封装技术及分类..

二、封装材料
封装材料主要包括金属封装材料、高分子封装材 料和其他封装材料。 1．金属封装材料 在封装过程中，将会用到许多的金属材料，主要 包括键合金属线和焊接材料等。 （1）键合金属线材料 集成电路引线键合是实现集成电路芯片与封装外 壳多种电连接中最通用，引线键合工艺中所用导电丝 主要有金丝、铜丝和铝丝。
（2）焊接材料 封装中常用的焊接材料是指低熔点的合金，焊接 过程中在被焊表面之间形成冶金结合，起到机械 支撑、热传导及电气连接等作用。 ①锡铅焊料 目前使用最广泛的是锡铅（Sn-Pb）焊料。63Sn／ 37Pb 为共晶合金，其熔点为183℃的。 ②无铅焊料 锡银铜系无铅焊料是新一代代表性焊料，并正在 世界范围内推广使用。这种合金具有优良的物理 性能和高温稳定性，因此也成为各种无铅焊接工 艺中的首选焊料。

①金丝 纯金键合丝有很好的抗拉强度和延展率。采用键 合金丝主要的问题是原材料价格昂贵，制造成本高。 ②铜丝 铜丝的导电性能好、成本低、最大允许电流高、 高温下的稳定性高等特点，其优势逐步体现出来。但 铜丝也有缺点，比如铜丝在高温下容易氧化，要在保 护气氛下键合；铜丝相对其他线材的硬度比较高。 ③铝丝 纯铝太软而难拉成丝，一般加入百分之一的硅或 者百分之一的镁以提高强度，掺百分之一镁的铝丝强 度和掺百分之一硅的铝丝强度相当。
（2）楔形键合工艺
二、载带自动键合 1．载带自动焊技术特点 载带自动焊技术是一种基于将芯片组装在金属化 柔性高分子载带上的集成电路封装技术。它的工 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。载带既作为芯片 的支撑体，又作为芯片同周围电路的连接引线， 这种载带是一种金属化膜片。
第四节 先进封装方法
一、多芯片组件 多芯片组件（Multi-Chip Module，简称MCM）是微 组装技术的代表产品，它将多个集成电路芯片和 其他片式元器件组装在一块高密度多层互连基板 上，然后封装在同一壳体内，是电路组件功能实 现系统级的基础。
二、三维封装 由于电子整机和系统在航空、航天、计算机等领 域对小型化、轻型化、薄型化等高密度组装要求 的不断提高，在MCM的基础上，对于有限的面积， 电子组装必然在二维组装的基础上向z方向发展， 这就是所谓的三维（3D）封装技术，是实现系统 组装的有效手段。 实现3D封装主要有三种方法。 （1）埋置型 （2）有源基板型 （3）叠层型
6.切筋打弯
切筋工艺是指切除框架外引脚之间连在一起的地 方；打弯工艺则是将引脚弯成一定的形状，以适合 装配的需要。 7.引线电镀 引线电镀工序是在框架引脚上作保护性镀层，以 增加其抗蚀性和可焊性。

