达数百个。
• 7.4.2 SIP和DIP的封装技术
单列直插式封装（SIP），其引脚数为2～23个，引 脚从一个侧面引出，排列成一条直线。其中锯齿型单 列直插式封装 (ZIP)的管脚排列成锯齿型，可提高管 脚密度。 双列直插式封装（DIP），其引脚数一般不超过 100个，引脚从一个侧面引出，并排列成两条直线。 SIP、DIP引脚需要插入PCB的通孔内进行钎焊， 其钎焊方法见第3章。当装配到PCB上时呈侧立状， 故其所占的空间相对较大。
• 7.2.2 封装的功能
微电子封装通常有5种功能：
电源分配、信号分配、散热通道、机械支撑和保护 作用。
• （1） 电源分配
电子封装首先要能接通电源，使芯片与电路流通电 流。其次，电子封装的不同部位所需的电源有所不同 ，要能将不同部位的电源分配恰当以减少电源的不必 要损耗，这在多层布线基板上更为重要。同时还要考 虑接地线分配问题。
微电子封装技术的发展趋势
表7-l 半导体微电子封装技术的进展
七十年代
芯片连接 装配方式 无源元件 WB(丝焊) DIP C-分立
八十年代
WB SMT C-分立
九十年代
WB BGA-SMT C-分立
2000年
FC(倒装焊) BGA-SMT C-分立组合
2005年
FC BGA-SMT 集成
基板
封装层次 元件类型数 硅效率％
• (4) 机械支撑
电子封装可为芯片和其他部件提供牢固可靠的机械 支撑，还能在各种工作环境和条件变化时与之相匹配 。 • (5) 保护作用
电子封装技术相关知识介绍
电子封装技术相关知识介绍引言电子封装技术是微电子工艺中的重要一环，通过封装技术不仅可以在运输与取置过程中保护器件还可以与电容、电阻等无缘器件组合成一个系统发挥特定的功能。
按照密封材料区分电子封装技术可以分为塑料和陶瓷两种主要的种类。
陶瓷封装热传导性质优良，可靠度佳，塑料的热性质与可靠度虽逊于陶瓷封装，但它具有工艺自动化自动化、低成本、薄型化等优点，而且随着工艺技术与材料的进步，其可靠度已有相当大的改善，塑料封装为目前市场的主流。
封装技术的方法与原理塑料封装的流程图如图所示，现将IC芯片粘接于用脚架的芯片承载座上，然后将其移入铸模机中灌入树脂原料将整个IC芯片密封，经烘烤硬化与引脚截断后即可得到所需的成品。
塑料封装的化学原理可以通过了解他的主要材料的性能与结构了解。
常用塑料封装材料有环氧树脂、硅氧型高聚物、聚酰亚胺等环氧树脂是在其分子结构中两个活两个以上环氧乙烷换的化合物。
它是稳定的线性聚合物，储存较长时间不会固化变质，在加入固化剂后才能交联固化成热固性塑料。
硅氧型高聚物的基本结构是硅氧交替的共价键和谅解在硅原子上的羟基。
因此硅氧型高聚物既具有一般有机高聚物的可塑性、弹性及可溶性等性质，又具有类似于无极高聚物——石英的耐热性与绝缘性等优点。
聚酰亚胺又被称为高温下的“万能”塑料。
它具有耐高温、低温，耐高剂量的辐射，且强度高的特点。
塑料封装技术的发展塑封料作为IC封装业主要支撑材料，它的发展，是紧跟整机与封装技术的发展而发展。
整机的发展趋势：轻、小（可携带性）；高速化；增加功能；提高可靠性；降低成本；对环境污染少。
封装技术的发展趋势：封装外形上向小、薄、轻、高密度方向发展；规模上由单芯片向多芯片发展；结构上由两维向三维组装发展；封装材料由陶封向塑封发展；价格上成本呈下降趋势。
随着高新技术日新月异不断发展对半导体应用技术不断促进，所以对其环氧封装材料提出了更加苛刻的要求，今后环氧塑封料主要向以下五个方面发展：1 向适宜表面封装的高性化和低价格化方向发展。
微电子封装技术
微电子封装技术1. 引言微电子封装技术是在微电子器件制造过程中不可或缺的环节。
