集成电路封装课件
合集下载
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。
集成电路的封装工艺与技术.pptx
这样在相同体积下，内存条可以 装入C更SP多封的装芯更片薄，，从大而大增提大高单了条内容存量芯。 片在长时间运行后的可靠性，芯片速 度也随之得到大幅度的提高。CSP的存 取时间比BGA改善15%－20%。
THANKS
For your time and attention
第22页/共23页
感谢您的观看。
第14页/共23页
注塑、激光打字
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
第15页/共23页
Байду номын сангаас
高温固化
固化的作用为在注塑后保护IC内部结构，消除内部应力。
固化温度：175+/-5°C；固化时间：8小时
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
第16页/共23页
• 缺点：热膨胀系数和介电常数比硅高，且 热导率较低，限制其在高频、高功率封装 领域的应用
• SiC
• 优点：热导率很高，热膨胀系数较低，电 绝缘性能好，强度高。
• 缺点：介电常数太高，只能用于低频封装
• AlN
• 优点：电性能和热性能优良，可用于高功 率、大尺寸封装
• 缺点：制备工艺复杂，成本高昂
电镀、退火
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
第17页/共23页
成型、光检
将一条片的引脚框架切割成单独的单元。
封装技术
• TSOP • BGA • CSP
第18页/共23页
TSOP 封装技术
衡量芯片封装技术先进与否的重 要指标是芯片面积与封装面积之比， 这个比值越接近1越好。
光检
电镀退火
注塑
THANKS
For your time and attention
第22页/共23页
感谢您的观看。
第14页/共23页
注塑、激光打字
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
第15页/共23页
Байду номын сангаас
高温固化
固化的作用为在注塑后保护IC内部结构，消除内部应力。
固化温度：175+/-5°C；固化时间：8小时
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
第16页/共23页
• 缺点：热膨胀系数和介电常数比硅高，且 热导率较低，限制其在高频、高功率封装 领域的应用
• SiC
• 优点：热导率很高，热膨胀系数较低，电 绝缘性能好，强度高。
• 缺点：介电常数太高，只能用于低频封装
• AlN
• 优点：电性能和热性能优良，可用于高功 率、大尺寸封装
• 缺点：制备工艺复杂，成本高昂
电镀、退火
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
第17页/共23页
成型、光检
将一条片的引脚框架切割成单独的单元。
封装技术
• TSOP • BGA • CSP
第18页/共23页
TSOP 封装技术
衡量芯片封装技术先进与否的重 要指标是芯片面积与封装面积之比， 这个比值越接近1越好。
光检
电镀退火
注塑
集成电路封装技术课件(PPT 122页)
第二章 封装工艺流程
• （2）影响打线键合可靠度因素
封胶和粘贴材料 与线材的反应
金属间化合物的形成
可靠度因素
可靠度常用拉力试验 和键合点的剪切试验 测试检查
第二章 封装工艺流程
• 2.4.2 载带自动键合技术
第二章 封装工艺流程
过去，TAB技术不受重视的原因： • （1）TAB技术初始投资大； • （2）开始时TAB工艺设备不易买到，而传统的引线工艺已
第二章 封装工艺流程
• 2.4.1 打线键合技术
打线键合技术
超声波键合（Ultrasonic Bonding ,U/S bonding）
热压键合（Thermocompression Bonding T/C bonding） 热超声波键合（Thermosonic Bonding,T/S bonding）
• （1）对高速电路来说，常规的引线使用圆形导线，而且引线 较长，往往引线中高频电流的趋肤效应使电感增加，造成信号 传递延迟和畸变，这是十分不利的。TAB技术采用矩形截面的 引线，因而电感小，这是它的优点。
