第三章微電子封裝形式的分類

1、 3.1概論概論 3.2按封裝材料、封裝器件、封裝結(jié)構(gòu)分類按封裝材料、封裝器件、封裝結(jié)構(gòu)分類 3.2.1金屬封裝金屬封裝(M) 3.2.2塑料封裝塑料封裝(P) 3.2.3陶瓷封裝陶瓷封裝 (C) 3.3按封裝的外形、尺寸、結(jié)構(gòu)分類按封裝的外形、尺寸、結(jié)構(gòu)分類 裸芯片裸芯片與與布線板布線板實現(xiàn)實現(xiàn)互連互連之后，需要通過之后，需要通過封裝技術(shù)封裝技術(shù)將其密封在將其密封在塑料、玻璃、金屬或陶瓷外殼塑料、玻璃、金屬或陶瓷外殼中，以確保中，以確保芯片能在各種惡劣條件下正常工作。芯片能在各種惡劣條件下正常工作。 如果不經(jīng)過封裝，由于受空氣中如果不經(jīng)過封裝，由于受空氣中濕氣和氧氣濕氣和氧氣的影響的影響，芯

2、片或電路元件表面及布線板表面的導體圖形和電芯片或電路元件表面及布線板表面的導體圖形和電極等，會隨時受到氧化和腐蝕極等，會隨時受到氧化和腐蝕。因此，封裝技術(shù)是十。因此，封裝技術(shù)是十分重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。分重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。 當?shù)谝恢话雽w晶體管出現(xiàn)時，同時也就開始了當?shù)谝恢话雽w晶體管出現(xiàn)時，同時也就開始了封裝技術(shù)發(fā)展。封裝技術(shù)發(fā)展。 3.1概論概論器件和封裝發(fā)展進展器件和封裝發(fā)展進展電子管安裝電子管安裝,19001950年年v1900年，發(fā)明真空三極管，世界開始邁進電子時代年，發(fā)明真空三極管，世界開始邁進電子時代v1918年，各種無線電設(shè)備開始普遍采用電子管年，各種無線電設(shè)備開始普遍采用電子管v19

3、20年，采用酚醛層壓板作為連線基板年，采用酚醛層壓板作為連線基板v1936年，提出年，提出“印制電路印制電路”的概念的概念v1942年，發(fā)明最早實用化的雙面年，發(fā)明最早實用化的雙面 PCBv1947年，美國國家標準局以年，美國國家標準局以PWB應(yīng)用于電子管電路為應(yīng)用于電子管電路為前提，就材料、布線方法、搭載部件等提出包括前提，就材料、布線方法、搭載部件等提出包括26項的項的提案，涉及到涂布法、噴涂法、化學沉積法、模壓法、提案，涉及到涂布法、噴涂法、化學沉積法、模壓法、粉末燒結(jié)法等粉末燒結(jié)法等6種工藝，其中不少已包含當今種工藝，其中不少已包含當今PWB技術(shù)技術(shù)的雛形的雛形晶體管封裝時期（晶體管封

4、裝時期（19501960年）年）v1948年，發(fā)明晶體管年，發(fā)明晶體管v1957年，出現(xiàn)適于晶體管連接的年，出現(xiàn)適于晶體管連接的TO（圓柱外殼封圓柱外殼封裝裝）型封裝方式）型封裝方式v1958年，發(fā)明平面晶體管制造技術(shù)年，發(fā)明平面晶體管制造技術(shù)v1958年，年，第一個集成電路（第一個集成電路（IC）v1958年，首次實現(xiàn)年，首次實現(xiàn)晶體管樹脂塑封晶體管樹脂塑封v1960年，杜邦公司開發(fā)出年，杜邦公司開發(fā)出Ag-Pd系厚膜漿料系厚膜漿料v20世紀世紀60年代，年代，厚膜漿料厚膜漿料達到實用化達到實用化v20世紀世紀70年代以后，厚膜混合年代以后，厚膜混合IC獲得長足發(fā)展。獲得長足發(fā)展。元器件插裝