封装技术的主要目的是保护芯片免受机械和环境的损害，并提供与外部环境的良好电学和热学连接。
本文将介绍微电子封装技术的发展历程、常见封装类型以及未来的发展趋势。
2. 微电子封装技术的发展历程微电子封装技术起源于二十世纪五十年代的集成电路行业。
当时，集成电路芯片的封装主要采用插入式封装（TO封装）。
随着集成度的提高和尺寸的缩小，TO封装逐渐无法满足发展需求。
在六十年代末，贴片式封装逐渐兴起，为微电子封装技术带来了发展的机遇。
到了二十一世纪初，球栅阵列（BGA）和无线芯片封装技术成为主流。
近年来，微电子封装技术的发展方向逐渐向着三维封装和追求更高性能、更小尺寸的目标发展。
3. 常见的微电子封装类型3.1 插入式封装插入式封装是最早使用的微电子封装技术之一。
它的主要特点是通过将芯片引线插入封装底座中进行连接。
插入式封装一开始使用的是TO封装，后来发展出了DIP（双列直插式封装）、SIP（单列直插式封装）等多种封装类型。
插入式封装的优点是可维修性高，缺点是不适合高密度封装和小尺寸芯片。
3.2 表面贴装封装表面贴装封装是二十世纪六十年代末期兴起的一种封装技术。
它的主要原理是将芯片连接到封装底座上，再将整个芯片-底座组件焊接到印刷电路板（PCB）上。
表面贴装封装可以实现高密度封装和小尺寸芯片，适用于各种类型的集成电路芯片。
常见的表面贴装封装类型有SOIC、QFN、BGA等。
3.3 三维封装三维封装是近年来兴起的一种封装技术。
它的主要原理是在垂直方向上堆叠多个芯片，通过微弧焊接技术进行连接。
三维封装可以实现更高的集成度和更小的尺寸，同时减少芯片间的延迟。
目前，三维封装技术仍在不断研究和改进中，对于未来微电子封装的发展具有重要意义。
4. 微电子封装技术的未来发展趋势随着科技的不断进步，微电子封装技术也在不断发展。
未来，微电子封装技术的发展趋势可以总结为以下几点：1.高集成度：随着芯片制造工艺的不断进步，集成度将继续提高，将有更多的晶体管集成在一个芯片上，这将对封装技术提出更高的要求。
第五章微电子封装技术概况
CSP(三菱)
芯片尺寸封装原理
主要考虑用尽可能少的封装材料解决电极保护问题
必须注意的是，封装的结果虽然保障了芯片功能的发挥， 但是它只能使芯片性能降低或受到限制，而不能使其自身 性能得到加强。
CSP典型封装技术之一 倒扣组装技术
Flip ship
在裸芯片上的电极上形成焊料凸点，通过钎焊将芯片以 电极面朝下的倒状方式实装在多层布线板上，由于不需要从 芯片向四周引出I/O端子，可布置更多的端子，互联线的长度 大大缩短，减小了RC延迟，可靠性提高
日本厂家把主要精力投向QFP端子间距精细化方面， (但是未能实现0.3mm间距的多端子QFP)，因为日本厂家 认为BGA实装后，对中央部分的焊接部位不能观察。
但美国公司的实际应用证明，BGA即使不检测焊 点的质量，也比经过检测的QFP合格率高两个数量级 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。
3、QFP ：quad flat package
四周平面引线式封装
引脚向外弯曲 背面
日本式的QFP 封装
美国式QFP 封装
QFP的实用水平，封装尺寸为40mm×40mm， 端子间距为0.4mm,端子数376
QFP是目前表面贴装技术的主要代表之一
周边端子型封装QFP的最大问题是引脚端子的变形， 难保证与印刷电路板的正常焊接，需要熟练的操作者， 日本人特有的细心使半导体用户掌握着高超的技能，处 理微细引脚的多端子QFP得心应手 美国公司的对QFP焊接技术的掌握要差一些，美国 公司用QFP封装形式的集成电路制造的电子产品的合 格率总是赶不上日本公司.
