封装技术

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2、工艺过程和作用
C、装片(DIE BONDING) 将芯片装到引线框的指定位置上.
基本要求: 达到一定的机械强度,具有良好的欧
姆接触,散热性好,化学稳定性好. 通常有:共晶焊和聚合物沾接两种方式. 材料有:锡铅合金焊料和导电银胶. 装片应注意表面擦伤,沾接材料的背面溢出情
况等.
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导电胶管
封装技术
华润安盛
孙宏伟 2005年10年15日
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内容介绍
一、封装基础知识
定义、作用、分类、命名、发展趋势
二、封装工艺和控制
流程、工艺、材料、优化和控制工具
三、封装失效和可靠性
失效模式、原因、防静电、可靠性评价
四、封装设计和开发
设计考虑因素、开发封装形式案例
五、封装标准和客诉分析
外观标准、投诉分析方法和案例
TQFP、PLCC BGA、CBGA、CSP、FLIP CHIP、
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一、封装基础知识
A、封装形式命名
DIP
Dual In-line
Package 双列直插封 装
QFP
Quad Flat
Package 四边引出扁 平封装
PQFP
Plastic Quad
Flat Package 塑料四边引 出扁平封装
键合参数、框架结构、模具、塑封工艺
键合参数、引线框镀层、运输碰伤和震动
水分、塑封料、包装和保存
导电胶、塑封料、引线框、封装工艺
材料应力、塑封料应力、粘模、切筋机械损 伤
塑封材料、塑封工艺、水分、不合适的封装 形式
金丝材料、键合工艺
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三、封装失效和可靠性
4、封装环境和防静电
A、 环境要求
净化级别:每立方英尺气体内固体颗粒的数量。
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二、封装工艺和控制
4 、 ( POSITROL) 积 极 控 制 计 划 和 ( CONTROL PLAN)质量控制计划 POSITROL:工艺控制方法dbPOSITROL.xls
CONTROL PLAN:产品质量检查的频次、抽样数 量、判定标准、器具等
超级连接
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二、封装工艺和控制
4、在线预防和异常处理方法 A、预防:工程潜在失效模式及控制程序(PFMAE)11失
SQFP
Shorten Quad
Flat Package 缩小型细引 脚间距QFP
BGA Ball Grid Array Package 球栅阵列封 装
PGA Pin Grid Array Package 针栅阵列封 装
CPGA
Ceramic Pin
Grid Array 陶瓷针栅阵 列矩阵
PLCC Plastic Leaded
六、环保和无铅工艺
法规、绿色环保、无铅和测试、环保带
来的可靠性问题
七、Flip Chip封装介绍
工艺和特点
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一、封装基础知识
1、定义 指把硅片上的电路管脚,用导线
接引到外部接头处,以便与其它器件连接. 封装也叫组装,可以用封装的加
工过程来定义封装。封装包括芯片的安 装和器件的包封两个部分。
3
一、封装基础知识
封装前工序(磨片——键合) 10000级
封装后工序(塑封——包装) 100000级
室外通常在100万级以上
温湿度:封装前工序及材料室:
23±4℃、40%~60%
封装后工序:
25±3℃、40%~70%
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三、封装失效和可靠性
4、封装环境和防静电 B、 防静电 为什么要防静电:
在集成电路封装过程中极易产品静电, 静电的产生会造成MOS电路的芯片受损,造成 电路开短路等危害,直接影响产品质量和可靠 性。
塑封三种塑封模式,分别使用单注塑杆模、 MGP模,自动模具。
塑封材料:塑封树脂、清模试纸、脱摸剂。
26
塑封手动压机 27
塑封后的产品
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二、封装工艺和控制
2、工艺过程和作用
F、去飞边(DEFLASHING) 去飞边的作用是除去引线框上的塑封飞边,便 于电镀。
去飞边主要有喷砂、高压水、电解去飞边三种 方法。去飞边前还有软化辅助工艺。
缺角
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擦伤 厚度
划片 装片 键合 塑封 去飞边
电镀 打印 切筋
划偏
缺角
擦伤
沾污
断丝
塌丝
未充填 麻点/气孔
引线框变 飞边残留 形
未镀上 污染
白板
沾污
断筋
弯脚
擦伤 掉片 内外/脱 偏心 塑封体 打毛 变色 倾斜 偏心
沾污 倾斜 强度 溢料
镀层不足 印记错误 缺角
超 级
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三、封装失效和可靠性
2、封装失效及比例
效模式影响分析(new).doc 磨划过程流程图.doc 磨划FMEA.doc
B、异常处理:OCAP超规范控制计划(OUT CONTROL ACTION PLAN ) EOCAPEOCAP2.xls POCAPPOCAP1.xls
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三、封装失效和可靠性
1、塑封生产线常见不良
序号 1
2
工序
磨片
碎裂
Transistor 小外形晶体 管
SOJ
SOIC
Small Outline Small Outline
J-lead