• （2）传统引线工艺要求键合面积4mil2，而TAB工艺的内引线 键合面积仅为2mil2这样就可以增加I/O密度，适应超级计算机 与微处理器的更新换代。
• （3）TAB技术中使用铜线而不使用铝线，从而改善器件的热耗 散性能。
• （4）在芯片最终封装前可进行预测试和通电老化。这样可剔 除坏芯片，不使它流入下一道工序，从而节省了成本，提高了 可靠性。
• （5）TAB工艺中引线的键合平面低，使器件薄化。
第二章 封装工艺流程
• 2.4.2 载带自动键合技术
硅片背面减技术主要有：
磨削、研磨、化学抛光
干式抛光、电化学腐蚀、湿法腐蚀
集成电路芯片封装二ppt正式完整版
➢典型的薄膜电路
典型的薄膜电路由淀积在基板上的三层材料组成： 底层材料：电阻材料+基板粘结 中层材料：扩散阻挡+导体-电阻粘结 顶层材料：导电层
➢典型的薄膜生长工艺 薄膜工艺通常采用物理气相淀积制备薄膜。
电镀
直流溅射 射频溅射 磁控溅射
1、溅射淀积薄膜
利用辉光放电效应产生的高能粒子（等离子体中的离 子），对高纯度被溅射物质电极（靶材）进行轰击。等离 子体中离子动量转移给待溅射物质粒子后淀积在基板上。
➢丝网印刷基本步骤
刮 丝网定位
板 浆 料
钢 网
基板
填料
印刷
脱模
➢丝网印刷的注意事项
【浆料参数难以预测】：粘度变化 【丝网脱离工艺】：接触式和非接触式 【浆料的触变性】：非牛顿流体 【印刷线条的清晰度和精确度】：基板表面张力>丝网
二、厚膜浆料干燥
➢浆料成分中含有两种有机组分： 【有机粘结剂】—提供丝网印刷合适的流动性能； 【有机溶剂或稀释剂】—决定有机粘结剂的粘度。
➢浆料干燥工艺参数控制
➢主要控制参数： 【干燥气氛纯洁度】
干燥过程须在洁净室内进行(<100000级），防止灰尘 或纤维屑等落在烘干的膜表面，以免后续烧结产生缺陷。
【干燥升温速率】
如果升温速率过快，溶剂的迅速挥发易造成膜的开裂。
三、厚膜浆料烧结
➢干燥以后进行浆料的烧结，将基板放置在带式炉的 传送带上进行烧结。 ➢ 控制要点： 清洁的烧结炉环境 均匀可控的温度工作曲线：预热-升温-恒温-降温 均匀可控的烧结气氛
1、溅射淀积薄膜
2、蒸发淀积薄膜 当材料的蒸汽压超过周围压力时，材料就会
蒸发到周围环境中—蒸发的“本质”。
薄膜蒸发淀积工艺中，通过加热或电子束轰 击的方式，使被蒸镀物质在真空下受热或轰击 后蒸发气化，高温蒸发后的原子在温度较低基 板上凝集，形成淀积薄膜。
《集成电路封装和可靠性》培训课件：芯片互连技术
Forming/Singular (FS 去框/ 成型)
Lead Scan (LS 检测)
Packing (PK 包装)
集成电路封装测试与可靠性
1 电子级硅所含的硅的纯度很高，可 达 99.9999 99999%
1 中德电子材料公司制作的晶棒(长度 达一公尺，重量超过一百公斤)
集成电路封装测试与可靠性
debris l e f t over from the grinding process.
1 Process Methods:
1)Coarse grinding by mechanical. ( 粗磨)
2)Fine polishing by mechanical or plasma etching. ( 细磨抛光)
14
集成电路封装测试与可靠性
Wire Bonding Technology -- Die Attach Process
Purpose:
The die attach process i s to attach the sawed die in the right orientation accurately onto the substrate with a bonding medium in between to enable the next wire bond f i r s t level interconnection operation .
刀刃
集成电路封装测试与可靠性
切割设备示意图
晶圆 工作台
Dicing Blade
Silicon Wafer Flame
Flame
Blue Tape
两次进刀切割法
Wafer sawing
集成电路封装测试与可靠性
Lead Scan (LS 检测)
Packing (PK 包装)
集成电路封装测试与可靠性
1 电子级硅所含的硅的纯度很高，可 达 99.9999 99999%
1 中德电子材料公司制作的晶棒(长度 达一公尺，重量超过一百公斤)
集成电路封装测试与可靠性
debris l e f t over from the grinding process.