5、時期（元器件插裝時期（19601975年）年）v1961年，年，氧化鋁流延片氧化鋁流延片10疊層疊層共燒技術(shù)，金屬化通孔共燒技術(shù)，金屬化通孔工藝法的多層板制造工藝技術(shù)工藝法的多層板制造工藝技術(shù)v1962年，薄膜晶體管年，薄膜晶體管v1963年，扁平封裝問世年，扁平封裝問世 v1969年，陶瓷扁平封裝年，陶瓷扁平封裝v60年代，環(huán)氧玻璃布基覆銅箔層壓板，環(huán)氧樹脂多層基年代，環(huán)氧玻璃布基覆銅箔層壓板，環(huán)氧樹脂多層基板。熱塑性薄膜底基材料板。熱塑性薄膜底基材料v60年代初，平面矩陣球形焊料端子、芯片用模注樹脂封年代初，平面矩陣球形焊料端子、芯片用模注樹脂封裝裝v60年代后半期，年代后半期，氧化鋁多層

6、基板氧化鋁多層基板v70年代中期，年代中期， 1000以下的玻璃陶瓷基板以下的玻璃陶瓷基板元器件插裝時期（元器件插裝時期（19601975年）年）v70年代，連續(xù)自動化卷輪（盤）式操作的新工藝年代，連續(xù)自動化卷輪（盤）式操作的新工藝聚酰亞胺薄膜帶作載體的聚酰亞胺薄膜帶作載體的 帶載式帶載式 IC封裝工藝封裝工藝塑料封裝的塑料封裝的雙列直插式封裝雙列直插式封裝（DIP）扁平形態(tài)塑料封裝引線型扁平形態(tài)塑料封裝引線型DIPPWB（特別是多層板）用材料和生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)，（特別是多層板）用材料和生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)，特別是積層粘結(jié)方法，半固化法（粘結(jié)片）的改良，特別是積層粘結(jié)方法，半固化法（粘結(jié)片）的改良，覆

7、膜電鍍等方面覆膜電鍍等方面SMT技術(shù)應(yīng)用于技術(shù)應(yīng)用于TV高頻頭、高頻頭、VTR等等混合混合 IC熱印頭熱印頭表面貼裝（表面貼裝（SMT）時期（）時期（1975年一）年一）v70年代中期，適應(yīng)年代中期，適應(yīng)SMT要求，要求，PWB開發(fā)實質(zhì)進展開發(fā)實質(zhì)進展柔性剛性基板柔性剛性基板厚膜化學鍍技術(shù)、通孔電鍍技術(shù)厚膜化學鍍技術(shù)、通孔電鍍技術(shù)18微米銅箔技術(shù)微米銅箔技術(shù)盲孔及層間互連孔金屬化技術(shù)盲孔及層間互連孔金屬化技術(shù)v1975年，年，塑料封裝的塑料封裝的 QFPv1978年，年， “J”型引線式的表面貼裝的型引線式的表面貼裝的 PLCC（塑料無引線（塑料無引線芯片載體）芯片載體）v 1980年，富士通

8、，莫來石型基板。比氮化鋁基板有更低的年，富士通，莫來石型基板。比氮化鋁基板有更低的介電常數(shù)特性介電常數(shù)特性v1982年，實用化的年，實用化的SiC型陶瓷基板，玻璃陶瓷基板型陶瓷基板，玻璃陶瓷基板表面貼裝（表面貼裝（SMT）時期（）時期（1975年一）年一）v1980年開始，年開始，針柵陣列封裝針柵陣列封裝PGA問世問世v1991年，年，塑料塑料BGA，BGA進入真正的實用化階段。進入真正的實用化階段。國外專家，一般將以國外專家，一般將以QFP、TSOP為代表的周邊引線型封為代表的周邊引線型封裝的出現(xiàn)看作為裝的出現(xiàn)看作為SMT的的“第一次革命第一次革命”，而把，而把20世紀世紀90年代中期真正大

9、力普及起來的以年代中期真正大力普及起來的以BGA、FBGA、BGA(CSP)為代表的平面柵陣布置引線型封裝看作為為代表的平面柵陣布置引線型封裝看作為SMT的的“第二次革命第二次革命”v1984年，日本年，日本NEC公司，引線框架式連接的公司，引線框架式連接的HICv1985年，富士通，年，富士通，42層超多層層超多層PCB。62層玻璃陶瓷低溫共層玻璃陶瓷低溫共燒多層基板燒多層基板（LTCC）v1986年，接觸型年，接觸型IC卡問世卡問世高密度封裝時期（高密度封裝時期（20世紀世紀90年代初年代初）v1990年年 ，日本，日本 IBM， SLC積層多層板積層多層板。用感光性。用感光性樹脂作絕緣層