Integrated
Package
Circuit
J形引线小外 Package
形封装
小外形集成
电路封装
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一、封装基础知识
DIP
SOP
FSIP 超级连接图形
QFP
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一、封装基础知识
半导体分立器件
半导体 器件
半导体集成电路
混合集成电路
线性集成电路
双极集成电路
源自文库
非线性集成电路 单片集成电路 BICMOS集成电路
MOS集成电路
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一、封装基础知识
5、各种IC封装形式 SIP、FSIP、DIP、SDIP、SKDIP、FZIP、
HDIP、PGA SOP、HSOP、SSOP、TSOP、QFP、LQFP、
金属、陶瓷封装属于气密性封装, 可靠性高、成本高,通用性低。
塑料封装属于非气密性封装,防 潮性能较差,成本低,通用性高。
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一、封装基础知识
3、封装的分类 B、按电路安装方式分类,可分为两大类:通孔
插装式安装器件PTH(PIN-THROUGH-HOLE)和 表面安装器件(SURFACE-MOUNT-TECHNOLOGY)。 特点:
磨片后
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二、封装工艺和控制
2、工艺过程和作用
B、划片(分片) SAWING 划片将圆片分割才成许多单独的管芯,便 于装片.
划片有机械切割和激光分割两种.封装总 厂采用的是第一种
划片有两种形式,一种局部划片,圆片不 划穿.另一种圆片划穿.
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片盒
园片环
贴片膜
贴片后
18
划片后
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二、封装工艺和控制
Chip Carrier 塑料有引线芯
片载体
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一、封装基础知识
B、封装形式命名
CLCC Ceramic Leaded Chip Carrier 塑料无引线 芯片载体
SOP
TSOP
Small Outline Thin Small
Package
Outline
小尺寸封装
Package
薄小外形封

SOT
Small Outline
为便于划片和减少体硅电阻,并有利 于散热和适合封装外形的需要,必须将圆片减 薄到相应厚度。
厚度一般为200um-350um,
特殊封装在150um-180um
磨片方式有两种: 一种是正面用白蜡粘在
贴片盘上,另一种正面贴保护膜,用抽真空吸附
在贴片盘上.现在采用后一种方式.
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园片正面
贴片后
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园片背面
防静电日常检查: 部分工段中有静电测试仪,每天工作
前必须检查,合格后才能上岗。
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防静电腕带的测试:
2。将鳄鱼钳夹在 测试棒上
1。佩戴防静电腕带
3。测试开关置于 ARMBAND档
绿灯亮(GUT)为 测试合格
绿灯亮(BEANSTANDET) 为测试不合格,需更换腕 带
4。将手掌按在测 试板上
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防静电鞋的测试:
2。将测试开关置于 SCHUHWERK档
1。穿上防静电鞋 站在测试板上
绿灯亮(GUT)为 测试合格
4。将手掌按在测 试板上
绿灯亮(BEANSTANDET) 为测试不合格,需更换防 静电鞋
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三、封装失效和可靠性
5、封装可靠性评价项目
引线框
滴胶头
银浆
装片点胶和传送
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装片机
取芯片
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二、封装工艺和控制
2、工艺过程和作用
D、键合(WIRE BONDING) 用细金属丝将芯片上的电极引线和引线 框内引线连接的过程称为键合。
键合方法:目前主要有热压焊 (thermocrompression)和热超声焊 (thermosonic)。
插装式的结构便于自动化安装和高的可靠 性焊接,体积大。
表面安装式结构引线密度高,体积小, 焊接要求高。
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一、封装基础知识
4、半导体器件分类
双极型集成电路:
以双极型晶体管为基本有源器件构成的单片集成电路,特点:电路速度 高、阀值电压低、稳定性好负载能力强,但工艺复杂。
MOS集成电路:
以MOS晶体管为基本有源器件构成的单片集成电路,特点:工艺简单、 集成度高、输入阻抗高、功耗小。
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三、封装失效和可靠性
4、封装环境和防静电 B、 防静电
如何防静电: 穿戴防静电工作服、鞋;防静电腕
带;防静电地板;工作台接地;设备接地;部 分设备有除静棒、CO2发处理器等离子风机
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三、封装失效和可靠性
4、封装环境和防静电 B、 防静电
防静电的3种方法: 防止静电产生 静电泄露 静电中和
