电子封装制造技术基础

1.封装的定义，作用，层次P2:电子封装指的是从电路设计的完成开始，根据电路图，将裸芯片、陶瓷、金属、有机物等物质制造成芯片、元件、板卡、电路板、最终组装成电子产品的整个过程。

P2：在半导体元器件制造过程中，有前道工序和后道工序之分。

二者以硅圆片切分成晶片为界，在此之前为前道工序，在此之后为后道工序。

所谓前道工序是从整块硅圆片入手，经过多次重复的制膜、氧化、扩散，包括照相制版和光刻等工序，制成三极管、集成电路等半导体元件及电路等，开发材料的电子功能，以实现所要求的元器件特征。

所谓后道工序时从由硅圆片切分好的一个一个的小圆片入手，进行装片、固定、键合连接、塑料灌封、引出接线端子、检查、打标等工序，制作成器件、部件的封装体，以确保元器件的可靠性并便于与外电路连接。

（电子封装主要是在后道工序中完成）P4：电子封装的主要作用如下：A.提供给晶片电流通路；B.引入或引出晶片上的信号；C.导出晶片工作时产生的热量；D.保护和支撑晶片，防止恶劣环境对它的影响；P4封装与组装可分为零级封装（晶片级的连接）、一级封装（单晶片或多个晶片组件或元件）、二级封装（印制电路板级的封装）和三级封装（整机的组装）。

通常把零级和一级封装成为电子封装（技术），而把二级和三级封装称为电子组装（技术）。

由于导线和导电带与晶片间键合焊接技术的大量应用，一级和二级封装技术之间的界限已经模糊了。

2.基本的工艺步骤，各自的特点、基本的工艺流程P38：制造半导体集成电路器件必须经过百余道工序。

本文只简述部分主要的工艺。

主要工艺包括：氧化、化学气相沉积、光刻、制版、扩散、离子注入等。

（PS：介于书本列举工艺太多、文字太长，此doc就不一一陈述了，考试时请翻开书本第38~56面查询。

）3.WB、TAB、FC的分类，凸点的制作，C4、ACA工艺P57：WB（Wire Bonding）：引线键合是将半导体芯片焊区与电子封装外壳的I/O引线或基板上技术布线焊区用金属细丝连接起来的工艺技术。

焊接方式主要有热压焊、超声键合焊和金丝球焊。

引线键合技术具有生产成本低、精度高、互连焊点的可靠性高且产量大等特点，使得这种技术成为芯片互连的主要工艺方法，广泛用于各种芯片级封装中和低成本的板上芯片封装中。

P57~58:常用的引线键合方式有三种：热压键合P57、超声键合P58和热超声键合P58。

P61：TAB（Tape Automated Bonding）载带自动焊技术是一种有别于且优于引线键合技术而用于薄型集成电路封装的一种互连技术。

TAB技术是芯片引脚框架的一种互连工艺，首先在高聚物上做好元件引脚的导体图样，然后将植有凸点的晶片按其键合区对应放在上面，通过热电极一次将所有的引线进行键合，从而实现芯片与基板间的互连。

TAB技术的分类：TAB技术按其结构和形状分为铜箔单层带、铜—PI双层带、铜—粘结剂—PI三层带和铜—PI—铜双金属层四种。

以三层带、双层带使用居多。

它们的分类结构及特点见课本P63表3-3。

P63：凸点：TAB技术要求在芯片的焊区上先制作出凸点才能与铜箔引线图形进行焊接。

凸点一般为金凸点、铅锡合金凸点和复合凸点。

由于芯片焊区金属通常为铝膜，为使异种金属凸点植在铝焊区上，一般要做几层过渡金属膜。

首先要沉积一层粘附层金属；接着沉积一层阻挡层金属以防止最上层的凸点金属与铝发生反应而形成金属间化合物；最上层才是具有一定高度要求的凸点金属。

（此处叙述不全，具体请查看书本P65~74面）P67：倒装芯片（Flip Chip）技术是芯片以凸点阵列结构与基板直接安装互连的一种方法。

P67：倒装芯片技术具有以下技术特点：A：小尺寸B：功能增强C:性能增加D：提高了可靠性E：低成本F:倒装芯片技术与表面贴装技术相兼容，可同时完成贴装与焊接。

P75：C4（Controlled Collapse Chip Connection）技术即可控塌陷芯片互连技术：对焊料凸点的倒装芯片一般采用再流焊接将其与基板焊盘进行焊接，这种方法被称为C4技术。

或者在基板的金属焊盘涂上低熔点的焊膏，将倒装芯片与焊盘一一对准后，进行低温回流，高温凸点不会融化。

回流过程中，芯片会表现出“自对中”的特性，主要是由于焊料熔化后，如果焊料的上下两个润湿表面不会完全对准的话，表面张力就无法平衡，合力总是促使两个表面相互对中，这样在芯片键合时只要保证焊料凸点与基板焊盘接触上，经过回流，芯片与基板自然对准，对键合精度的要求大为降低。

P76：ACA（Anisotropic Conductive Adhesive）各向异性导电胶倒装互连：（文字太多，翻开书本P76面）4.SMT、QFP、浸焊、波峰焊、双波峰焊、流延法SMT：？？表面安装技术P80：四边扁平封装QFP（Quad Flat Package）是由小外形表面封装（SOP）发展而来，其外形呈扁平状，鸟翼形引脚一端由封装的四个侧面引出，另一端沿着四边布置在同一平面上。