1 Process Methods:
1)Coarse grinding by mechanical. ( 粗磨)
2)Fine polishing by mechanical or plasma etching. ( 细磨抛光)
14
集成电路封装测试与可靠性
Wire Bonding Technology -- Die Attach Process
Purpose:
The die attach process i s to attach the sawed die in the right orientation accurately onto the substrate with a bonding medium in between to enable the next wire bond f i r s t level interconnection operation .
刀刃
集成电路封装测试与可靠性
切割设备示意图
晶圆 工作台
Dicing Blade
Silicon Wafer Flame
Flame
Blue Tape
两次进刀切割法
Wafer sawing
集成电路封装测试与可靠性
SIP封装简介PPT课件
PTH-Pin Through Hole, 通孔式； SMT-Surface Mount Technology ，表面贴装式。 目前市面上大部分IC均采为SMT式 的
--
SMT SMT
4
一、IC 封装演化
• 半导体器件有许多封装型式，从DIP、SOP、QPF、 SOB 、 SOC、 PGA、BGA到CSP再到SIP，技术指标一代比一代 先进，这些都是前人根据当时的组装技术和市场需求而研制 的。总体说来，它大概有三次重大的革新：第一次是在上世 纪80年代从引脚插入式封装到表面贴片封装，极大地提高 了印刷电路板上的组装密度；第二次是在上世纪90 年代球 型矩正封装的出现，它不但满足了市场高引脚的需求，而且 大大地改善了半导体器件的性能；晶片级封装、系统封装、 芯片级封装是现在第三次革新的产物，其目的就是将封装减 到最小。每一种封装都有其独特的地方，即其优点和不足之 处，而所用的封装材料，封装设备，封装技术根据其需要而 有所不同.
塑料封装
陶瓷封装
金属封装主要用于军工或航天技术，无 商业化产品；
陶瓷封装优于金属封装，也用于军事产 品，占少量商业化市场；
塑料封装用于消费电子，因为其成本低
，工艺简单，可靠性高而占有绝大部分 金属封装
的市场份额；
--
3
IC Package （IC的封装形式）
• 按与PCB板的连接方式划分为：
PTH
➢IC Package种类很多，可以按以下标准分类：
• 按封装材料划分为： 金属封装、陶瓷封装、塑料封装
• 按照和PCB板连接方式分为： PTH封装和SMT封装
• 按照封装外型可分为： SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP等；
--
--
SMT SMT
4
一、IC 封装演化
• 半导体器件有许多封装型式，从DIP、SOP、QPF、 SOB 、 SOC、 PGA、BGA到CSP再到SIP，技术指标一代比一代 先进，这些都是前人根据当时的组装技术和市场需求而研制 的。总体说来，它大概有三次重大的革新：第一次是在上世 纪80年代从引脚插入式封装到表面贴片封装，极大地提高 了印刷电路板上的组装密度；第二次是在上世纪90 年代球 型矩正封装的出现，它不但满足了市场高引脚的需求，而且 大大地改善了半导体器件的性能；晶片级封装、系统封装、 芯片级封装是现在第三次革新的产物，其目的就是将封装减 到最小。每一种封装都有其独特的地方，即其优点和不足之 处，而所用的封装材料，封装设备，封装技术根据其需要而 有所不同.
