微电子封装技术
微电子封装技术
微电子封装技术第一章绪论1、封装技术发展特点、趋势。
（P8）发展特点：①、微电子封装向高密度和高I/O引脚数发展，引脚由四边引出向引出向面阵列排列发展；②、微电子封装向表面安装式封装（SMP）发展，以适合表面安装技术（SMT）；③、从陶瓷封装向塑料封装发展；④、从注重发展IC芯片向先发展后道封装再发展芯片转移。
发展趋势：①、微电子封装具有的I/O引脚数将更多；②、应具有更高的电性能和热性能；③、将更轻、更薄、更小；④、将更便于安装、使用和返修；⑤、可靠性会更高；⑥、性价比会更高，而成本却更低，达到物美价廉。
2、封装的功能（P19）电源分配、信号分配、散热通道、机械支撑和环境保护。
3、封装技术的分级（P12）零级封装：芯片互连级。
一级封装：将一个或多个IC芯片用适宜的材料（金属、陶瓷、塑料或它们的组合）封装起来，同时在芯片的焊区与封装的外引脚间用如上三种芯片互连方法（WB、TAB、FCB）连接起来使之成为有实用功能的电子元器件或组件。
二级封转：组装。
将上一级各种微电子封装产品、各种类型的元器件及板上芯片（COB）一同安装到PWB或其它基板上。
三级封装：由二级组装的各个插板或插卡再共同插装在一个更大的母板上构成的，立体组装。
4、芯片粘接的方法（P12）只将IC芯片固定安装在基板上：Au-Si合金共熔法、Pb-Sn合金片焊接法、导电胶粘接法、有机树脂基粘接法。
芯片互连技术：主要三种是引线键合（WB）、载带自动焊（TAB）和倒装焊（FCB）。
早期有梁式引线结构焊接，另外还有埋置芯片互连技术。
第二章芯片互连技术（超级重点章节）1、芯片互连技术各自特点及应用引线键合：①、热压焊：通过加热加压力是焊区金属发生塑性形变，同时破坏压焊界面上的氧化层使压焊的金属丝和焊区金属接触面的原子间达到原子引力范围，从而使原子间产生引力达到键合。
两金属界面不平整，加热加压可使上下金属相互镶嵌；加热温度高，容易使焊丝和焊区形成氧化层，容易损坏芯片并形成异质金属间化合物影响期间可靠性和寿命；由于这种焊头焊接时金属丝因变形过大而受损，焊点键合拉力小（＜0.05N/点），使用越来越少。
第四代微电子封装技术—TVS技术及其发展精选全文
可编辑修改精选全文完整版第四代微电子封装技术—TVS技术及其发展随着微电子制造由二维向三维发展，三维芯片堆叠的封装方式成为发展的必然方向。
但是使用传统金线键合的三维电路封装技术不仅会占用大量空间，同时会增加能耗、降低运行速度。
因此，可实现芯片直接互联的TSV技术孕育而生。
TSV技术可以使微电子封装达到最密连接，三维尺寸达到最小；同时TSV技术降低了连接长度，可有效降低芯片能耗，提高运行速度。
在DRAM芯片制造中使用TSV技术可以使IC器件的性能大幅度提高，其中基于TSV技术开发的混合存储立方体（HMC）可以使存储器性能提高20倍，而体积和能耗缩小到原有1/10。
但由于TSV技术本身的缺点使其商业化过程步履艰难。
而TSV技术最大的缺点还是在于成本太高。
标签：微电子封装；TSV；金属化；键合；DRAM引言自1965年“摩尔定律”[1]提出以来，微电子器件的密度几乎沿着“摩尔定律”的预言发展。
到了今天，芯片特征尺寸达到22nm，再想通过降低特征尺寸来提高电路密度不仅会大幅提高成本，还会降低电路的可靠性。
为了提高电路密度，延续或超越“摩尔定律”，微电子制造由二维向三维发展成为必然。
其方法之一就是将芯片堆叠以后进行封装，由此产生了三维电路封装技术（3D IC packaging）。
三维电路封装技术中，芯片电极是通过金线键合的技术来实现电路的导通。
如图1a所示，随着芯片叠层的增加，键合金线将占用大量的空间。
同时由于连接的延长使得电路能耗升高、速度降低。
因此，业界需要一种方法，能够使得硅芯片在堆叠的同时实现电路的导通，从而避免采用硅芯片以外的线路连接。
传统半导体工艺主要是针对硅圆片表明进行加工并形成电路，而要实现硅芯片上下层之间的连接，需要一种能贯通硅芯片的加工工艺，即TSV技术（图1b）。
早在1958年，半导体的发明人William Shockley，在其专利中就提到过硅通孔的制备方法[2]。
而TSV（through-silicon via）工艺的概念在1990年代末才提出，香港应用技术研究院和台湾半导体制造公司于1998年申请相关美国专利[3，4]，而关于TSV技术最早的论文发表于2000年[5]。