10、，通過光致法制作微細通孔的嶄新技樹脂作絕緣層，通過光致法制作微細通孔的嶄新技術(shù)。開創(chuàng)了術(shù)。開創(chuàng)了PCB業(yè)一個新的時代業(yè)一個新的時代v20世紀世紀80年代末年代末90年代初，年代初，多芯片組件技術(shù)多芯片組件技術(shù)興起興起v1992年起，通用電氣公司年起，通用電氣公司3D MCM，開拓了實現(xiàn)系，開拓了實現(xiàn)系統(tǒng)集成的新途徑，發(fā)展統(tǒng)集成的新途徑，發(fā)展三維立體封裝三維立體封裝的先例。的先例。v1996年，索尼公司，數(shù)碼相機中搭載了年，索尼公司，數(shù)碼相機中搭載了20個個CSP封封裝器件裝器件高密度封裝時期（高密度封裝時期（20世紀世紀90年代初年代初）v1997年，日本率先將年，日本率先將CSP產(chǎn)品投放于市

11、場。產(chǎn)品投放于市場。 CSP是實現(xiàn)高是實現(xiàn)高密度、微小型化的封裝，是密度、微小型化的封裝，是21世紀初高密度封裝技術(shù)發(fā)展的世紀初高密度封裝技術(shù)發(fā)展的主流。主流。v1997年，不含溴、不含銻的年，不含溴、不含銻的綠色型綠色型PCB基材基材開始工業(yè)化，開始工業(yè)化，并投放市場。并投放市場。v半導體半導體IC的的金屬互連金屬互連在整個在整個IC芯片中所占的面積越來越大，芯片中所占的面積越來越大，金屬互連問題成為了此后金屬互連問題成為了此后IC發(fā)展的關(guān)鍵發(fā)展的關(guān)鍵v1998年，年，Motorola，IBM，六層銅互連工藝六層銅互連工藝新發(fā)明新發(fā)明v19992000年，日本、美國、中國臺灣，年，日本、美國

12、、中國臺灣，環(huán)氧環(huán)氧CLAY納米納米級復合材料級復合材料在覆銅板中應(yīng)用成果的專利申請，納米技術(shù)在封在覆銅板中應(yīng)用成果的專利申請，納米技術(shù)在封裝基板上的應(yīng)用裝基板上的應(yīng)用 目前，芯片封裝技術(shù)已經(jīng)歷了目前，芯片封裝技術(shù)已經(jīng)歷了幾代變遷幾代變遷，芯片面芯片面積與封裝面積之比越來越接近積與封裝面積之比越來越接近1，引腳數(shù)增多引腳數(shù)增多，引引腳間距減小腳間距減小，重量減小重量減小，適用頻率更高適用頻率更高，耐溫性能耐溫性能更好更好，可靠性提高可靠性提高，使用更加方便使用更加方便。 因此，我們?nèi)ヒ虼?，我們?nèi)ベI芯片買芯片，經(jīng)常會問到某芯片，經(jīng)常會問到某芯片采用什采用什么封裝方式么封裝方式，或者說，它們采用，

13、或者說，它們采用何種封裝形式何種封裝形式？同？同時也會進一步問，時也會進一步問，該種封裝形式有什么樣的技術(shù)特該種封裝形式有什么樣的技術(shù)特點以及優(yōu)越性點以及優(yōu)越性？ 本章將介紹幾種主要本章將介紹幾種主要芯片封裝形式、分類方法及芯片封裝形式、分類方法及特點特點。 3.2 微電子封裝形式的分類微電子封裝形式的分類 微電子封裝形式按微電子封裝形式按封裝材料封裝材料分，主要可以分為分，主要可以分為四種形式：四種形式：金屬封裝金屬封裝、塑料封裝、陶瓷封裝和金塑料封裝、陶瓷封裝和金屬陶瓷封裝；屬陶瓷封裝；根據(jù)根據(jù)氣密性氣密性可以分為可以分為氣密封裝氣密封裝和和非非氣密封裝氣密封裝。典型的封裝形式典型的封裝形