SIP
微电子封装技术的基本工艺流程
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微电子器件的封装与封装技术
微电子器件的封装与封装技术微电子器件的封装是指将微电子器件通过一系列工艺及材料封装在某种外部介质中，以保护器件本身并方便其连接到外部环境的过程。
封装技术在微电子领域中具有重要的地位，它直接影响着器件的性能、可靠性和应用范围。
本文将对微电子器件的封装和封装技术进行探讨。
一、封装的意义及要求1. 保护器件：封装能够起到保护微电子器件的作用，对器件进行物理、化学及环境的保护，防止外界的机械损伤、湿度、温度、辐射等因素对器件产生不良影响。
2. 提供电子连接：封装器件提供了电子连接的接口，使得微电子器件能够方便地与外部电路连接起来，实现信号传输和电力供应。
3. 散热：现如今，微电子器件的集成度越来越高，功耗也相应增加。
封装应能有效散热，防止过热对器件性能的影响，确保其稳定运行。
4. 体积小、重量轻：微电子器件的封装应尽量减小其体积和重量，以满足现代电子设备对紧凑和便携性的要求。
5. 成本低：封装的制造成本应尽量低，以便推广应用。
二、封装技术封装技术是实现上述要求的关键。
根据封装方式的不同，可以将封装技术分为传统封装技术和先进封装技术。
1. 传统封装技术传统封装技术包括包装封装和基板封装。
（1）包装封装：包装封装即将芯片封装在芯片封装物中，如QFN （无引脚压焊封装）、BGA（球栅阵列封装）等。
这种封装技术适用于小尺寸器件，并具有良好的散热性能和低成本的优点。
（2）基板封装：基板封装主要是通过将芯片封装在PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）上来实现。
它有着较高的可靠性和良好的电气连接性，适用于信号速度较慢、功耗较低的器件。
2. 先进封装技术随着微电子技术的发展，需要更加先进的封装技术来满足器件的高集成度、大功率以及快速信号传输等需求。
（1）3D封装技术：3D封装技术是指将多个芯片通过堆叠、缠绕、插口等方式进行组合，以实现更高的器件集成度和性能。
常见的3D封装技术包括TSV（Through-Silicon-Via，通过硅通孔）和芯片堆积技术。
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。
《微电子封装技术》课件
医疗领域
微电子封装技术为医疗设备提 供高可靠性、小型化的解决方 案，如医学影像设备、诊断仪 器等。
航空航天领域
在航空航天领域，微电子封装 技术用于制造高精度、高稳定
的导航、控制和监测系统。
先进封装技术介绍
3D封装
通过在垂直方向上堆叠 芯片，实现更小体积、 更高性能的封装方式。
晶圆级封装
将整个芯片或多个芯片 直接封装在晶圆上，具 有更高的集成度和更小
BGA封装技术案例
总结词
高集成度、高可靠性
详细描述
BGA（Ball Grid Array）封装技术是一种高集成度的封装形式，通过将芯片粘接在基板上，并在芯片 下方布设球状焊球实现电气连接。BGA封装技术具有高集成度、高可靠性和低成本的特点，广泛应用 于处理器、存储器和高速数字电路等领域。
更轻便的设备需求。
A
B
C
D
更高可靠性
随着设备使用时间的延长，封装技术需要 不断提高产品的可靠性和寿命，以满足长 期使用的需求。
更低成本
随着市场竞争的加剧，封装技术需要不断 降低成本，以提高产品的市场竞争力。
04
封装技术面临的挑战与解 决方案
技术挑战
集成度散热 、信号传输等问题。
关注法规与环保要求
及时了解和遵守各国法规与环保要求，确保 企业的可持续发展。
05
封装技术案例分析
QFN封装技术案例
总结词
小型化、薄型化、低成本
详细描述
QFN（Quad Flat Non-leaded）封装技术是一种常见的无引脚封装形式，具有小型化、薄型化和低成本的特点 。它通过将芯片直接粘接在基板上，实现芯片与基板间的电气连接。QFN封装技术广泛应用于消费电子、通信和 汽车电子等领域。
微电子封装工艺流程
微电子封装工艺流程微电子封装工艺是指将微电子器件封装起来，以保护器件内部结构并方便与外部电路连接交互的工艺流程。
下面是一个简要的微电子封装工艺流程。
首先，需要准备好封装基板。
封装基板通常由高热传导性材料制成，例如陶瓷或金属，以确保器件在工作时能够迅速散热。