由QFP派生出的封装还有无引线陶瓷封装芯片载体（LCCC）、塑封无引线芯片载体（PLCC）以及带载封装（TCP）、小尺寸封装（SOP）、塑料四边引线扁平封装（PQFP）等封装。

P83：“爆米花”效应？？？P225波峰焊：波峰焊是将熔融的液态焊料，借助于泵的作用，在焊槽液面形成特定形状的焊料波，在特定的角度及浸入深度下，插装PCB板底部穿过焊料波峰而形成焊点的焊接过程。

P227浸渍法：浸渍法是把PCB焊接面浸入到液态焊剂中，但焊剂不能浸到元器件面。

焊剂存放在上部开口的容器内，不用时必须加盖，以免焊剂中的溶剂过量挥发。

该方法适用于间歇式生产，经常与浸焊工艺相配套，适合小批量生产。

特点是简单易行，投入小，但均匀性不够。

P230双波峰：双波峰的第一个锡波是紊流波（也称振动波、脉冲波、乱波），其作用是使焊料在“垂直”方向上冲击印制板地面所有的焊盘、元器件焊端和引脚，进行浸润和扩散，故能有效的克服“焊接死区”现象。

第二个焊料波是平滑波，平滑波将引脚及焊端之间的连桥分开，并去除拉尖等焊接缺陷，是焊接效果更佳。

流延法：？？？5.BGA、CSP的定义、特点、分类、和其它封装的比较，圆片级封装WLP，共面性（灯芯效应）P84：BGA封装：P84：CSP（Chip Size Package或Chip Scale Package）μBGA是当今最小封装尺寸的大规模集成电路元件，它采用普通BGA相同的封装方式，但球的间距已经小到0.5mm，μBGA 是一种接近芯片尺寸的超小型封装，把它叫做芯片规模封装或芯片级封装，简称CSP。

P84：CSP封装具有以下特点：1.满足了LSI芯片引脚不断增加的需要；2.解决了IC裸芯片不能进行交流参数测试和老化筛选的问题；3.封装面积缩小到BGA的1/4至1/10，，延迟时间缩小到极短。

WLP：？？？6.MCM的定义、特点、分类、MCM的设计（布线、热、物理）P85：MCM可定义为：将多个半导体集成电路元件以裸芯片的状态搭载在不同类型的布线基板上，经过整体封装而构成的具有多芯片的电子组件。

P85：MCM可以分为四大类：（详见书本P86）A：MCM—Z（Z意为零—Zero）：B：MCM—L（层压板—Laminate）：C：MCM—C（陶瓷—Ceremic）：D:MCM—D（沉积—Deposited）P86：MCM的特点：延迟封装时间缩小，易于实现组件高速化；缩小整机/组件封装尺寸和重量，一般体积可减小1/4，重量减轻1/3；可靠性大大提高。

（1）高速度（高频）（2）高密度（3）高散热（4）低成本7.有机基板（挠性、刚性、主要性能要求）、无机基板（陶瓷基板、Al2O3拜耳法、玻璃基板）P158：一般覆铜箔板分为刚性CCL和挠性CCL两大类。

刚性CCL用增强材料，浸以树脂粘合剂，通过烘干、裁剪、叠合成培料，然后覆上铜箔，用钢板作为模具，在热压机中，经高温高压成形而制成的。

P156：作为PCB用基板材料，应具有所要求的众多性能特性。

这些性能特性，可以分为三个方面：（只列出三方面，具体细节请看书本P156~157）A：印制电路板加工所要求的性能（若干）B：元器件安装所要求的性能（若干）C:整机产品运行所要求的性能（若干）P159：按板的增强材料不同，基板可划分为纸基板、玻璃布基板、复合基板（CEM系列等）和特殊材料基板（陶瓷、金属芯基板）四大类。

（详见P159图7-1）P173挠性基板：P185挠性印制板的性能要求：详见书本P1858.可靠性定义、数字描述、浴盆曲线、失效分析程序、机理9.封装发展的趋势，LIGA、SLIM、MEMSP139微机电系统：通常称为Micro Electro Mechanical Systems，即MEMS，它是由微机械和微电子线路组成的微系统；一般认为，微机电系统是以微电子、微机械及材料科学为基础，研究、设计加工具有特定功能的微型装置，包括微结构器件、微传感器、微执行器、驱动和控制电路等。

P140微机电系统的特征：文字太多，详见课本P140P140微机电系统的特点：微机电系统的特点是体积小、重量轻、性能稳定，可以通过IC及其扩展工艺等技术批量生产，成本低，性能一致性好，功耗低，谐振频率高，响应时间段，综合集成度高，附加值高。

P142：微加工技术主要分为硅微加工技术、LIGA技术及特种精密加工技术。

而硅微加工技术又可分为表面微机械加工技术与体微机械加工技术两个主流。

P145：LIGA是德文Lithographie Galvanoformung Abformung三个单词的缩写，即光刻、电铸成型和塑料铸模的缩写。

LIGA技术是一种基于X射线光刻技术的三维微结构加工工艺。

采用LIGA技术可以在各种金属或塑料上加工出层与层之间差别很大的格证三维微结构及其器件，包括膜片、弹性梁、探针、空槽、空腔和阀门等。

这些微机械结构和器件与特殊用途的薄膜和高性能的微电子线路相结合，就能制出多种多样的微传感器和微执行器，并可以组成微机电系统。