器件级封装工艺

晶片减薄和划片
KEVIN
芯片贴装
芯片贴装，是将切割下来的芯片贴装到框架的中 间焊盘上。常用的芯片贴装工艺方法主要有共晶焊 接、导电胶粘结和聚合物粘结等几种。 在塑料封装中最常用的的方法是使用聚合物粘 结剂粘贴到金属框架上。常用的聚合物是环氧或聚 酰亚胺，用芯片粘结剂贴装的工艺过程如下：用针 筒或注射器将粘结剂涂布到芯片焊盘上，然后用自 动拾片机（机械手）将芯片精确地放置到芯片焊盘 的粘结剂上面。 芯片放置不当，会产生一系列问题：如空洞引 起芯片局部温度升高，器件发生电性能的退化或热 烧毁；环氧粘结剂在引脚上造成搭桥现象，引起内 连接问题；在引线键合时造成框架翘曲，使得一边 引线应力大，一边引线应力小。
在塑料封装中，引线键合是主要的互连技术。 该工艺是用金线将芯片上的引线孔和框架衬 垫上的引脚相连接，使芯片能与外部电路互 连。该工艺以及芯片的其他互连技术，包括 载带自动焊和倒装焊。
引线键合
塑封成型
塑封的成型技术包括转移成型技术、喷射成型技 术和预成型技术等，最主要的成型技术是转移成 型技术。转移成型使用的材料一般为热固性聚合 物。这种材料在低温时塑性的或流动的，但当将 其加热到一定温度时，即发生交联反应，形成刚 性固体。再将其加热时，只能变软而不可能熔化、 流动。在塑料封装中使用的典型成型技术的工艺 过程如下：将已贴装好芯片并完成引线键合的框 架带置于模具中，塑料被挤压注入模腔后快速固 化，经过一段时间的保压，使得模块达到一定的 硬度，然后用顶杆顶出模块。
打标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，包括制造商的信息、 国家和器件代码等，主要是为了识别并跟踪。 常采用激光技术进行打标。
打标
切筋打弯
切筋打弯实际上是两道工序，但通常同时完 成。所谓的切筋工艺，是指切除框架外引脚 之间的堤坝以及在框架带上连在一起的地方。 打弯工艺则是将引脚弯成一定的形状，以适 合转配的需要。这些工艺完成以后，要进行 封装后的检查，合格才能出货。
载带自动焊
倒装焊
倒装焊FCB技术源于IBM公司，是指在裸芯片电极上 形成连接用的凸点，将芯片电极面朝下经钎焊或其 他工艺将凸点和封装基板互连的一种方法。其基本 原理是用凸点代替引线，实现芯片与基板的电气互 连。与传统的引线键合技术相比.，使用倒装芯片技 术后，引脚可以放在芯片正下方的任何地方，而不 是只能排列在其四周，这样就能使得引线电感变小、 串扰变弱、信号传输时间缩短，从而提高电性能； 同时，由于倒装芯片技术可以将芯片直接覆盖在基 板上，从而能够大幅缩小封装的尺寸，挺高了组装 的密度。FCB使BGA封装、CSP技术得以快速发展。
器件封装工艺流程
下面以最普遍的塑料封装工艺为例，介绍器件级封装工艺流程， 下图就是塑料封装工艺流程，下面将对各个工序进行介绍。
晶片减薄
划片
芯片贴装
引线键合
塑封成型
检查
切筋打弯
打标
晶片减薄是从晶片背面进行研磨，将其减薄 到适合封装的程度。由于晶片的尺寸越来越 大，为了增加其机械强度，防止在加工过程 中发生形变、开裂，晶片的厚度也一直在增 加。但是，随着系统朝轻薄、短小的方向发 展，要求芯片封装后模块的厚度变得越来越 薄。因此，在封装之前，一定要将晶片的厚 度减薄到可以接受的程度，以满足芯片配装 的要求。在减薄的工序中，受力的均匀性将 是关键，否则，晶片很容易变形、开裂。晶 片减薄后，可以进行划片。划片机同时配备 脉冲激光束、钻石尖的划片工具或包金刚刀 的锯刀。划片后用显微镜进行检查，看是否 有划伤等缺陷，合格的芯片进入下道工序。
1.劈刀下降，焊球被锁定在中央； 2.在压力、超声和温度的作用下形成连接； 3.劈刀上升到弧形最高点； 4.高速运动到第二个键合点，形成弧形； 5.在压力、超声和温度的作用下形成第二个连接； 6.劈刀上升到一定位置，送出尾丝，夹住引线，拉断尾丝； 7.引燃电弧，形成焊球，进入下一个循环。
载带自动焊TAB是一种基于金属化柔性高分子载带将芯片组装到基板 上的互连技术。这种载带是一种金属化膜片，形状类似电影胶片，两边 带有齿孔，多采用聚酰亚胺制作。它既作为芯片的支撑，又作为芯片同 周围电路的连接引线。 TAB的工艺步骤： 1.在裸芯片上形成凸点，主要采用氧化、光刻、溅射和电镀工艺制作， 在芯片上的铝焊盘上形成 ； 2.制作柔性载带，载带上有内引线和外引线； 3.内引线压焊，利用热压焊将芯片上的凸点和载带的内引线键合在一起； 4.芯片进行密封，常用环氧树脂材料； 5.外引线压焊，用热压或钎焊将载带外引线与布线板上的焊盘进行连接 。
芯片互连方法
引线Leabharlann Baidu合
引线键合WB是一种传统的、最常用也是最成熟的芯 片互连技术，至今各类芯片的焊接仍以WB为主，他又可 以分为热压焊、超声焊和热压超声焊。 热压超声焊与热压焊的区别为，后者只需要加热加压， 前者不仅需要加热加压，而且还需要加超声。加超声可 以降低热压温度，这可以大大降低在铝焊盘上形成AuAl金属间化合物的可能性，延长器件寿命，同时降低了 电路参数的漂移。因此热压超声焊已逐步取代了热压焊。 下面介绍一下超声热压焊的过程。
典型的倒装焊技术工艺包括以下步骤： 1.凸点制作.常采用光刻结合电镀或其他金属薄 膜技术； 2.倒装装配，一般采取热压焊等方法，将已做好 凸点的芯片与基板上的对应部分键合在一起； 3.片间注入，即在键合好的芯片和基板之间注入 树脂，填充连接凸点以外的空间，以增强焊点 的可靠性。
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