基板需要经过清洗和表面处理，以便后续工艺步骤的顺利进行。
接下来是芯片粘接。
将芯片粘接到基板上是封装过程中的重要一步。
通常采用粘合剂将芯片固定在基板上。
粘接剂需要具有良好的粘附力和导热性能，以确保芯片与基板之间能够有效传递热量。
接着是线缆连接。
线缆连接是将芯片内部的电连接到外部电路的关键步骤。
常用的线缆连接方式有焊接和微焊接。
焊接是通过加热导线和焊盘使其相互熔接，形成可靠的电连接。
微焊接则是采用微小尺寸的焊盘和导线进行连接，以满足封装器件的小尺寸要求。
紧接着是封装密封。
为了保护器件内部结构免受外部环境的侵蚀和损坏，需要对器件进行密封。
常用的密封方式有环氧树脂封装和金属封装。
环氧树脂封装将芯片包裹在保护层中，形成一个紧密的密封结构，以防止封装器件受到潮湿、灰尘等外部因素的影响。
金属封装则是利用金属外壳将芯片封装起来，提供更高的机械保护和散热性能。
最后是封装测试。
在封装完成后，需要对封装器件进行功能性测试和可靠性测试，以确保器件的性能和质量。
功能性测试包括电性能测试和信号测试，可靠性测试则是针对器件在不同环境和工作条件下的长期稳定性进行测试。
综上所述，微电子封装工艺流程包括准备封装基板、芯片粘接、线缆连接、封装密封和封装测试等步骤。
这些步骤都需要严格的操作和控制，以确保封装器件的质量和可靠性。
随着技术的不断进步，微电子封装工艺也在不断演进，逐渐实现更小尺寸、更高性能和更可靠的封装方案。
微电子封装技术第2章 封装工艺流程
2.4芯片贴装
焊接粘贴法工艺是将芯片背面淀积一定厚度的 Au或Ni，同时在焊盘上淀积Au-Pd-Ag和Cu的金属 层。
其优点是热传导好。工艺是将芯片背面淀积一 定厚度的Au或Ni，同时在焊盘上淀积Au-Pd-Ag和 Cu的金属层。这样就可以使用Pb-Sn合金制作的合 金焊料将芯片焊接在焊盘上。焊接温度取决于PbSn合金的具体成分比例。
微电子封装技术
董海青 李荣茂
第2章 封装工艺流程
2.1 流程概述 2.2 芯片减薄 2.3 芯片切割 2.4 芯片贴装 2.5 芯片互连技术 2.6 成形技术 2.7 后续工艺
2.1 流程概述
芯片封装工艺流程一般可以分为两个部分：前 段操作和后段操作。前段操作一般是指用塑料封装 （固封）之前的工艺步骤，后段操作是指成形之后 的工艺步骤。
2.4芯片贴装
导电胶粘贴法不要求芯片背面和基板具有金属 化层，芯片座粘贴后，用导电胶固化要求的温度时 间进行固化，可以在洁净的烘箱中完成固化，操作 起来比较简便易行。
导电胶进行芯片贴装的工艺过程如下：用针筒 或注射器将黏着剂涂布在芯片焊盘上，然后将芯片 精确地放置到焊盘的黏着剂上面。
导电胶粘贴法的缺点是热稳定性不好，容易在 高温时发生劣化及引发黏着剂中有机物气体成分泄 露而降低产品的可靠度，因此不适用于高可靠度要 求的封装。
2.4芯片贴装
玻璃胶粘贴芯片时，先以盖印、网印、点胶等 技术将玻璃胶原料涂布在基板的芯片座上，将IC芯 片放置在玻璃胶上后，再将封装基板加热至玻璃熔 融温度以上即可完成粘贴。
玻璃胶粘贴法的优点是可以得到无空隙、热稳 定性优良、低结合应力与低湿气含量的芯片粘贴； 其缺点是玻璃胶中的有机成分与溶剂必须在热处理 时完全去除，否则对封装结构及其可靠度将有所损 害。
微电子封装
晶圆：由普通硅砂熔炼提纯拉制成硅柱后切成的单晶硅薄片微电子封装技术特点：1：向高密度及高I/O引脚数发展，引脚由四边引出趋向面阵引出发展2：向表面组装示封装(SMP)发展,以适应表面贴装（SMT）技术及生产要求3：向高频率及大功率封装发展4：从陶瓷封装向塑料封装发展5：从单芯片封装（SCP）向多芯片封装（MCP）发展6：从只注重发展IC芯片到先发展封装技术再发展IC芯片技术技术微电子封装的定义：是指用某种材料座位外壳安防、固定和密封半导体继承电路芯片，并用导体做引脚将芯片上的接点引出外壳狭义的电子封装技术定义：是指利用膜技术及微细连接技术，将半导体元器件及其他构成要素在框架或基板上布置、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技术。
（最基本的）广义的电子封装技术定义：是指将半导体和电子元器件所具有的电子的、物理的功能，转变为能适用于设备或系统的形式，并使之为人类社会服务的科学与技术。
（功能性的）微电子封装的功能：1：提供机械支撑及环境保护；2：提供电流通路；3：提供信号的输入和输出通路；4：提供热通路。
