多芯片组件组装关键技术研究
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ｃｕ等极 细 的金 属丝 分 别 在 需 要 连 接 的 两 个 端 子 问
产 品发 展 时 ，对用 户 更 友 好 的 产 品包 含 了广 泛 的功 进行 搭 接键合 ，这 种 工 艺 不需 要 对 键 合 的端 子 进行
能 ，能够 放入 小盒 子 中的产 品会 使其 市场 份额 增 长 。 预 处理 ，定位 精度 也很 高 ，因此在 电子元器 件 生产 领 对 这些 小 型化 和集成 产 品设计 目标 的实 现提 供 帮助 域作 为 通 用 的连 接 方 式 被 广 泛 采 用 。 随着 ＭＣＭＳ
基金项 目：北华航天工业学 院科研基金项 目（ＫＹ．２０１４．ｏ４）（ＫＹ． ２０１４—１７）（ＫＹ一２０１４．１５） 收稿 日期 ：２０１５—１０—０８ 作者简介 ：杨虹蓁 （１９７９一），女 ，讲 师 ，硕士 ，甘 肃省兰 州人 ，主 要从电子工艺与管理 ，微电子技 术的研究 。
问题 是 不可忽 视 的 重 大课 题 ，它将 直 接 影 响 到 封装 后 整个 器件 的可靠 性 。 １．１ 引线键 舍 的装 配流程
， 一 一 ＝≮＞
一
１４ 一
第 １期
杨虹蓁等 ：多芯 片组件组装关键技 术研 究
２０１６年 ２月
图 ２给 出 了在 基板 或有 机 基 板 上 ，引线 键 合 芯 片 的典型 装 配流程 。
应 用越来 越 广泛 。有 两类不 同的导 电胶通 常被 用来 进行 基板 上 的芯 片倒 装 。一 种 是 各 向同性 导 电胶 ， 另一种是各 向异性导 电胶 。如图 ３所示 ，是 使用各 向异性 导 电薄膜 （ＡＣＦ）的板 上 倒装 芯 片 工艺 流 程 图 。
芯 片级互 连 ，也 称 作 零 级 封 装 。 目的 是 提供 芯 片和下一级的互连 ，例如芯片与电路板或封装基板 之 间所需 要 的互 连 。以多 芯片组 件所 需 的封装 互连 为例 ，其 快速 的发 展 带来 了对 工 艺 过 程 和 产 品质 量 更加苛刻的要求 ，近年出现了很多新 的先进的封装 技术 ，包 括 ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＦＣＩＰ、ＷＬＰ、ＳＩＰ等 。其 中最
芯片
基板
焊装
图 ２ 引线 键 合 的典 型 装 配 流 程 图
１．２ 引线键合 的 失效 形式
多芯片组件经过引线键合后 ，常见 的失效形式
和形 成 机理 有很 多 ，最主要 的原 因有 以下几个 方 面 ：
１．２．１ 键 合 工 艺一致 性不 好造 成失 效
在键合的过程 中，由于机器偏差或者操作者 自
身技术水平的原因 ，容易造成 在键合 时打点 的面积
过 大或 者键 合丝 打偏 亦或 者压 点处 拖尾 现象 严 重 。
１．２．２ 键 合 丝脱 落焊 区或 断裂
引线键合 的 目的是 连接芯 片上 的焊 点与 ｌｅａｄ ｆｒａｍｅ或基板上 的焊 区，但实 际生产 中往往会 出现 键合丝打不上 （俗称脱键）或者键合丝断裂 的情况 。 其原因可能是键合丝本身 的质量问题 ，在键合前线 丝就存在损伤 ；或者是键合时压力设置过大 ，导致键 合丝在焊区键合 点的根部断裂 ；也可能是芯片焊点 和基板焊区表面氧化严重 ，存在脱键隐患。 １．２．３ 焊 料 回流期 间的潮 气引起 的 失效
０ 引 言
流 行 的是 引线 键合 。 目前 ，９０％ 以上 的芯 片 使 用 引
科 技 的不 断发 展 ，电子 产 品 的应 用 已经 深 人 到 线键 合 。在 电路 板上 和在 封装 的有 机基板 上使 用 引
人 类生 活 的方 方 面 面 。对 电子 元 器 件 ，特 别 是 多 芯 线 键合 已经 有很 多年 了 。因为快 速 的 自动化 引线键
第 ２６卷第 １期 ２０１６年 ２月
北 华航天工业学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉ
Ｖ０１．２６ ＮＯ．１ Ｆｅｂ．２０１６
多芯 片组件组装关键技术研究
杨虹蓁 曹新 宇 关晓丹