塑料封装
陶瓷封装
金属封装主要用于军工或航天技术，无 商业化产品；
陶瓷封装优于金属封装，也用于军事产 品，占少量商业化市场；
塑料封装用于消费电子，因为其成本低
，工艺简单，可靠性高而占有绝大部分 金属封装
的市场份额；
--
3
IC Package （IC的封装形式）
• 按与PCB板的连接方式划分为：
PTH
➢IC Package种类很多，可以按以下标准分类：
• 按封装材料划分为： 金属封装、陶瓷封装、塑料封装
• 按照和PCB板连接方式分为： PTH封装和SMT封装
• 按照封装外型可分为： SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP等；
--
集成电路芯片封装芯片互连技术ppt下载
凸点下金属层，主要起到粘附和扩散阻挡的作用。
2、倒装芯片键合技术应用
3、FCB技术-芯片凸点类型
➢凸点类型和特点 按材料可分为：焊料凸点、Au凸点和Cu凸点等 按凸点结构可分为：周边型和面阵型 按凸点形状可分为蘑菇型、直状、球形、叠层等
4、FCB技术-凸点制作方法
形成凸点的工艺技 术有很多种，主要包 括蒸发/溅射凸点制 作法、电镀凸点制作 法、置球法和模板制 作焊料凸点法等。
➢载带自动键合（TAB）技术
TAB技术首先在高聚物上做好元件引脚的引线 框架，然后将芯片按其键合区对应放在上面，然 后通过热电极一次将所有的引线进行键合。 ➢ TAB工艺主要是先在芯片上形成凸点，将芯片 上的凸点同载带上的焊点通过引线压焊机自动的 键合在一起，然后对芯片进行密封保护。
3、TAB技术工艺流程
➢凸点下金属层(UBM) 8、TAB技术的关键材料
采用超声波能量，键合时要提供外加热源。 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。
2）引线弯曲疲劳—芯—引片线键上合点的跟部凸出现点裂纹，。 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
5、FCB技术-凸点芯片的倒装焊接
➢倒装焊接工艺 热压或热声倒装焊接：调准对位-落焊头压焊（加热）
6、FCB键合技术- 再流倒装焊接
球形键合
第一键合点
第二键合点
6、WB线材及其可靠度
芯片焊区金属通常为Al，在金属膜外部淀积制作粘附层和钝化层，防止凸点金属与Al互扩散。
TAB技术首先在高聚物上做好元件引脚的引线框架，然后将芯片按其键合区对应放在上面，然后通过热电极一次将所有的引线进行键
➢ 三、倒装芯片键合技术（FCB） 1、倒装芯片键合技术
2、倒装芯片键合技术应用
3、FCB技术-芯片凸点类型
➢凸点类型和特点 按材料可分为：焊料凸点、Au凸点和Cu凸点等 按凸点结构可分为：周边型和面阵型 按凸点形状可分为蘑菇型、直状、球形、叠层等
4、FCB技术-凸点制作方法
形成凸点的工艺技 术有很多种，主要包 括蒸发/溅射凸点制 作法、电镀凸点制作 法、置球法和模板制 作焊料凸点法等。
➢载带自动键合（TAB）技术
TAB技术首先在高聚物上做好元件引脚的引线 框架，然后将芯片按其键合区对应放在上面，然 后通过热电极一次将所有的引线进行键合。 ➢ TAB工艺主要是先在芯片上形成凸点，将芯片 上的凸点同载带上的焊点通过引线压焊机自动的 键合在一起，然后对芯片进行密封保护。
3、TAB技术工艺流程
➢凸点下金属层(UBM) 8、TAB技术的关键材料
采用超声波能量，键合时要提供外加热源。 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。
2）引线弯曲疲劳—芯—引片线键上合点的跟部凸出现点裂纹，。 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
5、FCB技术-凸点芯片的倒装焊接
➢倒装焊接工艺 热压或热声倒装焊接：调准对位-落焊头压焊（加热）
6、FCB键合技术- 再流倒装焊接
球形键合
第一键合点
第二键合点
6、WB线材及其可靠度
芯片焊区金属通常为Al，在金属膜外部淀积制作粘附层和钝化层，防止凸点金属与Al互扩散。
TAB技术首先在高聚物上做好元件引脚的引线框架，然后将芯片按其键合区对应放在上面，然后通过热电极一次将所有的引线进行键
➢ 三、倒装芯片键合技术（FCB） 1、倒装芯片键合技术
集成电路芯片封装第十九讲课件.ppt
芯片尺寸真正减小至IC芯片尺寸 将芯片封装与制造融为一体