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。
微电子封装技术的未来发展方向是什么？
微电子封装技术的未来发展方向是什么？在当今科技飞速发展的时代，微电子技术无疑是推动社会进步的关键力量之一。
而微电子封装技术作为微电子技术的重要组成部分，其发展方向更是备受关注。
微电子封装技术，简单来说，就是将芯片等微电子元件进行保护、连接、散热等处理，以实现其在电子产品中的可靠应用。
随着电子产品的日益小型化、高性能化和多功能化，对微电子封装技术也提出了更高的要求。
未来，高性能、高密度和微型化将是微电子封装技术的重要发展方向。
在高性能方面，封装技术需要更好地解决信号传输的完整性和电源分配的稳定性问题。
为了实现这一目标，先进的封装材料和结构设计至关重要。
例如，采用低介电常数和低损耗的材料来减少信号延迟和衰减，以及优化电源网络的布局以降低电源噪声。
高密度封装则是为了满足电子产品集成度不断提高的需求。
通过三维封装技术，如芯片堆叠和硅通孔（TSV）技术，可以在有限的空间内集成更多的芯片，从而大大提高系统的性能和功能。
此外，扇出型晶圆级封装（Fanout WLP）技术也是实现高密度封装的重要手段，它能够将芯片的引脚扩展到更大的区域，增加引脚数量和布线密度。
微型化是微电子封装技术永恒的追求。
随着移动设备、可穿戴设备等的普及，对电子产品的尺寸和重量有着极为苛刻的要求。
因此，封装技术需要不断减小封装尺寸，同时提高封装的集成度和性能。
例如，采用更薄的封装基板、更小的封装引脚间距和更精细的封装工艺等。
绿色环保也是微电子封装技术未来发展的一个重要趋势。
随着环保意识的不断增强，电子产品的生产和使用过程中对环境的影响越来越受到关注。
在封装材料方面，将更多地采用无铅、无卤等环保材料，以减少对环境的污染。
同时，封装工艺也将朝着节能、减排的方向发展，提高生产过程的资源利用率和降低废弃物的排放。
此外，异质集成将成为微电子封装技术的一个重要发展方向。
随着各种新型器件和材料的不断涌现，如化合物半导体、MEMS 器件、传感器等，如何将这些不同性质的器件集成在一个封装体内，实现更复杂的系统功能，是未来封装技术面临的挑战之一。
微电子封装技术的发展趋势
微电子封装技术的发展趋势本文论述了微电子封装技术的发展历程，发展现状和发展趋势，主要介绍了几种重要的微电子封装技术，包括:BGA 封装技术、CSP封装技术、SIP封装技术、3D封装技术、MCM封装技术等。
1.微电子封装的发展历程IC 封装的引线和安装类型有很多种，按封装安装到电路板上的方式可分为通孔插入式(TH)和表面安装式(SM)，或按引线在封装上的具体排列分为成列、四边引出或面阵排列。
微电子封装的发展历程可分为三个阶段：第一阶段：上世纪70 年代以插装型封装为主，70 年代末期发展起来的双列直插封装技术(DIP)。
第二阶段：上世纪80 年代早期引入了表面安装(SM)封装。
比较成熟的类型有模塑封装的小外形(SO)和PLCC 型封装、模压陶瓷中的CERQUAD、层压陶瓷中的无引线式载体(LLCC)和有引线片式载体(LDCC)。
PLCC，CERQUAD，LLCC和LDCC都是四周排列类封装，其引线排列在封装的所有四边。
第三阶段：上世纪90 年代，随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用，LSI，VLSI，ULSI相继出现，对集成电路封装要求更加严格，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大，因此，集成电路封装从四边引线型向平面阵列型发展，出现了球栅阵列封装(BGA)，并很快成为主流产品。
2.新型微电子封装技术2.1焊球阵列封装(BGA)阵列封装(BGA)是世界上九十年代初发展起来的一种新型封装。
BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，BGA技术的优点是：I/O引脚数虽然增加了，但引脚间距并没有减小反而增加了，从而提高了组装成品率;虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能;厚度和重量都较以前的封装技术有所减少;寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高;组装可用共面焊接，可靠性高。