（北华航天工业 学院 电子 与控制 工程 学院，河北 廊坊 ０６５０００）
引 线键合 （Ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）简称 Ｗ／Ｂ是 将 芯 片上 的焊 点 与 ｌｅａｄ ｆｒａｍｅ或基 板上 的焊 区用 金 属 导线 连 接起 来 的技术 。如 图 １所示 为金 线键 合示 意 图 。
一
；＝Ｉ
｝ｌ ；ｌ
警一 紫一零
ｎ
ｃ
ｄ
Ｉ
一
《：一
ｔ
Biblioteka Baidu
ｅ
一 ＞
的关 键 技术 之一 是 电子 封 装 和装 配 技 术 。 在 ２Ｏ世 等技术在我国的快速发展 ，这种键合技术的可靠性
纪最后 二 十年 ，各种 先进 的封装 技术 不 断涌现 ，包 括 引线 键 合技术 ，无 铅 倒 装 芯 片 技术 和带 状 自动 化 焊 接 技术 等等 。各 种先进 的封装 技术 的发 展带 动 了整 个 电子器 件 的加 工 工艺 和性 能 的进 步 ，对 电子 器 件 乃 至 电子产 品 的发展都 有 着深远 的影 响 。 １ 引线键 合技 术
摘 要 ：本文 以多芯片组件组装过程 中需要解决 的重要工 艺 问题 以及关 键技术 为研究 对象 ，开展广 泛的研究 。论 文提 出的关键技术包括 引线 键合技 术 ，无铅倒装芯 片技术 和带状 自动化焊 接技 术。介绍 的这几种关 键技术能对 微 电子制造企业提供指 导和参考 ，关键技术 的掌握能 大大提高多芯片组件的生产效率和产 品质量 以及可靠性 。 关 键词 ：多芯片组件 ，微组装 ，引线键合 中 图分 类 号 ：ＴＮ４０５．９６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１６７３—７９３８（２０１６）０１—００１４—０３
片组件 的组 装 和生产 成 为当今 社会 科技 领域 的重 要 合可以满足下一级封装互连中大多数半导体器件的
支柱技 术 ，其重要 性 越来 越 突出 。 自从 １９４７年第一个晶体管问世 以来 ，微电子技
术 发展 迅猛 。 当发 展 趋 势继 续 朝 着 小 型 化 、便 携 式
需 要 。 引线 键合 的 电 气 连 接 方 式 ，就 是 指 用 Ａｕ、Ａ１、
产 品发 展 时 ，对用 户 更 友 好 的 产 品包 含 了广 泛 的功 进行 搭 接键合 ，这 种 工 艺 不需 要 对 键 合 的端 子 进行
能 ，能够 放入 小盒 子 中的产 品会 使其 市场 份额 增 长 。 预 处理 ，定位 精度 也很 高 ，因此在 电子元器 件 生产 领 对 这些 小 型化 和集成 产 品设计 目标 的实 现提 供 帮助 域作 为 通 用 的连 接 方 式 被 广 泛 采 用 。 随着 ＭＣＭＳ
基金项 目：北华航天工业学 院科研基金项 目（ＫＹ．２０１４．ｏ４）（ＫＹ． ２０１４—１７）（ＫＹ一２０１４．１５） 收稿 日期 ：２０１５—１０—０８ 作者简介 ：杨虹蓁 （１９７９一），女 ，讲 师 ，硕士 ，甘 肃省兰 州人 ，主 要从电子工艺与管理 ，微电子技 术的研究 。
问题 是 不可忽 视 的 重 大课 题 ，它将 直 接 影 响 到 封装 后 整个 器件 的可靠 性 。 １．１ 引线键 舍 的装 配流程
， 一 一 ＝≮＞
一
１４ 一
第 １期
杨虹蓁等 ：多芯 片组件组装关键技 术研 究
２０１６年 ２月
图 ２给 出 了在 基板 或有 机 基 板 上 ，引线 键 合 芯 片 的典型 装 配流程 。
应 用越来 越 广泛 。有 两类不 同的导 电胶通 常被 用来 进行 基板 上 的芯 片倒 装 。一 种 是 各 向同性 导 电胶 ， 另一种是各 向异性导 电胶 。如图 ３所示 ，是 使用各 向异性 导 电薄膜 （ＡＣＦ）的板 上 倒装 芯 片 工艺 流 程 图 。
芯 片级互 连 ，也 称 作 零 级 封 装 。 目的 是 提供 芯 片和下一级的互连 ，例如芯片与电路板或封装基板 之 间所需 要 的互 连 。以多 芯片组 件所 需 的封装 互连 为例 ，其 快速 的发 展 带来 了对 工 艺 过 程 和 产 品质 量 更加苛刻的要求 ，近年出现了很多新 的先进的封装 技术 ，包 括 ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＦＣＩＰ、ＷＬＰ、ＳＩＰ等 。其 中最