14、式 3.2.1金屬封裝金屬封裝(M) 1. 金屬封裝的概念金屬封裝的概念 金屬封裝是采用金屬封裝是采用金屬金屬作為作為殼體或底座殼體或底座，芯片直接芯片直接或通過基板或通過基板安裝在安裝在外殼或底座上外殼或底座上的一種電子封裝形的一種電子封裝形式。式。 為了避免器件的性能受到影響，金屬封裝的為了避免器件的性能受到影響，金屬封裝的信號信號和電源引線和電源引線大多采用大多采用玻璃玻璃-金屬密封工藝金屬密封工藝或或金屬陶瓷金屬陶瓷密封工藝密封工藝。 由于金屬封裝具有良好的由于金屬封裝具有良好的散熱能力和電磁屏蔽能散熱能力和電磁屏蔽能力力，因而常被用作，因而常被用作高可靠要求和定制的專用氣密封高可靠要

15、求和定制的專用氣密封裝裝。 目前，主要應(yīng)用于模件、電路和器件中，包括：目前，主要應(yīng)用于模件、電路和器件中，包括： （1）光電器件封裝光電器件封裝：帶光窗型、帶透鏡型、帶光纖型：帶光窗型、帶透鏡型、帶光纖型 （2）微波模塊和混合電路封裝微波模塊和混合電路封裝：雙列直插型、扁平型：雙列直插型、扁平型 （3）特殊器件封裝特殊器件封裝：矩陣類、多層多腔型、無磁材料型：矩陣類、多層多腔型、無磁材料型 （4）分立器件封裝分立器件封裝： （5）專用集成電路封裝：專用集成電路封裝：2. 金屬封裝的工藝流程金屬封裝的工藝流程典型的金屬封裝工藝流程典型的金屬封裝工藝流程工藝注意問題：工藝注意問題： (1)在裝配前

16、，需進行烘焙，目的將金屬中的氣泡或在裝配前，需進行烘焙，目的將金屬中的氣泡或者濕氣驅(qū)趕出來，減小與腐蝕相關(guān)的實效；者濕氣驅(qū)趕出來，減小與腐蝕相關(guān)的實效； (2)在裝配過程中，溫度不能始終維持高溫，而是要在裝配過程中，溫度不能始終維持高溫，而是要按照一定的降溫曲線配合各個階段的工藝，減小后工按照一定的降溫曲線配合各個階段的工藝，減小后工藝步驟對先前工藝的影響；藝步驟對先前工藝的影響； (3)封裝蓋板和殼體的封接面上不可以出現(xiàn)任何空隙封裝蓋板和殼體的封接面上不可以出現(xiàn)任何空隙或沒有精確對準，會引起器件的密封問題；或沒有精確對準，會引起器件的密封問題； (4)為減少水汽等有害氣體成分，封蓋工藝一般在

17、氮為減少水汽等有害氣體成分，封蓋工藝一般在氮氣等干燥保護氣氛下進行。氣等干燥保護氣氛下進行。封蓋工藝：封蓋工藝： 封蓋工藝封蓋工藝是金屬封裝中是金屬封裝中比較特殊的一道工藝比較特殊的一道工藝，目前，目前常見的封蓋工藝有：常見的封蓋工藝有：平行縫焊平行縫焊、激光封焊激光封焊和和低溫焊料低溫焊料焊接焊接等。等。 (1)平行縫焊平行縫焊 平行縫焊封接法是指用平行縫焊封接法是指用兩個端部傾角兩個端部傾角45角的圓角的圓柱形電極，柱形電極，以以一定壓力同時壓在金屬蓋板和金屬焊接一定壓力同時壓在金屬蓋板和金屬焊接環(huán)上環(huán)上進行進行電氣熔焊的氣密性封接電氣熔焊的氣密性封接方法。該方法不宜采方法。該方法不宜采用

18、用形狀復雜的外形形狀復雜的外形。 平行縫焊法平行縫焊法平行縫焊的焊接環(huán)形狀平行縫焊的焊接環(huán)形狀 平行縫焊是一種可靠性較高的封蓋方式，平行縫焊是一種可靠性較高的封蓋方式，蓋板和焊蓋板和焊接環(huán)等平行封焊材料接環(huán)等平行封焊材料對封裝中對封裝中氣密性氣密性以及以及氣密性成品氣密性成品率率有重要影響。有重要影響。 因此，高質(zhì)量的平行縫焊蓋板必須因此，高質(zhì)量的平行縫焊蓋板必須 具備具備以下特性以下特性： (a)蓋板蓋板的熱膨脹系數(shù)要與底座的熱膨脹系數(shù)要與底座焊接環(huán)相匹配焊接環(huán)相匹配、與、與瓷體相瓷體相近近； (b)焊接熔點溫度要盡可能低；焊接熔點溫度要盡可能低； (c)耐腐蝕性能優(yōu)良；耐腐蝕性能優(yōu)良； (