喷砂去飞边对引线脚损伤小,但表面容易氧化, 高压水容易引起引线脚变形和弯曲。
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去飞边进料部分
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去飞边出料部分
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二、封装工艺和控制
2、工艺过程和作用
G、电镀(PLATING) 电镀是为了便于焊接和防止管脚生锈。
引线脚的后处理工艺有:电镀( Solder Plating)和浸锡(Solder Dipping)两种。
电镀成分,通常有纯锡、和锡铅电镀两 种。
电镀方式:挂镀和高速镀。
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电镀机
电镀上料
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电镀下料
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二、封装工艺和控制
2、工艺过程和作用
H、打印(MARKING) 按客户要求在成品电路上打上标记。
打印分油墨和激光两种。(INK AND LASER) 油墨分红外油墨和紫外油墨,油墨的选择与设
键合引线材料主要有金、铝、铜。
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键合机 劈刀
键合打线 24
键合 金线
键合后
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二、封装工艺和控制
2、工艺过程和作用
E、塑封(MOLDING) 利用专用模具,在一定的压力和温度条件下, 用塑封树脂把键合后半成品封装保护起来的过 程。
塑封技术有转移成型技术(Transfer Molding) 和预成型(Premolding)。
a注:与封装或组装有关的失效
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三、封装失效和可靠性
3、封装失效及主要原因
序号 1 2 3 4 5 6 7
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失效模式 芯片开裂 芯片钝化层损伤 金丝弯曲、冲丝 金丝断裂和脱落 键合焊盘腐蚀 分层 塑封体开裂
封装体爆裂
金丝焊点疲劳
主要原因
装片顶针、材料应力、切筋机械损伤
键合参数、水分、圆片制造工艺
检查内容与包装基本相同。根据客户要 求可增加产品的考核。
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二、封装工艺和控制
2、工艺过程和作用
K、出货(SHIPPING) 按客户要求进行外包装后发往客
户指定地点.
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二、封装工艺和控制
3、工艺优化方法 A、对分法 B、0.618法.适用于单因素. C、DOE正交试验法,适用于多因素多条件
超级连接1 优选法 正交实验设计(1).doc
备有关。 油墨打印分条带打印和单个打印。 激光打印为条带打印。
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手动激光打印机
手动激光打印
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二、封装工艺和控制
2、工艺过程和作用
I、切筋打弯(TRIM/FORMING) 切筋是切除引线脚之间的连筋(Dam
Bar)、边框和除去废胶。 打弯是将引线脚弯成一定的形状。
根据不同封装形式,分切筋,切筋-打弯, 切筋-电镀-打弯等工艺流程
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切筋打弯机
自动切筋打弯机
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二、封装工艺和控制
2、工艺过程和作用
J、包装(PACKING) 检查成品电路的外观,并将合格产品按 包装规范进行包装。
包装的主要工作就是检查和包装。
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包装检验
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二、封装工艺和控制
2、工艺过程和作用
K、QA(QUALITY ASSURANCE) QA代表客户对出厂产品按一定规范进行 抽样检查。
6、封装发展趋势(ROAD MAP))
60年代DIP 70年代LCC 80年代QFP、 -----SMT 90年代BGP、 CSP、MCM
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二、封装工艺和控制
1.工艺流程(传统封装)
电镀
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二、封装工艺和控制
2、工艺过程和作用
A、磨片(背面减薄) BACK-GRINDING
圆片的厚度与尺寸有关。原因:提高圆片的 机械强度,减少翘曲和防止碎片。
2、封装的主要作用 信号分配,包括布图和电磁性能考虑。 电源分配,包括电磁、结构和材料方面
的考虑,为器件提供合适的外引线 热耗散,包括结构和材料方面的考虑 元器件和互联的保护,包括机械、化学、
电磁方面
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一、封装基础知识
3、封装的分类 A、按结构材料来分,可分为三大类:金
属封装、陶瓷封装、塑料封装。 特点:
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