薄膜再分布：通过薄膜技术将沿芯片周边分布的焊区转 换为芯片表面上阵列分布的凸点焊区。
薄膜再分布技术
钝化的圆片表面涂覆首层BCB 光刻老焊区
淀积金属薄膜制备金属导线连接焊区 溅射淀积、光刻UBM层
二次涂覆BCB 光刻新焊区窗口 电镀或印刷焊料合金 再流形成焊料凸点 WLP测
焊前检测-三角激光测量法：是否有脱落及尺寸一致性 焊后检测-X射线检测法:对位误差和桥连等焊接缺陷
2、BGA返修工艺流程
3、CSP概念及分类
CSP技术应用现状
CSP封装具有轻、薄、短、小的特点，在便携 式、低I/O数和低功率产品中的应用广泛，主要用 于闪存（Flash Card ）、RAM、DRAM存储器 等产品中。
用于裸芯片连接在基板上的FCT称为FCB，采用FC互 连技术的芯片封装型式称为FCP。
倒装芯片技术的特点
➢ FC采用阵列凸点结构，互连长度更短，互连 电性能较之WB和TAB得到明显改善； ➢ FC将焊料凸点转移至芯片下面，具有更高的 I/O引脚数； ➢ FC组装工艺与BGA类似，关键在于芯片凸点 的对位，凸点越小、间距越密，对位越困难。 ➢ 芯片产生的热量可通过凸点直接传给封装基 板，且裸芯片上面可外加散热器。
目前，超过100家公司开发CSP产品：Amkor、 Tessera、Chip-scale、Sharp等，市场潜力巨 大。
ROM与RAM
ROM—只读内存Read-Only Memory，一种只能读出 事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储存资 料就无法再将之改变或删除。
RAM -Random Access Memory 随机存储器。存储 单元内容可按需随意取出或存入，且存取速度与存储单 元位置无关。在断电时将丢失其存储内容，故主要用于 存储短时间使用的程序。 按照存储信息的不同，随机存 储器又分为静态随机存储器（Static RAM,SRAM)和动 态随机存储器（Dynamic RAM,DRAM)。
薄膜再分布：通过薄膜技术将沿芯片周边分布的焊区转 换为芯片表面上阵列分布的凸点焊区。
薄膜再分布技术
钝化的圆片表面涂覆首层BCB 光刻老焊区
淀积金属薄膜制备金属导线连接焊区 溅射淀积、光刻UBM层
二次涂覆BCB 光刻新焊区窗口 电镀或印刷焊料合金 再流形成焊料凸点 WLP测
焊前检测-三角激光测量法：是否有脱落及尺寸一致性 焊后检测-X射线检测法:对位误差和桥连等焊接缺陷
2、BGA返修工艺流程
3、CSP概念及分类
CSP技术应用现状
CSP封装具有轻、薄、短、小的特点，在便携 式、低I/O数和低功率产品中的应用广泛，主要用 于闪存（Flash Card ）、RAM、DRAM存储器 等产品中。
用于裸芯片连接在基板上的FCT称为FCB，采用FC互 连技术的芯片封装型式称为FCP。
倒装芯片技术的特点
➢ FC采用阵列凸点结构，互连长度更短，互连 电性能较之WB和TAB得到明显改善； ➢ FC将焊料凸点转移至芯片下面，具有更高的 I/O引脚数； ➢ FC组装工艺与BGA类似，关键在于芯片凸点 的对位，凸点越小、间距越密，对位越困难。 ➢ 芯片产生的热量可通过凸点直接传给封装基 板，且裸芯片上面可外加散热器。
目前，超过100家公司开发CSP产品：Amkor、 Tessera、Chip-scale、Sharp等，市场潜力巨 大。
ROM与RAM
ROM—只读内存Read-Only Memory，一种只能读出 事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储存资 料就无法再将之改变或删除。
RAM -Random Access Memory 随机存储器。存储 单元内容可按需随意取出或存入，且存取速度与存储单 元位置无关。在断电时将丢失其存储内容，故主要用于 存储短时间使用的程序。 按照存储信息的不同，随机存 储器又分为静态随机存储器（Static RAM,SRAM)和动 态随机存储器（Dynamic RAM,DRAM)。
相关主题
- 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)。
3Байду номын сангаас
4 5 6 7 8
骊山微电子封装厂
IR微电子 电力电子所 爱帕克(与IR合资) 华经微电子 骊山微电子厚膜电路 厂
2.5亿块/年
5亿块/年 1000块/月 1000块/月 100万块/年 30万块/年