19、d)尺寸誤差??；尺寸誤差??； (e)平整、光潔、毛刺小、玷污小。平整、光潔、毛刺小、玷污小。 (2)激光封焊激光封焊 在多層布線的在多層布線的設(shè)定位置上設(shè)定位置上，銀焊料銀焊料作為作為封焊金屬封焊金屬基體的焊接環(huán)基體的焊接環(huán)，將金屬外殼扣在焊接環(huán)上，使二者處，將金屬外殼扣在焊接環(huán)上，使二者處于于緊密接觸狀態(tài)緊密接觸狀態(tài)；在；在激光束能量的作用下激光束能量的作用下，焊接環(huán)和，焊接環(huán)和金屬外殼同時熔化，冷卻后完成的氣密性封接方法。金屬外殼同時熔化，冷卻后完成的氣密性封接方法。 該方法屬于氣密性封接技術(shù)，與上述的平行縫焊該方法屬于氣密性封接技術(shù)，與上述的平行縫焊封接技術(shù)相比，可以用于封接技術(shù)相比，可

20、以用于大型的大型的MCM以及以及外形復雜的外形復雜的MCM，并且能保證高可靠性。，并且能保證高可靠性。激光封焊技術(shù)激光封焊技術(shù) (3)低溫焊料焊接低溫焊料焊接 低溫焊料焊接是指低溫焊料焊接是指通過釬焊將金屬外殼固定在多層通過釬焊將金屬外殼固定在多層布線板上布線板上，將，將IC芯片與外氣隔絕芯片與外氣隔絕。 為了利用釬焊實現(xiàn)氣密性封接的目的，要求釬焊與為了利用釬焊實現(xiàn)氣密性封接的目的，要求釬焊與被釬焊材料之間具有良好的被釬焊材料之間具有良好的浸潤性浸潤性。通常采用。通常采用Sn63/Pb37（錫鉑）共晶焊料。（錫鉑）共晶焊料。3. 金屬封裝特點金屬封裝特點 金屬封裝金屬封裝精度高，尺寸嚴格精度高

21、，尺寸嚴格；金屬零件以沖、金屬零件以沖、擠為主，便于大量生產(chǎn)擠為主，便于大量生產(chǎn)；價格低廉，性能優(yōu)良價格低廉，性能優(yōu)良；芯片放置容易，應(yīng)用靈活芯片放置容易，應(yīng)用靈活，可靠性高，可以得到可靠性高，可以得到大體積的空腔大體積的空腔。 金屬封裝形式多樣、加工靈活，可以和某些部金屬封裝形式多樣、加工靈活，可以和某些部件件(如混合集成的如混合集成的A/D或或D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器)融為一體，既融為一體，既適合適合低低I/O數(shù)的單芯片和多芯片數(shù)的單芯片和多芯片的封裝的封裝(如振蕩器、如振蕩器、放大器、混頻器、鑒頻鑒相器、放大器、混頻器、鑒頻鑒相器、DC/DC變換器、變換器、濾波器、繼電器等產(chǎn)品濾波器、繼電器等

22、產(chǎn)品)，也適合，也適合MEMS、射頻、射頻、微波、光電、聲表面波和大功率器件微波、光電、聲表面波和大功率器件的封裝。的封裝。 4. 金屬封裝材料要求金屬封裝材料要求 為實現(xiàn)對為實現(xiàn)對芯片支撐芯片支撐、電氣連接電氣連接、熱耗散熱耗散、機械機械和環(huán)境的保護和環(huán)境的保護，金屬封裝材料應(yīng)滿足，金屬封裝材料應(yīng)滿足以下要求以下要求： (1)與芯片或陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)匹配，減小或避免熱應(yīng)與芯片或陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)匹配，減小或避免熱應(yīng)力的產(chǎn)生；力的產(chǎn)生； (2)非常好的導熱性，提供熱耗散；非常好的導熱性，提供熱耗散； (3)非常好的導電性，減少傳輸延遲；非常好的導電性，減少傳輸延遲； (4)良好的良好的E