8. 打码 打码就是在封装模块的顶表面印上去不掉的、字 迹清楚的字母和标识。 9.测试 这些测试包括一般的目检、电气性能测试和老化 试验等。 10.包装 对于连续的生产流程，元件的包装形式应该方便 表面组装工艺中贴片机的拾取，而且不需要作调整 就能够应用到自动贴片机上。
三、倒装芯片
倒装芯片技术就是把面朝下的硅芯片用焊料和基 板互连在一起，形成稳定可靠的机械、电气连接。 由于凸点芯片倒装焊的芯片焊盘可采用阵列排布， 因而芯片安装密度高，适用于高I/O数的芯片使用。 倒装焊接采用芯片与基板直接安装的互连方法， 具有更优越的高频、低延迟、低串扰的电路特性， 更适用于高频、高速的电子产品应用。
（3）热声键合焊 热声键合焊主要用于金和铜丝的键合。它也采用 超声波能量，但是与超声焊不同点的是键合时要 提供外加热源、键合丝线无需磨蚀掉表面氧化层。 外加热量的目的是激活材料的能级，促进两种金 属的有效连接以及金属间化合物的扩散和生长。
2．引线键合工艺 引线键合工艺有球形键合与楔形键合两种工艺。 （1）球形键合工艺
四、系统级封装
系统级封装（System In Package，简称SIP）是一种 新型的封装技术，在IC封装领域，SIP是最高级别 的封装。通常对SIP的定义是：“系统级封装是采 用任何组合，将多个具有不同功能的有源电子器 件与可选择的无源元件，以及诸如微机电系统 （MEMS）或者光学器件等其他器件，组装成为可 以提供多种功能的单个标准封装件，形成一个系 统或者子系统”。
第十章 封装
封装概述 封装技术是一种将芯片的焊区与封装的外引脚互 连起来，并用绝缘的材料外壳打包起来的技术。 一、封装的作用 1．物理保护 2．互连 3．标准规格化 4．其他作用
第一节
二、封装的分类 根据所用的材料来划分半导体器件封装形式有金属 封装、陶瓷封装和塑料封装。 金属封装是半导体器件封装的最原始的形式，它的 优点是气密性好，不受外界环境因素的影响；缺点是 价格昂贵，外型灵活性小，不能满足半导体器件日益 快速发展的需要。 陶瓷是硬脆性材料，作为一种封装材料，陶瓷有良 好的可靠性、可塑性，且密封性好。 塑料封装由于其成本低廉、性能价格比优越、工艺 简单，并适于大批量生产，因而具有极强的生命力， 自诞生起发展得越来越快，在封装中所占的份额越来 越大。
（3）导电胶 导电胶是由高分子材料和导电粒子组成的复合 材料，具有与金属相近的导电性能。 导电胶分为各向同性导电胶和各向异性导电胶 两大类。各向同性导电胶在各个方向有相同的导 电性能；各向异性导电胶在XY方向是绝缘的，而 在Z方向上是导电的。通过选择不同形状和添加量 的导电粒子，可以分别做成各向同性导电胶或各 向异性导电胶。
三、芯片尺寸封装 芯片尺寸封装（Chip Scale Package，简称CSP）， 大规模集成电路（LSI）芯片封装面积小于或等于 LSI芯片面积120%的封装称为CSP。芯片尺寸封装 是整机小型化、便携化的结果。由于许多CSP采用 BGA的形式，所以通常认为，焊球节距大于等于 lmm的为BGA，小于lmm的为CSP。CSP实际上是 在BGA封装小型化过程中形成的，所以有人也将 CSP称之为μBGA（微型球栅阵列）。CSP封装有 许多优势： （1）封装尺寸小 （2）可容纳引脚的数最多 （3）电性能优良 （4）散热性能优良
常用的引线键合方式有三种：热压键合、超声键合 和热声键合。 （1）热压键合焊 热压键合焊是利用加压和加热，使得金属丝与焊 区接触面的原子间达到原子的引力范围，从而达 到键合目的，常用于金丝的键合。
（2）超声键合焊 超声键合是利用超声波（60～120KHz）发生器使 劈刀发生水平弹性振动，同时施加向下的压力。 使得劈刀在这两种力作用下带动引线在焊区金属 表面迅速摩擦，引线受能量作用发生塑性变形， 与键合区紧密接触而完成焊接，常用于铝丝的键 合。
3.
粘片固化 粘片固化主要作用是将单个晶粒通过粘结剂固定 在引线框架上指定位置，便于后续的互连。 4.互连 互连的作用是将芯片的焊区与封装的外引脚连接 起来，电子封装常见的连接方法有引线键合（Wire Bonding，WB）、载带自动焊（Tape Automated Bonding， TAB）与倒装芯片（Flip Chip，FC）等。 5.塑封固化 塑封固化工序主要是通过环氧树脂等塑封料将互 连好的芯片包封起来。
三、常见封装的形式 1．DIP双列直插式封装
2．PGA针栅阵列封装
3．SOLeabharlann Baidu小外形封装
4．QFP方型扁平式封装
5．BGA球栅阵列封装
第二节
封装工艺
一、封装工艺流程 1. 减薄 减薄是将晶圆的背面研磨使晶圆达到一个合适的 厚度。 2. 晶圆贴膜切割 晶圆贴膜切割主要作用是将晶圆上做好的晶粒切 割分开成单个，以便后续的工作。
2．高分子封装材料 封装用高分子材料包括合成胶粘剂、塑料封装材 料及导电胶等。 （1）合成胶粘剂 合成胶粘剂通常是多组分体系，除了主要起粘接 作用的材料外，为了满足特定的化学和物理特性， 尚需加入各种添加剂，合成胶粘剂一般包括以下 组成。 ①粘料 ②固化剂和固化促进剂 ③稀释剂 ④填料
（2）塑料封装材料 目前采用的半导体塑封材料，绝大多数均采用 邻甲酚酚醛环氧树脂。随着集成电路线宽越来越 小，集成度越来越高，对塑料封装材料的性能要 求越来越高，要求塑料封装材料具有以下性能： ①具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性。 ②电绝缘性能好。 ③吸水性、透湿率低。 ④与器件及引线框架的粘接性能好、机械强度高。 ⑤热膨胀系数小，热导率高。 ⑥成形、硬化时间短，脱模性好。 ⑦流动性及充填性好。
第三节 互连方法
在集成电路封装互连中，芯片和引线框架（基板） 的连接为电源和信号的分配提供了电路连接。 有三种方式实现内部连接：引线键合、载带自动焊 和倒装焊。
一、引线键合 1．引线键合概述 集成电路封装中采用引线键合过程如下，芯片先 固定于金属导线架上，再以引线键合工艺将细金 属线依序与芯片及导线架完成接合。引线键合工 艺中所用导电丝主要有金丝、铜丝和铝丝。引线 键合焊的原理是采用加热、加压和超声等方式破 坏被焊表面的氧化层和污染，产生塑性变形，使 得引线与被焊面亲密接触，达到原子间的引力范 围并导致界面间原子扩散而形成焊合点。