微电子封装的要点：1：电源分配；2：信号分配;3：机械支撑；4：散热通道；5：环境保护。
零级封装：是指半导体基片上的集成电路元件、器件、线路；更确切地应该叫未加封装的裸芯片。
一级封装：是指采用合适的材料（金属、陶瓷或塑料）将一个或多个集成电路芯片及它们的组合进行封装，同时在芯片的焊区与封装的外引脚间用引线键合（wire bonding,WB）、载带自动焊（tape automated bonding,TAB）、倒装片键合（flip chip bonding，FCB）三种互联技术连接，使其成为具有实际功能的电子元器件或组件。
二级封装技术：实际上是一种多芯片和多元件的组装，即各种以及封装后的集成电路芯片、微电子产品、以及何种类型元器件一同安装在印刷电路板或其他基板上。
flipchip封装工艺
flipchip封装工艺Flipchip封装工艺是一种先进的微电子封装技术，它在集成电路封装领域具有重要的应用价值。
本文将从Flipchip封装工艺的基本原理、优势和应用领域等方面进行介绍。
一、Flipchip封装工艺的基本原理Flipchip封装工艺是一种将芯片直接翻转并与基板相连接的封装技术。
与传统封装工艺相比，Flipchip封装工艺具有更高的可靠性和更小的封装体积。
其基本原理是通过将芯片的电路面朝下，将芯片的引脚与基板上的金属引脚连接，从而实现芯片与基板之间的电气连接。
Flipchip封装工艺的具体步骤包括：首先，将芯片的电路面朝下，将芯片上的金属引脚与基板上的金属引脚对准；然后，通过热压或焊接等方式将芯片与基板相连接；最后，进行封装胶的填充和固化，以保护芯片和连接引脚。
二、Flipchip封装工艺的优势1. 封装密度高：由于Flipchip封装工艺将芯片的电路面朝下，可以实现更高的封装密度，从而提高芯片的性能和功能。
2. 电性能优良：Flipchip封装工艺可以实现短距离的电气连接，减少电阻和电感的影响，从而提高芯片的电性能。
3. 信号传输速度快：由于Flipchip封装工艺可以实现更短的信号传输路径，可以提高芯片的信号传输速度，从而提高芯片的运行速度和性能。
4. 散热性好：由于Flipchip封装工艺可以将芯片直接与基板相连接，可以实现更好的散热效果，提高芯片的稳定性和可靠性。
三、Flipchip封装工艺的应用领域Flipchip封装工艺在高性能计算、通信、消费电子等领域具有广泛的应用。
具体应用包括：1. 高性能处理器：Flipchip封装工艺可以实现更高的封装密度和更好的散热性能，适用于高性能处理器的封装。
2. 光通信模块：Flipchip封装工艺可以实现更短的信号传输路径和更高的信号传输速度，适用于光通信模块的封装。
3. 手机和平板电脑：Flipchip封装工艺可以实现更小的封装体积和更好的散热性能，适用于手机和平板电脑等消费电子产品的封装。
微电子工艺基础封装技术
微电子工艺基础封装技术
一、引言
微电子技术是21世纪新兴的技术，它以半导体技术和微机技术为基础，以芯片封装、电路能力优化、软件设计、系统集成、测试技术、校准
技术、无线通信技术等应用技术为实现系统的技术手段，用来实现手机、
计算机、智能家居、汽车等众多领域的电子设备的发展及制造。
微电子封
装技术是微电子技术的基础与重要组成部分，也是微电子产品出厂前质量
检查与完善的重要手段。
本文着重介绍微电子封装技术，包括其基本原理、术语、分类、应用和实施过程等。
二、微电子封装技术的基本原理
微电子封装技术是将晶圆、芯片、元器件组合在一起，将原来的小型
数字电路重新包装，使其功能更加全面，外形更加紧凑，就是微电子封装
技术。
将电子元器件物理、电气封装在一起，形成由介质连接的板块，具
有较强的功能性、可调整性和可靠性，是构建高效能、高可靠性的微电子
系统的基本要素。
微电子封装的基本工艺包括：铆焊、封装、清洁和测试，这四个基本
步骤必须在一定的步骤中逐步完成，经过这些步骤，半导体器件可以被成
功封装到电路板中，以实现电路的功能，为其余的电子系统构建提供基础
支撑。
三、封装技术术语。
微电子封装技术
2.5.1 打线键合
打线键合的设计
引线弯曲疲劳、键合点剪切疲劳、相互扩散、柯肯 达尔效应、腐蚀、枝晶生长、电气噪声、振动疲劳、电 阻改变、焊盘开裂是要考虑的方面。