IC生产线实景
TSMC Fab 2
IC生产线实景
• TSMC Fab
IC生产线实景
• TSMC Fab
• 工业工程（系统工程）
• 可靠性
• 老化、加速实验 • 多因素耦合失效机理
• 生产控制（制造业共同面临的问题）
• 质量控制
5
多学科交叉（IV）
• 目前的趋势是集成电路芯片成本下降，导 致封装的成本在元件成本中的比例开始提 升； • 由于信号速度、成本、可靠性等方面的原 因，封装设计变得比以前更为重要；多学 科交叉成为封装设计成功的关键因素。
如何实现？
封装的功能
IC封装发展趋势：特征尺寸急剧减小
IC封装发展趋势：引脚急剧增加
IC封装发展趋势：引脚间距减小
IC封装的进化
IC封装发展趋势：封装面积急剧减小
IC封装发展趋势：面积引脚比急剧减小
以DIP&LCC为例
IC封装发展趋势： 系统集成
封装对策：多种封装形式的混装
满足I/O&面积&应用场合&可靠性等需求
封装的种类
封装的种类
封装的种类
按引脚类型分
Dual in-line package (DIP)
Single in-line package (SIP)
Thin small outline package (TSOP)
Quad flat pack (QFP)
Plastic leaded chip carrier (PLCC)
174
62 489
西安IC:发展历史
• 自1967年以来，西安一直是我国半导体的主要科研、试 制与教育基地之一，其主要技术、产品发展情况如下： • 二十世纪六十年代： • 第一块中小规模的TTL电路； • 第一块PMOS集成电路； • 第一台PMOS中小规模集成电路计算机； • 第一台单晶炉； • 第一批微电子学科在西交大、西电科大、西大等院校 组建； • 二十世纪七十年代： • 第一块MOS 1K动态随机存贮器； • 第一台大规模集成电路16位计算机； • 第一套硅栅CMOS工艺、双极电路工艺；
6
本讲大纲 IC封装基本特征 IC封装发展趋势 国内封装业概况
IC产业链
设计 晶圆 光罩 制造 前段 系统公司 System Co.
封装
后段
测试
IC制造阶段：封装
Wafer Test and Sort
Die Separation
Die Attach
Wire Bond
Package
西安IC:封装制造业
• IC线3条；新型分立器件线5条；厚膜集成电路线2条，封装线2条。
序 号 1 2 企业名称 骊山微电子IC中心 西岳电子 生产线 3”、4”各1 条 6” 1条 主要产品 电源保护IC等 COMS、BICMOS DIP、SOP、QFP 等 分立器件产品封装 5” 2条、4” 3条 5” 1条 厚膜 厚膜 半导体电力电子器 件 IGBT、IPM模块等 通信电源模块 生产规模 5000片/月 20000片/月
封装对策：SIP（系统集成）
System in Package (SiP)
SIP实现方式：3D封装
SIP实例
封装发展趋势：Wafer-Level Packaging
Single chip with C4 bumps
封装发展趋势： C4 Bumped Wafer
Photograph provided courtesy of Advanced Micro Devices
相关科研机构 9家 学历教育机构 7个
西安微电子 产业
设备与硅材料 6家
测试中心 2个 职业培训机构 3家
专业服务机构 4家
（企业孵化、技术服务、国际合作、项目咨询）
西安IC:设计业
• 设计企业25家，其中港资2家、台资9家、韩资1家、德资1家； •代表性设计企业如下：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 企业名称 INFINEON科技西安有限公司 西安深亚电子有限公司 西安亚同集成电路技术有限公司 西安万思微电子有限公司 西安交大数码科技有限公司 西安联圣科技有限公司 西安富微科技有限公司 西安华西集成电路设计中心 主要产品 通信与RF电路等 通信与网络ASIC等 消费类ASIC/SOC等 通信类SOC等 DTV ASIC等 数字化家电ASIC/SOC等 模拟/数模混合IC/ASIC等 模拟/数模混合IC/ASIC等
2nd level packaging: 板级组装
Surfacemount chips are soldered on top of tinned pads on the PCB.
