芯片封装工艺流程

蒸发的一个主要的优势是它的高淀积速率，金淀积速 率10mm/秒是个典型的例子。这将使大的衬底正面金 属化获得理想的淀积，在此高淀积速率是个优势，淀 积并不针对特定的区域。除此之外，衬底在淀积工艺 中要旋转，使得在一个200mm的晶圆上厚度均匀性偏 差小于1%。
蒸发法
共晶粘贴注意事项
在塑料封装中此方法难以消除IC芯片与铜引脚架之间 的应力，故使用较少。这是由于芯片、框架之间的热 膨胀系数（Coefficient of Thermal Expansion, CTE） 严重失配，且应力又无处分散，所以合金焊料贴装可 能会造成严重的芯片开裂现象。由于Au-Si共晶合金焊 接是一种生产效率很低的手工操作方法，不适应高速 自动化生产。因而，只在一些有特殊导电性要求的大 功率管中，使用合金焊料或使用焊膏（Solder Paste） 连接芯片与焊盘贴装，其他情况应用得很少。
导电胶粘贴法
导电胶是大家熟悉的填充银的高分子材料聚合物，是具有良好导热导 电性能的环氧树脂。导电胶粘贴法不要求芯片背面和基板具有金属化 层，芯片粘贴后，用导电胶固化要求的温度时间进行固化，可在洁净 的烘箱中完成固化，操作起来简便易行。因此成为塑料封装常用的芯 片粘贴法。以下有三种导电胶的配方可以提供所需的电互连：
共晶粘贴的应用
共晶
共晶是指在相对较低的温度下共晶焊料发生共晶物熔 合的现象，共晶合金直接从固态变到液态，而不经过 塑性阶段，是一个液态同时生成两个固态的平衡反应 。其熔化温度称共晶温度。共晶是在低于任一种组成 物金属熔点的温度下所有成分的融合。在大多数例子 中，共晶合金中组成物金属的熔点与它在纯金属状态 下的熔点相差100℃。
（1）各向同性材料，它能沿所有方向导电，代替热敏元件上的焊料， 也能用于需要接地的元器件。
第二章 集成电路封装工艺流程
（考试重点章节）
芯片的粘贴技术
芯片贴装（Die Bonding 或Die Mount）也称为芯 片粘贴，是将IC芯片固定于封装基板或引脚架芯片的 承载座上的工艺过程。已切割下来的芯片要贴装到引 脚架的中间焊盘上，焊盘的尺寸要与芯片大小相匹配。 若焊盘尺寸太大，则会导致引线跨度太大，在转移成 型过程中会由于流动产生的应力而造成引线弯曲及芯 片位移等现象。
芯片的粘贴技术分类
1.共晶粘贴法 2.焊接粘贴法 3.导电胶粘贴法 4.玻璃胶粘贴法
共晶粘贴法
利用金-硅共晶（Eutectic）粘贴，IC芯片与封装基板之间 的粘贴在陶瓷封装中Leabharlann Baidu广泛的应用。共晶粘贴法是利用金硅合金（一般是69%Au，31%的Si），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芯片置于 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 接合。在共晶粘贴之前，封装基板与芯片通常有交互摩擦 的动作用以除去芯片背面的硅氧化层，使共晶溶液获得最 佳润湿。反应必须在热氮气的气氛中进行，以防止硅的高 温氧化，避免反应液面润湿性降低。润湿性不良将减弱界 面粘贴强度，并可能在接合面产生孔隙，若孔隙过大，则 将使封装的热传导质量降低而影响IC电路运作的功能，也 可能造成应力不均匀分布而导致IC芯片的破裂。
电镀法
电流密度对电镀的影响
电镀AuSn结构（下图为直接电镀）
共晶粘贴法（蒸发法）
AuSn蒸发-蒸发工艺中，在一个高真空的腔室内，坩 埚内容纳的淀积材料暴露在电子束下被蒸发。所蒸发 的金属于是就淀积在一个悬空于坩埚上方的衬底上。 由于蒸发工艺并不是高度方向性的，淀积同样也会发 生在腔室的壁上。通过在电子束下持续旋转多个坩埚 ，不同材料的层能够在同一轮工艺中被淀积。
为什么不用单一金属？（热导率更好）
因为热膨胀系数不匹配
共晶粘贴图示（AuSn焊料）
共晶粘贴材料
常见的组合为AuSi和AuSn
共晶粘贴（预成型片法）
为了获得最佳的共晶贴装，IC芯片 背面通常先镀上一层金的薄膜或在 基板的芯片承载座上先植入预型片 （Preform）。使用预型片的优点 是可以降低芯片粘贴时孔隙平整度 不佳而造成的粘贴不完全的影响， 这在大面积芯片的粘贴时尤为重要 。预型晶片通常为金-2%硅的合金 ，在达到粘贴温度时，与芯片座上 的金属发生熔融反应，同时硅芯片 的原子也扩散进入预型片之中而形 成接合。一般选取预型片约 0.025 mm，大致为IC芯片面积三 分之一的薄片
预成形片
共晶粘贴的其他方法（AuSn）
共晶粘贴（电镀法）
电镀Au/Sn多层结构——另一种可选择的蒸发Au/Sn多 层结构的方法是使用电镀淀积元素层。为了达到这种 类型的结构，衬底将来回“穿梭”于一个金电镀槽和锡 电镀槽。在淀积步骤以后，层在共熔温度下(200250℃)经过典型的退火，来达到互混合。电镀的一个 优势是，能够只在导电材料或者通过一个图形化的光 掩膜来淀积层。这使得非常昂贵的AuSn在需要图形化 层的时候，可以很有效的被利用。
焊接粘贴法
焊接粘贴法是另一种利用合金反应进行芯片粘贴的方法，其优点是热 传导性好。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 焊料很好地焊接芯片在焊盘上。焊接温度取决于Pb-Sn合金的具体成分 。
焊接粘贴法与前述的共晶粘贴法均利用合金反应形成贴装。因为粘贴 的媒介是金属材料，所具有良好热传导性质使其适合高功率元器件的 封装。焊接粘贴法所使用的材料可区分为硬质焊料与软质焊料两大类 ，硬质的金-硅、金-锡、金-锗等焊料塑变应力值高，具有良好的抗疲 劳（Fatigue）与抗潜变（Creep）特性，但使用硬质焊料的接合难以 缓和热膨胀系数差异所引发的应力破坏。使用软质的铅-锡、铅-银-铟 焊料则可以改变这一缺点，但使用软质焊料时必须先在IC芯片背面先 镀上类似制作焊锡凸块时的多层金属薄膜以利焊料的润湿。焊接粘贴 法的工艺应在热氮气或能防止氧化的气氛中进行，以防止焊料的氧化 及孔洞的形成。