其主要因素有：1）芯片技术、材料和厚度。2）键 合焊盘材料、间距、尺寸。3）时钟频率、输出高或者 低电压。4）每单位长度的最大允许互连电阻。5）最大 的输出电容负载。6）晶体管导电电阻。7）最大的互连 电感。
集成电路封装技术
第2章 封装工艺流程
2.1 流程概述 2.2 芯片减薄 2.3 芯片切割 2.4 芯片贴装 2.5 芯片互连技术 2.6 成形技术 2.7 后续工艺
2.1 流程概述
芯片封装工艺流程一般可以分为两个部分：前 段操作和后段操作。前段操作一般是指用塑料封装 （固封）之前的工艺步骤，后段操作是指成形之后 的工艺步骤。
2.5.1 打线键合
打线键合的材料
金丝
具有优良的抗氧化性。金丝线表面要光滑和清洁以 保证强度和防止丝线堵塞，纯金具有很好的抗拉强度和 延展率，比较常用的金线纯度为99.99%。为了增加其 机械强度，一般加入铍（Be）或者铜（Cu）。
2.5.1 打线键合
打线键合的材料
铝丝
铝丝是超声波键合最常见的引线材料，标准的铝丝 一般加入1% Si或者1% Mg以提高强度。
2.4芯片贴装
焊接粘贴法工艺是将芯片背面淀积一定厚度的 Au或Ni，同时在焊盘上淀积Au-Pd-Ag和Cu的金属 层。
其优点是热传导好。工艺是将芯片背面淀积一 定厚度的Au或Ni，同时在焊盘上淀积Au-Pd-Ag和 Cu的金属层。这样就可以使用Pb-Sn合金制作的合 金焊料将芯片焊接在焊盘上。焊接温度取决于PbSn合金的具体成分比例。
第3章微电子的封装技术
第3章微电子的封装技术
微电子的封装技术是集成电路行业中重要的技术之一，它是将微电子器件封装在一定的结构或材料形式中，使微电子器件具有完整的功能和稳定的性能的技术。
封装技术有助于提高微电子器件的可靠性和功能，并且可以实现对器件的封装封装，封装和测试，以及开发更先进的封装技术，有助于改善元器件的可靠性和功能。
封装技术包括单层封装技术、多层封装技术、全封装技术、焊接封装技术等。
单层封装技术是根据微电子器件的物理结构和电气特性，在其表面涂布一层化学稳定的涂层，使其功能更加稳定可靠的技术。
多层封装技术是根据微电子器件的结构和电气特性，在其表面使用多层封装技术，使其功能更加稳定可靠。
全封装技术是将微电子器件封装于一种全封装材料中，以保护微电子器件免受污染和外界环境的攻击，从而保证其功能的技术。
焊接封装技术是将微电子器件封装在一定的结构中，以保护微电子器件免受环境中的外界物质影响，以及改善器件的可靠性和可靠性的技术。
微电子工艺基础封装技术.共79页文档
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
微电子工艺基础封装技术. 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
《微电子封装技术》课件
航空航天设备封装案例
航空航天设备封装案例：航空航天领域对设备的可靠性和稳定性要求极高，而微电子封装技术能够满 足这些要求。例如，在飞机发动机控制系统中、卫星导航系统中等，微电子封装技术发挥着重要作用 。它能够提高设备的可靠性和稳定性，降低成本，并促进小型化、集成化的发展趋势。
具体而言，在飞机发动机控制系统中，微电子封装技术能够实现高精度和高可靠性的控制，从而提高 发动机的性能和安全性。在卫星导航系统中，微电子封装技术能够提高定位精度和信号质量，从而提 高导航的准确性和可靠性。
医疗电子设备封装案例
医疗电子设备封装案例：医疗电子设备对精度和可靠性要求极高，而微电子封装技术能够满足这些要求。例如，在医疗影像 设备、心脏起搏器、血糖监测仪等中，微电子封装技术发挥着重要作用。它能够提高设备的性能和可靠性，降低成本，并促 进小型化、集成化的发展趋势。
具体而言，在医疗影像设备中，微电子封装技术能够提高图像质量和设备性能，从而提高诊断的准确性和可靠性。在心脏起 搏器中，微电子封装技术能够实现高精度和高可靠性的起搏控制，从而提高患者的生命安全和生活质量。在血糖监测仪中， 微电子封装技术能够实现快速、准确的血糖监测，从而帮助患者及时了解自身血糖状况并进行有效控制。
封装测试பைடு நூலகம்
01
封装测试是确保微电子封装产品性能和质量的 重要环节。
03
随着技术的不断发展，新型测试方法也在不断涌现 ，如X射线检测、超声检测等。
02
测试内容包括气密性检测、外观检测、电性能 测试等，以确保产品符合设计要求和性能标准
。
04
封装测试的发展趋势是高精度、高效率、自动化， 以提高测试准确性和降低成本。
。