这种BGA的突出的优点：①电性能更好：BGA用焊球代替引线，引出路径短，减少了引脚延迟、电阻、电容和电感;②封装密度更高;由于焊球是整个平面排列，因此对于同样面积，引脚数更高。
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
【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.。
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
微电子封装的关键技术及应用前景论文
微电子封装的关键技术及应用前景论文近年来，各种各样的电子产品已经在工业、农业、国防和日常生活中得到了广泛的應用。
伴随着电子科学技术的蓬勃发展，使得微电子工业发展迅猛，这很大程度上是得益于微电子封装技术的高速发展。
这样必然要求微电子封装要更好、更轻、更薄、封装密度更高，更好的电性能和热性能，更高的可靠性，更高的性能价格比，因此采用什么样的封装关键技术就显得尤为重要。
1.微电子封装的概述1.1微电子封装的概念微电子封装是指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，引出连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。
在更广的意义上讲，是指将封装体与基板连接固定，装配成完整的系统或电子设备，并确定整个系统综合性能的工程【1】。
1.2微电子封装的目的微电子封装的目的在于保护芯片不受或少受外界环境的影响，并为之提供一个良好的工作条件，以使电路具有稳定、正常的功能。
1.3微电子封装的技术领域微电子封装技术涵盖的技术面积广，属于复杂的系统工程。
它涉及物理、化学、化工、材料、机械、电气与自动化等各门学科，也使用金属、陶瓷、玻璃、高分子等各种各样的材料，因此微电子封装是一门跨学科知识整合的科学，整合了产品的电气特性、热传导特性、可靠性、材料与工艺技术的应用以及成本价格等因素。
2微电子封装领域中的关键技术目前，在微电子封装领域中，所能够采用的工艺技术有多种。
主要包括了栅阵列封装（BGA）、倒装芯片技术（FC）、芯片规模封装（CSP）、系统级封装（SIP）、三维（3D）封装等（以下用简称代替）【2】。
下面对这些微电子封装关键技术进行一一介绍，具体如下：2.1栅阵列封装BGA是目前微电子封装的主流技术，应用范围大多以主板芯片组和CPU等大规模集成电路封装为主。
BGA的特点在于引线长度比较短，但是引线与引线之间的间距比较大，可有效避免精细间距器件中经常会遇到的翘曲和共面度问题。
微电子封装的技术
微电子封装的技术
一、微电子封装技术
微电子封装技术是一种具有重要意义的组装技术，指的是将电子元器
件以及各种电路片，封装在一块小型的基板上，以满足电子系统的整体功
能要求。
它包括电路打孔、抹焊、封装层、精细测试和安装等组装工序，
也是电子设备中主要的结构技术之一
1、电路打孔
在打孔前必须进行电路的布局设计，确定打孔位置和孔径，保证元件
的正确安装，以及使孔径和电路块之间的间距符合规范。
在微型电路中，
电路打孔技术主要有两种：以激光电路打孔技术为主，以电火焊技术为辅，以确保其质量和可靠性。
2、抹焊
抹焊是指在电路板上通过焊锡来固定电子元件的一种技术，具有紧密
牢固的焊接效果。
抹焊时首先要按照设计图纸上的规格，将元件安装在电
路板上，再通过焊锡等抹焊材料将元件焊接到电路板上，保证了元件之间
的连接牢固，稳定可靠。
3、封装层
封装层是把一块电路块封装在一块可拆卸的塑料外壳里，具有较好的
封装效果，还可以防护电路板免受灰尘、湿气、油渍等外界因素的侵袭。
封装层还可以减少电路板上元件之间的相互干扰，提高了元器件的工作稳
定性和可靠性
4、精细测试。
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。
微电子封装的技术
微电子封装的技术首先，从封装的水平来看，微电子封装技术可以分为芯片级封装（CSP）和模块级封装（MCP）两种。
芯片级封装是将单个芯片封装到粘土封装或球栅阵列（BGA）封装中，以实现零部件的完整性和可操作性。
模块级封装则是将多个芯片和其他器件集成到一个模块中，以实现更高的集成度和功能丰富性。