Edge connector plugs into main system.
PCB subassembly Final level packaging: 系统级组装 Main electronics assembly board
西安IC:发展现状
• 具有相对完善的IC研发、生产的技术装备，以及人才储备；
• 具有从事半导体设备研制与生产、硅材料研制与生产、IC设计、制造、封装 以及系统应用的完整产业链； • 具有从事新型半导体分立器件科研、标准制订、设计、规模制造、封装与 系统应用的完整产业链。
IC设计 25家
加工制造 8家
School of Microelectronics XIDIAN UNIVERSITY
第一讲 IC封装发展
张艺蒙 zhangyimeng@
多学科交叉（I）
• 材料科学与工程
• • • • • • 封装体（外壳、基板) 散热片（Heat sink） 键合材料、封接材料 互连材料（引线丝、焊料） 材料与环境之间的相互作用 腐蚀、疲劳、断裂、扩散、质量传输、焊接等
IC生产线实景
• 上海华虹 NEC 1厂
IC生产线实景
• AMD Fab 38
下节课内容
• 封装形式的演变
• 新型封装技术
• 电子工程
• • • • 导体、半导体、绝缘体 有源及无源器件 电源与功率管理 信号传输
3
多学科交叉（II） • 力学与机械工程
• 应力问题
• 应力的产生、积累和释放 • 应力对电性能及材料特性的影响
• 热问题
• 热的产生、传输 • 对电性能及材料特性的影响 • 热力影响
4
多学科交叉（III）
Leadless chip carrier (LCC)
IC封装业的发展：
行业特征
IC封装业的发展：技术特征
Total Semiconductor Market in 2003 - Forecast $224B
IC封装业的发展：技术特征
IC封装业的发展：技术特征
IC封装业的发展：主要厂商
General CSP Approach CSP Package Name
Area array, bumped CSP Small outline no-lead/C-lead (SON/SOC) Bump chip carrier (BCC) Micro-stud-array (MSA) Bottom leaded plastic (BLP) Quad flat no-lead (QFN) Memory CSP Quad outline non-leaded Enhanced flex CSP FleXBGA FBGA Chip-on-flex CSP Multi chip scale package (MCSP) CSP for memory devices IZM flexPAC Molded Ball Grid Array Chip-on-flex Chip Size Package Fine-pitch BGA (FPBGA) MicroBGA Chip Array Package (CABGA) CSP Ceramic mini-BGA Molded array process CSP Plastic chip carrier CSP Transformed grid array package Ceramic/plastic fine-pitch BGA
Company
Amkor/Anam Fujitsu Fujitsu Hitachi LG Semicon Matsushita TI Japan Toshiba 3M Amkor/Anam Fujitsu GE Hightec MC AG Hitachi Fraunhofer Institute Mitsubishi Electric Motorola Singapore NEC Tessera Amkor/Anam Cypress Semiconductor IBM Motorola National Oki Electric Sony Toshiba
•据不完全统计，江浙沪共有各类微电子企业489家：
微电子行业 省市 设计 上海市 150 制造 11 封装 20 制造 4 封装 10 分立器件 设备材料 行业 18＋40
小计 253
江苏省
浙江省 总计
16＋ 50
12＋ 20 248
10
5 26
17
11 48
14
2 20
27
2 39
40
10 108
Custom Leadframe
Interposer (flexible material with interconnects) between die and substrate