23、MI/RFI（電磁干擾（電磁干擾/射頻干擾）屏蔽能力；射頻干擾）屏蔽能力； (5)較低的密度，足夠的強度和硬度，良好的加工或成型性較低的密度，足夠的強度和硬度，良好的加工或成型性能；能； (6)可鍍覆性、可焊性和耐腐蝕性，易實現(xiàn)與芯片、蓋板、可鍍覆性、可焊性和耐腐蝕性，易實現(xiàn)與芯片、蓋板、印刷板的可靠結(jié)合、密封和環(huán)境的保護；印刷板的可靠結(jié)合、密封和環(huán)境的保護； (7)較低的成本。較低的成本。 5. 傳統(tǒng)金屬封裝材料傳統(tǒng)金屬封裝材料 金屬材料的選擇金屬材料的選擇與與金屬封裝的質(zhì)量和可靠性有金屬封裝的質(zhì)量和可靠性有直接的關(guān)系直接的關(guān)系，常用的，常用的傳統(tǒng)金屬封裝材料有傳統(tǒng)金屬封裝材料有：Al、Cu

24、、Mo、W、鋼以及、鋼以及CuW、Ni-Fe、CuMo和和CuW合金等。它們都有很好的合金等。它們都有很好的導熱能力導熱能力，并且具，并且具有有比硅材料高的熱膨脹系數(shù)比硅材料高的熱膨脹系數(shù)。 6. 新型金屬封裝材料新型金屬封裝材料 近年來新開發(fā)出很多種近年來新開發(fā)出很多種金屬基復合材料金屬基復合材料，它們，它們都是以都是以Mg、Al、Cu、Ti等金屬或金屬間化合物為等金屬或金屬間化合物為基體基體，以，以顆粒、晶須、短纖維或連續(xù)纖維為增強顆粒、晶須、短纖維或連續(xù)纖維為增強體體的一種復合材料。的一種復合材料。 與傳統(tǒng)的金屬封裝材料相比，主要有以下與傳統(tǒng)的金屬封裝材料相比，主要有以下優(yōu)點優(yōu)點： (1

25、)可以通過改變可以通過改變增強體種類、體積分數(shù)、排列方式或改變增強體種類、體積分數(shù)、排列方式或改變基體合金基體合金，來改變材料的，來改變材料的熱物理性能熱物理性能，滿足封裝熱耗散的，滿足封裝熱耗散的要求，甚至簡化封裝的設(shè)計；要求，甚至簡化封裝的設(shè)計； (2)材料制造靈活，成本不斷降低，特別是材料制造靈活，成本不斷降低，特別是可直接成型可直接成型，避，避免了昂貴的加工費用和加工造成的材料損耗；免了昂貴的加工費用和加工造成的材料損耗； (3)特別研制的特別研制的低密度、高性能金屬基復合材料低密度、高性能金屬基復合材料非常適用于非常適用于航空航天。航空航天。 隨著電子封裝向隨著電子封裝向高性能、低成

26、本、低密度和集成高性能、低成本、低密度和集成化方向化方向發(fā)展，對發(fā)展，對金屬封裝材料金屬封裝材料的要求越來越高，金屬的要求越來越高，金屬基復合材料將發(fā)揮著越來越重要的作用，因此，基復合材料將發(fā)揮著越來越重要的作用，因此，金屬金屬基復合材料的研究和使用基復合材料的研究和使用將是今后的將是今后的重點和熱點之一重點和熱點之一。 3.2.2 塑料封裝塑料封裝(P) 1. 塑料封裝的概念和特點塑料封裝的概念和特點 塑料封裝塑料封裝是指采用是指采用環(huán)氧樹脂、塑料、硅樹脂等環(huán)氧樹脂、塑料、硅樹脂等有機樹脂材料有機樹脂材料覆蓋在覆蓋在半導體器件或電路芯片上半導體器件或電路芯片上，經(jīng)過經(jīng)過加熱固化完成封裝，使其

27、與外界隔絕加熱固化完成封裝，使其與外界隔絕。一般。一般認為它是非氣密性封裝。認為它是非氣密性封裝。 目前，塑料封裝產(chǎn)品約占目前，塑料封裝產(chǎn)品約占IC封裝市場的封裝市場的95%，并且可靠性不斷提高，在并且可靠性不斷提高，在3GHz以下的工程中大量以下的工程中大量使用。使用。 塑料封裝的主要塑料封裝的主要特點特點：工藝簡單、成本低廉、工藝簡單、成本低廉、便于自動化大生產(chǎn)。便于自動化大生產(chǎn)。 2. 塑料封裝材料塑料封裝材料 標準的塑料封裝標準的塑料封裝材料主要有：材料主要有：70%的填充料的填充料（主要是二氧化硅）、（主要是二氧化硅）、18%環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂、固化劑固化劑、耦合劑、脫模劑、阻燃劑和著

