电子制造与组装技术

典型工艺流程：
硅圆片凸点制作 外引线键合 划片 测试
载带自动焊接技术
内引线键合 切割成单个器件 测试 包装
外封装
• 3）倒装芯片技术（FC）：芯片以凸点阵列结构与基板直接安装
互连。 主要工艺步骤：
第一步 凸点底部金属化（UBM）
形成钝化层和清洁表面
锌酸盐处理活化铝表面
化学镀镍
镀金
• 第二步 回流形成凸点
1）引线键合（WB）：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。 常用的三种技术：热压键合、超声键合、热声键合。 键合工艺：1.球形键合工艺；2.楔形键合工艺
引线键合
2）载带自动焊接技术（TAB）：
利用凸点通过电热极一次将所有的引线进 行键合，实现芯片与基板的互连。
• 底部填充的作用
由于有机基板和芯片的热膨胀系数无法保证完全匹配，导致回流焊和 温度循环时在焊球处产生很大的应力，严重时甚至可能会引起裂损现 象，因此，倒装芯片一般采用底部填充技术来避免这一问题。
• 底部填充同时带来的问题
由于当前的技术无法保证所供应的芯片一定完好，使得一些有缺陷的 芯片在倒装后的测试中才被发现，这时就需要进行返工修复替换。
仅在基板一面覆有铜箔，通过有选择性地去除不需要的铜箔部分来获 得电路图形。
• 常用两种方法：
1.金属箔刻蚀法； 2.铜箔刻蚀法。
• 双面PCB板制作工艺：
孔的金属化：用孔贯穿印制板 1.减成法； 2.加成法
• 制造工艺分为：
1）堵孔法；2）掩避法；3）工艺导线法； 4）图形电镀—刻蚀法；5）裸铜覆阻焊剂工艺
电子制造与组装技术
机电工程学院 桂林电子科技大学
第一章 绪论
• 电子制造
狭义：电子产品从硅片开始到产品系统物理实现的过程。
电子产品物理实现过程
• （1）半导体制造（集成电路制造）：
利用微细加工技术将各单元元器件按一定的规律 制作在一块微小的半导体上而形成半导体芯片的 过程。
• （2）电子封装：
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、 卡板、电路板，最终组装成电子产品的整个过程。
二，插装IC的标准封装形式
1，双列直插式封装（DIP）； 2，针栅阵列插入式封装（PGA）
三，表面贴装器件的标准封装
1，小外形封装（SOP）；
2，四边扁平封装（QFP）
• 四，球栅阵列封装
1，陶瓷球形栅格阵列封装（CBGA）；2，塑料焊球阵列封装（PBGA）
CBGA内部结构示意图
陶瓷基板，高熔点焊球
第三章 电子组装技术
• 封装基板
对常用基板材料性能要求：
1.加工性能要求： 1）尺寸稳定性；2）电镀性；3）孔加工性；4）翘曲，扭曲； 5）耐化学药品行；6）粘结性；7）紫外光遮蔽性 2.安装性能要求： 1）尺寸稳定性；2）平整度；3）耐热冲击性； 4）可焊性；5）剥离强度 3.整机运行要求: 1)电气绝缘性；2）介电特性；3）基板厚度；4）耐湿热性； 5）机械性能；6）耐霉性；7）热传导性；8）安全，环境特性
• 挠性印制板的制造工艺
• 玻璃基板
1.液晶显示（LCD)用玻璃基板；2.等离子显示器（PDP）用玻璃基板
液晶显示原理图
光线透过 偏光板与 液晶做 90°扭转， 透过下方 板显白色
光线通过 液晶分子 空隙维持 原向，被 下方板挡 显黑色
• 封装技术：
将一个或多个晶片有效和可靠地 封装和组装起来。 1.电子封装：晶片级连接，单晶 片或多个晶片组件或元件 2.电子组装：印制电路板级的封 装，整机的组装。
电子封装的四个功能：
1）为半导体芯片提供机械支撑 和环境保护； 2）接通半导体芯片的电流通路； 3）提供信号的输入和输出通路； 4）提供热通路，散逸半导体芯 片产生的热。
• 功能：导电，绝缘和支撑
• 分类：
单面板：基板一面覆铜箔 双面板：基板两面覆铜箔+金属化孔或加固孔 刚性基板
多层印制板：多于两层的导电图形与绝缘材料交替粘合
挠性基板 无粘结层 玻璃基板 LCD用玻璃基板 PDP用玻璃基板 有粘结层 单面板 双面层
多层印制板：多采用无粘合剂的层压板
• 刚性单面板制作工艺：
结合焊盘
UBM
焊料凸点
焊膏
• 第三步 倒装芯片组装
• 第四步 底部填充与固化
• 填料要求：
1.填料无挥发性；2.固化温度低；3.粘滞性低，流动性好； 4.填料绝缘电阻要高；5.抗化学腐蚀能力强。 • 填充方式： 1.芯片焊接后填充 环氧物质中掺有陶瓷填料以提高导热率并改善CET； 需要一个阻挡装置，以防止填充材料到处溢流。 2.芯片焊接前填充 填充材料发挥焊剂与填充功能，焊接、填充与固化一步完成。
PBGA内部结构示意图
环氧树脂基板，低熔点焊球
• Байду номын сангаас源元件
在不需要外加电源的条件下，就可以显示其特性的电子元件。无源元 件主要是电阻类、电感类和电容类元件，它的共同特点是在电路中无 需加电源即可在有信号时工作。
• 按电路功能分类：
1.电器类类器件； 2.连接类器件
• 主要制造技术
1.薄膜成膜技术： 1）真空蒸发； 2.厚膜成膜技术： 1）印制烧结法； 2）离子溅射 2）等离子喷涂
2）光刻和刻蚀
利用一系列工艺方法能在硅片表面制作出不同的图形，原理如图所示：
3）掺杂
在硅材料中掺入少量杂质（如硼、砷等），使其电学性能发生改变，
原理如图所示：掺杂主要有两种方法：扩散和离子注入。
4）热处理
热处理是把硅片进行简单的加热和冷却，以达到特定的目 的（如修复硅片缺陷等）。
• 元器件的互连
三级电子封装与组装总成示意图
第二章 电子封装技术
• 芯片制造 • 1.硅片制造
• 2.芯片制造
芯片制造的四大基本工艺：增层、光刻和刻蚀、掺杂、热处理。反复 运用这四种工艺在硅片上可制造出各种半导体器件和芯片。
增层就是在硅片表面增加一层各种薄膜材料(如二氧化硅、金属铝等)， 原理如图所示：
1）增层
• 修复过程
1.通过加热或化学处理方法迅速降低底部填充剂的粘结强度； 2.用芯片拾取装置取下坏芯片； 3.用高速刷净设备去除树脂残留物； 4.对基板进行检测； 5.更换新的芯片； 6.重新进行底部填充。
• FC与WB的比较：
• 元器件的封装
一，塑料封装和陶瓷封装
塑料封装占支配地位，陶瓷封装多用于重大军事或通信系统中，密封 性好，可靠性高。