柔性封装技术
03
微电子行业的封装技术资料
微电子行业的封装技术资料封装技术是微电子行业中的关键环节，它涉及到将微电子器件封装成集成电路，保护其免受外界环境的影响，并提供良好的导电、传热和机械保护等功能。
本文将对微电子封装技术进行详细介绍。
一、封装技术的背景与现状随着微电子器件不断发展，其封装方式也在不断演变。
最初的微电子封装是使用插件式封装，而现在主要采用集成电路封装。
这种封装方式可在小型、轻薄、可靠、高性能的芯片上提供功能强大的封装。
二、封装技术的分类与特点封装技术可根据封装材料和封装方式进行分类。
常见的封装材料包括塑料封装、金属封装和陶瓷封装等。
封装方式有无引脚封装和多引脚封装等。
不同的封装材料和封装方式在导热性能、散热效果、电气性能等方面有所不同。
三、封装技术中的关键环节封装技术中的关键环节包括电路设计、晶圆制备、封装材料选择、封装工艺等。
电路设计要求合理布局，兼顾信号传输和供电等需要；晶圆制备需要严格的工艺流程，确保芯片的质量；封装材料的选择要考虑导热性能、尺寸匹配等因素；封装工艺则涉及到焊接、封装注意事项描写、封装尺寸控制等多个步骤，要保证每个步骤都能准确无误地完成。
四、封装技术的发展趋势随着技术的发展，封装技术也在不断创新。
目前，微电子行业封装技术的发展趋势主要表现在以下几个方面：1. 三维封装技术的应用将进一步提高芯片的集成度和性能。
2. 基于微纳尺度材料和技术的封装将提供更好的导热性和电气性能。
3. 模块化封装技术将使芯片的维修更加方便。
4. 绿色环保封装技术将成为未来发展的重要趋势。
五、封装技术的挑战与前景尽管封装技术在微电子行业中发挥着至关重要的作用，但仍面临一些挑战。
如封装材料的热膨胀系数不匹配、封装工艺的复杂性、芯片密度过高导致的散热问题等。
未来，随着科技的不断进步，这些挑战将得到有效解决，封装技术将进一步提升，为微电子行业带来更多的发展机遇。
总结：微电子行业的封装技术是一项复杂而关键的技术，它直接影响着微电子器件的性能和可靠性。
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微电子工艺基础
第10章 封装技术
本章目标：
1、熟悉封装的流程 2、熟悉常见半导体的封装形式
微电子工业基础
第10章 封装技术
一、概述
二、封装工艺 三、封装设计
微电子工业基础
第10章 封装技术
一、概述
1、简介
2、影响封装的芯片特性
3、封装的功能 4、洁净度和静电控制 5、封装的工艺流程 6、封装体的构成
切筋成型 : 在接近封装工序的 结尾，需要将引脚与引脚之间 的连筋切除。
微电子工业基础
第10章
一、概述
封装技术
5、封装的工艺流程
⑧ 最终测试 包括电性测试及环境适应的可靠性测试。
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第10章
一、概述
封装技术
6、封装体的构成
① 芯片粘贴区域（要求平整）
微电子工业基础
第10章
一、概述
封装技术
7、封装与PCB板的连接
微电子工业基础
第10章
一、概述 1、简介
封装技术
微电子工业基础
第10章
一、概述 1、简介
封装技术
将单个芯片从晶圆整体中分离出来后： （1）多数情况，被置入一个保护性的封装体中 （2）作为多芯片模块的一部分 （3）直接安装在印制电路板上（板上芯片COB）
微电子工业基础
第10章
微电子工业基础
第10章
一、概述
封装技术
5、封装的工艺流程
晶圆加工的四个基本操作可以重复。
封装是一条龙生产线，没有反复的工序。
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第10章
封装技术
一、概述 5、封装的工艺流程
① 底部准备 底部准备通常包括磨薄和镀金。 ② 划片 用划片法或锯片法将晶片分离成单个芯片
微电子工业基础
第10章
B： 在芯片的打线点上安装半球型的金属突起物 （反面球形压焊）；
C： TAB压焊技术；
微电子工业基础
第10章
封装技术
一、概述 5、封装的工艺流程
⑥ 封装前检查 有无污染物；
芯片粘贴质量；
金属连接点的好坏；
微电子工业基础
第10章
一、概述
封装技术
5、封装的工艺流程
⑦ 电镀、切筋成型和印字 电镀：为增强封装体的外部 引脚在电路板上的可焊性， 电镀上铅锡合金。
检查表面划痕和污染物。
微电子工业基础