其次，从封装的类型来看，微电子封装技术包括无封装（bare die）、芯片封装（chip scale package，CSP）、双面封装（flip chip）、三维封装等。
无封装是将芯片直接焊接到基板上，这样可以减少封装的体积和重量；芯片封装则是将芯片封装到封装结构中，以实现电连接和机械保护；双面封装则是将芯片倒置焊接到基板上，以提高电连接密度和散热功效；三维封装则是将多个芯片层叠封装在一起，以实现更高的芯片密度和性能。
最后，从封装的材料来看，微电子封装技术涉及多种封装材料，如基板材料、封装介质、焊料和导电线材料等。
基板材料常用的有有机基板（如FR-4）、无机基板（如陶瓷）和半导体基板（如硅）；封装介质常用的有塑料（如环氧树脂）、高分子（如聚酰亚胺）和陶瓷等；焊料常用的有锡铅合金、无铅合金和微合金等；导电线材料常用的有铜、金等。
在微电子封装技术的发展过程中，还涌现出一些新的封装技术。
例如，无线集成电路（RFIC）的封装技术，可以实现高频信号的传输和噪声的抑制，从而提高无线通信系统的性能；3D-IC封装技术，可以将时钟电路、处理器和内存等集成到同一个硅芯片上，实现更高效的数据处理和操作；新型材料的应用，如碳纳米管和石墨烯等材料的应用，可以改善芯片的电性能和热性能，提高封装的可靠性和散热效果。
综上所述，微电子封装技术是一门涉及多个方面的技术，包括封装的水平、封装的类型和封装的材料等。
随着微电子器件的不断发展和需求的增加，微电子封装技术也在不断创新和改进，以适应不断变化的技术需求。
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。
微电子封装技术在集成电路制造中的应用研究
微电子封装技术在集成电路制造中的应用研究随着现代社会对电子产品需求的增加，集成电路（Integrated Circuit，IC）作为核心元器件，其制造和应用领域不断发展壮大。
微电子封装技术作为集成电路制造的关键环节之一，扮演着确保芯片性能和可靠性的重要角色。
本文将就微电子封装技术在集成电路制造中的应用进行研究和探讨。
一、微电子封装技术的概念和作用微电子封装技术是指将芯片连接到外部引脚和器件之间的技术过程。
其主要通过外部引脚接入器件和芯片之间的信号和电力连接，起到连接和保护芯片的作用。
微电子封装技术可以将制造的芯片封装成各种不同形式，如DIP（双列直插封装）、BGA（球栅阵列封装）和QFN（非导电封装）等。
在集成电路制造过程中，微电子封装技术起到了至关重要的作用。
首先，封装技术通过提供外部引脚实现芯片与外部硬件设备之间的连接，从而实现芯片与系统之间的信息交互。
其次，封装技术对芯片进行保护，减少外部环境对芯片性能和可靠性的影响。
此外，封装技术还可以实现芯片与系统的热管理和导热，确保芯片在工作过程中的稳定性。
二、微电子封装技术在集成电路制造中的应用1. DIP封装技术DIP封装技术是最早应用于集成电路制造的一种封装技术，其主要特点是引脚双列排列，适用于直插式插座。
DIP封装技术通常在较低集成度的集成电路上使用，如逻辑门、存储器等。
它具有简单、稳定、易于维修等优点。
DIP封装技术仍然广泛应用于一些对体积大小要求不高的设备中，如家电、通信终端等。
2. BGA封装技术BGA封装技术是近年来发展起来的一种封装技术，其主要特点是在芯片下方焊接球形焊珠，利用球形焊珠来实现芯片与底板之间的连接。
BGA封装技术具有高密度、高速度和低功耗等优势，适用于应用在高性能计算机、通信设备等领域。
此外，BGA封装技术还可以提供更好的散热性能，适应大功率芯片的使用。
3. QFN封装技术QFN封装技术，即非导电封装技术，是一种将芯片引脚通过焊盘直接与底板相连的封装形式。
《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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2.5.1 打线键合
键合材料选择
引线要考虑以下因素：材料、丝线直径、电导率、 剪切强度、抗拉强度、弹性模量、柏松比、硬度、热膨 胀系数等是关键因素。 焊盘材料要考虑以下因素：电导率、可键合性、形 成IMC和柯肯达尔效应倾向、硬度、抗腐蚀能力、热膨 胀系数。
2.5.1 打线键合
清洗