28、色劑耦合劑、脫模劑、阻燃劑和著色劑等。等。 上述各種配料成分應(yīng)用與哪些因素有關(guān)：上述各種配料成分應(yīng)用與哪些因素有關(guān)： (1)取決于應(yīng)用中的取決于應(yīng)用中的熱膨脹系數(shù)、介電常數(shù)、密封熱膨脹系數(shù)、介電常數(shù)、密封性、吸濕性、強韌性性、吸濕性、強韌性等參數(shù)的要求等參數(shù)的要求 (2)提高強度、降低價格提高強度、降低價格等因素。等因素。3. 塑料封裝的工藝流程塑料封裝的工藝流程 塑料封裝若無特別的說明，都是指塑料封裝若無特別的說明，都是指轉(zhuǎn)移成型封轉(zhuǎn)移成型封裝裝。具體的工藝流程具體的工藝流程包括：包括： 硅片減薄、切片、芯片貼裝、引線鍵合、轉(zhuǎn)移成硅片減薄、切片、芯片貼裝、引線鍵合、轉(zhuǎn)移成型、后固化、去飛邊毛

29、刺、上焊錫、切筋打彎、型、后固化、去飛邊毛刺、上焊錫、切筋打彎、打碼等多道工序。打碼等多道工序。 有時也將工序分成有時也將工序分成前后道兩部分前后道兩部分，塑料包封前，塑料包封前的工藝步驟稱為的工藝步驟稱為裝配或前道工序裝配或前道工序；塑料包封后的；塑料包封后的工藝步驟稱為工藝步驟稱為后道工序后道工序。 典型的塑料封裝工藝流程典型的塑料封裝工藝流程4. 覆蓋樹脂的方法覆蓋樹脂的方法 (1)涂布法涂布法 用毛筆或毛刷等蘸取環(huán)氧樹脂或硅脂，直接在用毛筆或毛刷等蘸取環(huán)氧樹脂或硅脂，直接在在半導體芯片及片式元件上涂布，經(jīng)加熱固化完在半導體芯片及片式元件上涂布，經(jīng)加熱固化完成封裝。成封裝。 (2)滴灌法

30、滴灌法 用注射器及布液器將粘度比較低的環(huán)氧樹脂、用注射器及布液器將粘度比較低的環(huán)氧樹脂、硅樹脂等液態(tài)樹脂滴灌在微互聯(lián)于布線板上的半硅樹脂等液態(tài)樹脂滴灌在微互聯(lián)于布線板上的半導體芯片上，經(jīng)加熱固化完成封裝。導體芯片上，經(jīng)加熱固化完成封裝。 (3)浸泡法浸泡法 將完成微互聯(lián)的半導體芯片或片式元件浸入裝將完成微互聯(lián)的半導體芯片或片式元件浸入裝滿環(huán)氧樹脂或酚樹脂液體的浴槽中，浸泡一定時滿環(huán)氧樹脂或酚樹脂液體的浴槽中，浸泡一定時間后向上提拉，經(jīng)加熱固化完成封裝。間后向上提拉，經(jīng)加熱固化完成封裝。 (4)注型法（模注法）注型法（模注法） 將完成微互聯(lián)的半導體芯片或片式元件置入比將完成微互聯(lián)的半導體芯片或片

31、式元件置入比其尺寸略大的模具或樹脂盒中，構(gòu)成模塊，在其其尺寸略大的模具或樹脂盒中，構(gòu)成模塊，在其中的間隙中注入環(huán)氧樹脂或酚樹脂等液態(tài)樹脂，中的間隙中注入環(huán)氧樹脂或酚樹脂等液態(tài)樹脂，經(jīng)加熱固化完成封裝。經(jīng)加熱固化完成封裝。 (5)流動浸泡法流動浸泡法 將完成微互聯(lián)的布線板在預加熱的狀態(tài)下，浸入裝將完成微互聯(lián)的布線板在預加熱的狀態(tài)下，浸入裝滿環(huán)氧樹脂與氧化硅粉末的混合粉體，并處于流動狀滿環(huán)氧樹脂與氧化硅粉末的混合粉體，并處于流動狀態(tài)的流動浴槽中，浸泡一定時間，待粉體附著達到一態(tài)的流動浴槽中，浸泡一定時間，待粉體附著達到一定厚度后，經(jīng)加熱固化完成封裝。定厚度后，經(jīng)加熱固化完成封裝。各種樹脂封裝方法的

