芯片互连技术

2）TAB电极尺寸、电极与焊区间距较之WB小
3）TAB容纳I/O引脚数更多，安装密度高
4）TAB引线电阻、电容、电感小，有更好的电性能
5）可对裸芯片进行筛选和测试
6）采用Cu箔引线，导电导热好，机械强度高
7）TAB键合点抗键合拉力比WB高
8）TAB采用标准化卷轴长带，对芯片实行多点一次焊接，
自动化程度高
芯片互连技术
内容
引线键合技术（WB） 载带自动键合技术（TAB） 倒装芯片键合技术（FCB）
引线键合技术概述
引线键合技术是将半导体裸芯片（Die）焊区 与微电子封装的I/O引线或基板上的金属布线焊 区（Pad）用金属细丝连接起来的工艺技术。
引线键合技术分类和应用范围
常用引线键合方式有三种： 热压键合 超声键合 热超声波（金丝球）键合
键 合 金 丝 是 指 纯 度 约 为 99.99 ％ ， 线 径 为 l8～50μm的高纯金合金丝，为了增加机械强度， 金丝中往往加入铍(Be)或铜。
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第二章
WB线材及其可靠度 键合对金属材料特性的要求：
可塑性好，易保持一定形状，化学稳定性 好；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。
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TAB技术分类
第二章
TAB按其结构和形状可分为Cu箔单层带、CuPI双层带、Cu-粘接剂-PI三层带和Cu-PI-Cu双金 属带等四种。
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载带自动键合（TAB）技术
第二章
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。
低成本、高可靠、高产量等特点使得WB成为芯片互 连主要工艺方法，用于下列封装:
·陶瓷和塑料BGA、SCP和MCP ·陶瓷和塑料封装QFP ·芯片尺寸封装 (CSP)
WB技术作用机理
提供能量破坏被焊表面的氧化层和污染物，使焊区金 属产生塑性变形，使得引线与被焊面紧密接触，达到原子 间引力范围并导致界面间原子扩散而形成焊合点。引线键 合键合接点形状主要有楔形和球形，两键合接点形状可以 相同或不同。
WB技术作用机理
超声键合：超声波发生器使劈刀发生水平弹性振动，同 时施加向下压力。劈刀在两种力作用下带动引线在焊区金 属表面迅速摩擦，引线发生塑性变形，与键合区紧密接触 完成焊接。常用于Al丝键合，键合点两端都是楔形 。 热压键合：利用加压和加热，使金属丝与焊区接触面原 子间达到原子引力范围，实现键合。一端是球形，一端是 楔形 ，常用于Au丝键合。 金丝球键合：用于Au和Cu丝的键合。采用超声波能量， 键合时要提供外加热源。
TAB工艺关键部分有：芯片凸点制作、TAB载带 制作和内、外引线焊接等。
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TAB关键技术-凸点制作
第二章
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载带制作工艺实例—Cu箔单层带
冲制标准定位传送孔 Cu箔清洗 Cu箔叠层 Cu箔涂光刻胶（双面） 刻蚀形成Cu线图样 导电图样Cu镀锡退火
第二章
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采用Al箔：导热性和导电性及机械强度、延展性。
3）凸点金属材料 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。典 型的凸点金属材料多为Au或Au合金。
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TAB技术的关键材料
第二章
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TAB的优点
第二章
1）TAB结构轻、薄、短、小，封装高度<1mm
柯肯达尔效应：两种扩散速率不同的金属交互
扩散形成缺陷：如Al-Au键合后，Au向Al中迅速
扩散，产生接触面空洞。通过控制键合时间和
温度可较少此现象。
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WB可靠性问题
第二章
金属间化合物形成——常见于Au-Al键合系统 引线弯曲疲劳 引线键合点跟部出现裂纹。 键合脱离——指键合点颈部断裂造成电开路。 键合点和焊盘腐蚀
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。
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TAB技术工艺流程
第二章
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TAB技术工艺流程
第二章
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TAB技术工艺流程
第二章
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TAB关键技术
第二章
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倒装芯片键合技术
第二章
倒装芯片键合（FCB）是指将裸芯片面朝下，芯片焊区与 基板焊区直接互连的一种键合方法：通过芯片上的凸点直接 将元器件朝下互连到基板、载体或者电路板上。而WB和TAB则 是将芯片面朝上进行互连的。由于芯片通过凸点直接连接基 板和载体上，倒装芯片又称为DCA（Direct Chip Attach ）
内引线键合 (ILB)
第二章
内引线键合是将裸芯片组装到TAB载带上的技术，通常采
用热压焊方法。焊接工具是由硬质金属或钻石制成的热电极。
当芯片凸点是软金属，而载带Cu箔引线也镀这类金属时，则
用“群压焊”。
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Fra Baidu bibliotek
TAB关键技术-封胶保护
第二章
然后，筛 选与测试 重庆城市管理职业学院
外引线键合 OLB
腐蚀可导致引线一端或两端完全断开，从而使引线 在封装内自由活动并造成短路。
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第二章
载带自动键合（TAB）技术概述
载带自动焊(Tape Automated Bonding，TAB)技术是 一种将芯片组装在金属化柔性高分子聚合物载带上的集成 电路封装技术；将芯片焊区与电子封装体外壳的I/O或基板 上的布线焊区用有引线图形金属箔丝连接，是芯片引脚框 架的一种互连工艺。
引线键合接点外形
球形键合
第一键合点
第二键合点
楔形键合
第一键合点
第二键合点
引线键合技术实例 采用导线键合的芯片互连
第二章
WB线材及其可靠度 不同键合方法采用的键合材料也有所不同：
热压键合和金丝球键合主要选用金（Au） 丝，超声键合则主要采用铝（Al）丝和Si-Al丝 （Al-Mg-Si、Al-Cu等）
第二章
测试 完成
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第二章
TAB技术的关键材料 1）基带材料
基带材料要求高温性能好、热匹配性好、收缩 率小、机械强度高等，聚酰亚胺（PI）是良好的 基带材料，但成本较高，此外，可采用聚酯类材 料作为基带。
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TAB技术的关键材料
第二章
2）TAB金属材料 制作TAB引线图形的金属材料常用Cu箔，少数