芯片
基板
焊装
图 ２ 引线 键 合 的典 型 装 配 流 程 图
１．２ 引线键合 的 失效 形式
多芯片组件经过引线键合后 ，常见 的失效形式
和形 成 机理 有很 多 ，最主要 的原 因有 以下几个 方 面 ：
１．２．１ 键 合 工 艺一致 性不 好造 成失 效
在键合的过程 中，由于机器偏差或者操作者 自
身技术水平的原因 ，容易造成 在键合 时打点 的面积
过 大或 者键 合丝 打偏 亦或 者压 点处 拖尾 现象 严 重 。
１．２．２ 键 合 丝脱 落焊 区或 断裂
引线键合 的 目的是 连接芯 片上 的焊 点与 ｌｅａｄ ｆｒａｍｅ或基板上 的焊 区，但实 际生产 中往往会 出现 键合丝打不上 （俗称脱键）或者键合丝断裂 的情况 。 其原因可能是键合丝本身 的质量问题 ，在键合前线 丝就存在损伤 ；或者是键合时压力设置过大 ，导致键 合丝在焊区键合 点的根部断裂 ；也可能是芯片焊点 和基板焊区表面氧化严重 ，存在脱键隐患。 １．２．３ 焊 料 回流期 间的潮 气引起 的 失效
０ 引 言
流 行 的是 引线 键合 。 目前 ，９０％ 以上 的芯 片 使 用 引
科 技 的不 断发 展 ，电子 产 品 的应 用 已经 深 人 到 线键 合 。在 电路 板上 和在 封装 的有 机基板 上使 用 引
人 类生 活 的方 方 面 面 。对 电子 元 器 件 ，特 别 是 多 芯 线 键合 已经 有很 多年 了 。因为快 速 的 自动化 引线键
第 ２６卷第 １期 ２０１６年 ２月
北 华航天工业学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉ
Ｖ０１．２６ ＮＯ．１ Ｆｅｂ．２０１６
多芯 片组件组装关键技术研究
杨虹蓁 曹新 宇 关晓丹
（北华航天工业 学院 电子 与控制 工程 学院，河北 廊坊 ０６５０００）
引 线键合 （Ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）简称 Ｗ／Ｂ是 将 芯 片上 的焊 点 与 ｌｅａｄ ｆｒａｍｅ或基 板上 的焊 区用 金 属 导线 连 接起 来 的技术 。如 图 １所示 为金 线键 合示 意 图 。
一
；＝Ｉ
｝ｌ ；ｌ
警一 紫一零
ｎ
ｃ
ｄ
Ｉ
一
《：一
ｔ
Biblioteka Baidu
ｅ
一 ＞
的关 键 技术 之一 是 电子 封 装 和装 配 技 术 。 在 ２Ｏ世 等技术在我国的快速发展 ，这种键合技术的可靠性
纪最后 二 十年 ，各种 先进 的封装 技术 不 断涌现 ，包 括 引线 键 合技术 ，无 铅 倒 装 芯 片 技术 和带 状 自动 化 焊 接 技术 等等 。各 种先进 的封装 技术 的发 展带 动 了整 个 电子器 件 的加 工 工艺 和性 能 的进 步 ，对 电子 器 件 乃 至 电子产 品 的发展都 有 着深远 的影 响 。 １ 引线键 合技 术
摘 要 ：本文 以多芯片组件组装过程 中需要解决 的重要工 艺 问题 以及关 键技术 为研究 对象 ，开展广 泛的研究 。论 文提 出的关键技术包括 引线 键合技 术 ，无铅倒装芯 片技术 和带状 自动化焊 接技 术。介绍 的这几种关 键技术能对 微 电子制造企业提供指 导和参考 ，关键技术 的掌握能 大大提高多芯片组件的生产效率和产 品质量 以及可靠性 。 关 键词 ：多芯片组件 ，微组装 ，引线键合 中 图分 类 号 ：ＴＮ４０５．９６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１６７３—７９３８（２０１６）０１—００１４—０３
片组件 的组 装 和生产 成 为当今 社会 科技 领域 的重 要 合可以满足下一级封装互连中大多数半导体器件的
支柱技 术 ，其重要 性 越来 越 突出 。 自从 １９４７年第一个晶体管问世 以来 ，微电子技
术 发展 迅猛 。 当发 展 趋 势继 续 朝 着 小 型 化 、便 携 式
需 要 。 引线 键合 的 电 气 连 接 方 式 ，就 是 指 用 Ａｕ、Ａ１、