为了保证很好的键合性和可靠性，材料的表面污染 是个极其重要的问题，则清洗至关重要。 常用的清洗方法有：分子清洗、等离子体清洗和紫 外线－臭氧清洗。Cl-和F-很难被这些方法清洗，因为是 化学结合，于是各种溶剂清洗技术如气相氟碳化合物、 去离子水等可选用。
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术
关键技术： 一是芯片凸点的制作技术； 二是TAB载带的制作技术； 三是载带引线与芯片凸点的内引线焊接技术和载带 外引线的焊接技术。
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术
关键技术：芯片凸点的制作技术 IC芯片制作完成后，表面均镀有钝化保护层，厚度 高于电路键合点，因此必须在IC芯片的键合点上或TAB 载带的内引脚前端先生长键合凸块才能进行后续的键合 。TAB技术根据凸块位置区分为凸块式TAB与凸块式芯 片TAB两类。
先切割后减薄DBG法示意图
2.4芯片贴装
芯片贴装也称为芯片粘贴，是将芯片固定于框 架或封装基板上的工艺过程。 贴装的方式主要共晶粘贴法、焊接粘贴法、导 电胶粘贴法和玻璃胶粘贴法。
2.4芯片贴装
共晶粘贴法是利用金-硅合金（一般是69%的金 和31%的Si），在363℃时的共晶熔合反应使IC芯片 粘贴固定。 一般的工艺方法是将硅片置于已镀金膜的陶瓷 基板芯片座上，再加热至约425℃，借助金-硅共晶 反应液面的移动使硅逐渐扩散至金中而形成的紧密 结合。
TAB技术的关键材料包括基带材料、Cu箔引线材 料和芯片凸点金属材料。 基带材料要求高温性能好，与Cu箔的粘结性好， 耐高温，热匹配性好，收缩率小且尺寸稳定，抗化学腐 蚀性强，机械强度高，吸水率低。
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术 关键材料：
引线材料要求导电性能好，强度高，延展性和表面 平滑性良好，与各种基带粘贴牢固，不易剥离； 常用的凸点金属材料一般包括Au、Cu/Au、Au/Sn 、Pb/Sn等。
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。
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术
关键技术：焊接技术 TAB的焊接技术包括载带内引线与芯片凸点之间的 内引线焊接和载带外引线与外壳或基板之间的外引线焊 接两大部分，还包括内引线焊接后的芯片焊点保护以及 筛选和测试等。
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术
关键技术：载带的制作技术 根据用户使用要求和I/O引脚的数量、电性能要求 的高低（决定是否进行筛选和测试）以及成本的要求等 ，来确定选择单层带、双层带、三层带或双金属层带。
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术
关键技术：载带的制作技术 TAB载带的制作技术包括单层制作技术、双层制作 技术、三层制作技术和双金属层制作技术。
2.5.1 打线键合
热压键合技术
热压键合技术利用加热和加压力，使金属丝与 Al或Au的金属焊区压焊在一起。通过加热和压力， 使焊区金属发生塑性形变，同时破坏压焊界面上的 氧化层，使压焊的金属丝与焊区金属接触面的原子 间达到原子引力范围，从而使原子间产生吸引力， 达到“键合”目的。
2.5.1 打线键合
芯片互连的示意图
2.5.1 打线键合
WB是将半导体芯片焊区与微电子封装的I/O引 线或基板上的金属布线焊区用金属细丝连接起来的 工艺技术。 主要的打线键合方式有热压键合（ Thermocompression Bonding，也称为T/C Bonding）、超声波键合（Ultrasonic Bonding， 也称为U/S Bonding）和热超声波键合（ Thermosonic Bonding，也称为T/S Bonding）三 种。
热压键合技术
2.5.1 打线键合
热压键合技术
2.5.1 打线键合
超声波键合
又称超声焊，利用超声波产生的能量，通过磁 致伸缩换能器，在超高频磁场感应下，迅速伸缩而 产生弹性振动，经变幅杆传给劈刀，使劈刀相应振 动；同时，在劈刀上施加压力。劈刀在这两种力的 共同作用下，带动金属丝在被焊区的金属化层表面 迅速摩擦，使金属丝和金属表面产生塑性形变。
2.5.1 打线键合