第10章
封装技术
二、封装工艺 4、粘片
粘片的目的： ① 在芯片与封装体之间产生很牢固的物理性连接 ② 在芯片与封装体之间产生传导性或绝缘性的连接 ③ 作为介质把芯片上产生的热量传导到封装体上 粘片技术： ① ② 低熔点融合技术 树脂粘贴技术
微电子工业基础
第10章
微电子工业基础
第10章 封装技术
一、概述
二、封装工艺 三、封装设计
微电子工业基础
第10章 封装技术
二、封装工艺
1、 封装前晶圆准备
2、 划片 3、 取引脚电镀
8、 引脚切筋成型
9、 外部打磨 10、封装体印字 11、终测 微电子工业基础
封装技术
二、封装工艺 4、粘片
粘片材料：（P382） ① 导电材料 金／硅合金； 含金属的树脂； 导电的聚酰亚胺 ② 非导电材料 树脂； 密封聚酰亚胺
微电子工业基础
第10章
封装技术
二、封装工艺 4、粘片 （1）低熔点融合技术
原理： 共熔现象 ① 硅层 ② 金膜 ③ 金－硅合金（粘合性强、散热性好、 热稳定性好、含较少的杂质） ① ② ③ ④ 对封装体加热，直至金硅合金熔化 把芯片安放在粘片区 研磨挤压、加热形成金－硅合金 冷却系统
一、概述
封装技术
2、影响封装的芯片特性
微电子工业基础
第10章
一、概述
封装技术
2、影响封装的芯片特性
保护芯片所采取的措施： （1）临近晶圆制造工艺结尾处淀积钝化层 （2）为芯片提供一个封装体（封装温度不高于450度）
微电子工业基础
第10章
一、概述
封装技术
3、封装的功能
（ 1 ）紧固的引脚系统将脆弱的芯片表面器件连线与外部世 界连接起来。 （2）物理性保护（防止芯片破碎或受外界损伤） （3）环境性保护（免受化学品、潮气等的影响） （4）散热（封装体的各种材料本身可带走一部分热量）
微电子工业基础
第10章
2、划片
封装技术
二、封装工艺
两种方法：划片分离和锯片分离 ① 划片法 ② 锯片法 还需圆柱滚轴加压才能得以分离。 完全锯开
微电子工业基础
第10章
封装技术
二、封装工艺 3、取放芯片和芯片检查（P381）
取放芯片两种模式：
① ②
手动模式 自动模式
真空吸笔自动拣出良品芯片
芯片检查（使用显微镜人工检查或光学成像系统自 动检查）： 检查芯片棱角的质量（不应有任何崩角和裂纹）；
一、概述
封装技术
5、封装的工艺流程
③ 取片和承载 在挑选机上选出良品芯 片，放于承载托盘中。
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第10章
一、概述
封装技术
5、封装的工艺流程
④ 粘片 用金硅低熔点技术或 银浆粘贴材料粘贴在封装 体的芯片安装区域。
微电子工业基础
第10章
一、概述
封装技术
5、封装的工艺流程
⑤ 打线
A： 芯片上的打线点与封装体引脚的内部端点之间 用很细的线连接起来（线压焊）；
三层结构：
低熔点粘片四步：
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第10章
封装技术
二、封装工艺 4、粘片 （2）树脂粘贴法（P383）
第10章
封装技术
二、封装工艺 1、封装前晶圆准备（非必需）
① 晶圆打磨 原因： A：芯片越来越厚，薄片易划片 B：厚芯片要求较深的粘片凹腔 C：掺杂工艺中，如果晶圆背部没有被保护起来， 掺杂体形成电子结合点，可打磨掉
微电子工业基础
第10章
封装技术
二、封装工艺 1、封装前晶圆准备
② 背面镀金 背面镀金增加粘附性。
6、封装体的构成
② 内部引脚 ③ 外部引脚
微电子工业基础
第10章
封装技术
一、概述 6、封装体的构成
④ 芯片-封装体的连接（压焊线、压焊球）
微电子工业基础
第10章
一、概述
封装技术
6、封装体的构成
⑤ 封装外壳
微电子工业基础
第10章
一、概述
封装技术
7、封装与PCB的连接
① 通孔法（pin-through-hole） ② 表面安装法（SMD） ③ 载带自动焊法（TAB）
微电子工业基础
第10章
一、概述
封装技术
（1）洁净度
4、洁净度和静电控制
虽然封装区域对洁净度水平的要求远不如晶片生产区域严 格，但保持一定的洁净度仍是非常重要的。
微电子工业基础
第10章
一、概述
封装技术
（2）静电控制
4、洁净度和静电控制
在封装区域内来自于外界环境的最致命危害是静电（尤其 对于 MOS 栅结构的器件），因此每个生产高集成度芯片的 封装区域应有一套切实有效的防静电方案。