打线键合的材料 合金丝
比较常用的合金丝主要有Au-Al 丝和Au-Cu丝。需 要注意的是，为减小金属丝的硬度，改善其延展性，并 净化表面，用作键合的金属丝一般要经过退火处理，对 所压焊的底层金属也作相应的退火处理。
2.5.1 打线键合
打线键合的可靠度
影响打线键合可靠度的因素包括应力变化、封胶和 芯片粘贴材料与线材的反应、腐蚀、金属间化合物形成 与晶粒成长引致的疲劳及浅变因素等影响。键合的可靠 度常通常以拉力试验与键合点剪切试验检查测试。
关键技术：焊接技术 将载带内引线键合区与芯片凸点焊接的方法主要是 热压焊和热压再流焊。 焊接时的主要工艺操作为对位、焊接、抬起和芯片 传送四步。
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术
关键技术：焊接技术 TAB外引线焊接既可以按照常规方法进行焊接，这 时芯片面朝上；也可以将芯片面朝下对外引线进行焊接 ，此时称倒装TAB。
载带自动焊（TAB）技术 分类：
TAB技术中的载带按其结构和形状可以分为Cu箔 单层带、PI双层带、Cu-粘接剂-PI三层带和Cu-PI-Cu双 金属带四种，以三层带和双层带使用居多。
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术 关键材料：
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术
关键技术：芯片凸点的制作技术 对于TAB所使用的凸点（多为Au）来说，凸点的 形状一般有蘑菇状凸点和柱状凸点两种。
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术 关键技术：芯片凸点的制作技术
2.5.1 打线键合
打线键合的材料 铜丝
铜材料相对便宜，资源充足，在塑料封装中抗波动 （在垂直长度方向平面内晃动）能力强，使用中主要问 题是键合性问题，需要加保护气体以避免被氧化。
2.5.1 打线键合
打线键合的材料 银丝
银丝的主要优点有：①银对可见光的反射率高达 90%，在LED应用中有增光效果；②银对热的反射或排 除也居金属之冠，因此可以降低芯片温度，延长LED寿 命；③银的耐电流性大于金和铜；④银丝比铜丝好存放 。
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。
2.2芯片减薄
磨削的磨轮及工作示意图
2.3芯片切割
硅片减薄后粘贴在一个带有金属环或塑料框架 的薄膜（蓝膜）上，送到芯片切割机进行切割，切 割过程中，蓝膜起到了固定芯片位置的作用。 切割的方式可以分为刀片切割和激光切割两个 大类。 作为切割工艺的改进，相继又开发出先切割后 减薄和减薄切割方法。
2.3芯片切割
2.5 芯片互连技术
将芯片压焊块与封装外壳的引脚相连接，使芯 片实现既定的电路功能。芯片互连常见的方法有（ Wire Bonding，WB）、载带自动键合（Tap Automated Bonding，TAB）、倒装芯片键合（ Flip Chip Bonding，FCB）三种。
2.5 芯片互连技术
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
TAB技术就是将芯片焊区与电子封装外壳的I/O或 基板上的金属布线焊区用具有引线图形金属箔丝连接的 技术工艺。
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术
TAB技术就是将芯片焊区与电子封装外壳的I/O或 基板上的金属布线焊区用具有引线图形金属箔丝连接的 技术工艺。
2.4芯片贴装
共晶粘贴法示意图
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合金的具体术
载带自动焊（TAB）技术 载带
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
载带自动焊（TAB）技术 优点：
结构轻、薄、短、小；电极宽度电极节距小；更高 的I/O引脚数；引线寄生效应小；方便芯片筛选和测试 ；Cu箔引线，导热和导电性能好，机械强度高；键合 拉力大；
2.5.2载带自动焊（TAB）技术
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。