32、特征對比各種樹脂封裝方法的特征對比5. 塑封成形的缺陷塑封成形的缺陷 所有的塑封產(chǎn)品無論是采用所有的塑封產(chǎn)品無論是采用先進的傳遞模注封先進的傳遞模注封裝裝還是采用還是采用傳統(tǒng)的單注塑封封裝傳統(tǒng)的單注塑封封裝，塑封成形，塑封成形缺陷缺陷總是普遍存在總是普遍存在的，而且是無法完全消除，成形缺的，而且是無法完全消除，成形缺陷主要有以下幾種：陷主要有以下幾種： (1)未填充；未填充；(2)氣孔氣孔/氣泡氣泡 ；(3)麻點麻點(表面多孔表面多孔)； (4) 沖絲；沖絲；(5)小島移動；小島移動； (6)開裂；開裂； (7)溢料；溢料； (8) 其他。其他。6. 塑料封裝的類型塑料封裝的類型 從工程應(yīng)用的

33、角度，可以將塑料封裝分為從工程應(yīng)用的角度，可以將塑料封裝分為引腳插入引腳插入型型、表面貼裝型表面貼裝型和和載帶自動焊載帶自動焊（TAB）型等幾類）型等幾類 目前，集成電路常用的塑料封裝有如下幾種類型：目前，集成電路常用的塑料封裝有如下幾種類型： (1)PDIP:塑料雙列直插封裝塑料雙列直插封裝(plastic double in-line package) (2)PLCC:塑封無引線芯片載體塑封無引線芯片載體(plastic leadless chip carrier) (3)PSOP:塑料小尺寸封裝塑料小尺寸封裝(plastic small-oultlined package) (4)PQF

34、P:四邊引腳扁平塑料封裝四邊引腳扁平塑料封裝(plastic quad flat packaging) (5)PPGA:塑封針柵陣列塑封針柵陣列(plastic pin grid array) (6)PBGA:塑料球柵陣列塑料球柵陣列(plastic ball grid array) (7)TBGA:載帶球柵陣列載帶球柵陣列(tape ball grid array)護。PDIPPLCCPSOPPQFP 3.2.3 陶瓷封裝陶瓷封裝 1. 陶瓷封裝概述陶瓷封裝概述 陶瓷封裝陶瓷封裝是指采用是指采用陶瓷陶瓷作為作為殼體或底座殼體或底座，芯片直，芯片直接或通過基板安裝在外殼或底座上的一種電子封裝接

35、或通過基板安裝在外殼或底座上的一種電子封裝形式。形式。 與金屬封裝一樣，陶瓷封裝也是一種與金屬封裝一樣，陶瓷封裝也是一種氣密性的密氣密性的密封封裝技術(shù)封封裝技術(shù)，但，但價格低于金屬封裝價格低于金屬封裝。封裝體通常采。封裝體通常采用的材料是用的材料是Al2O3、熱膨脹系數(shù)為：、熱膨脹系數(shù)為：6.7*10-6/0C. 我國在我國在80年代末期經(jīng)過科技攻關(guān)開發(fā)出第一代高年代末期經(jīng)過科技攻關(guān)開發(fā)出第一代高密度封裝產(chǎn)品，經(jīng)過近十年的發(fā)展，目前，陶瓷封密度封裝產(chǎn)品，經(jīng)過近十年的發(fā)展，目前，陶瓷封裝的主要企業(yè)有裝的主要企業(yè)有6家，年生產(chǎn)能力家，年生產(chǎn)能力大約大約1100萬只萬只，生產(chǎn)產(chǎn)品主要是各類生產(chǎn)產(chǎn)品主

36、要是各類集成電路封裝和多層基板集成電路封裝和多層基板等。等。 2. 陶瓷封裝的特點：陶瓷封裝的特點： (1)氣密性好，封裝體的可靠性高；氣密性好，封裝體的可靠性高； (2)具有優(yōu)秀的電性能，可實現(xiàn)多信號、地和電源層具有優(yōu)秀的電性能，可實現(xiàn)多信號、地和電源層結(jié)構(gòu)，并具有對復雜的器件進行一體化封裝的能力；結(jié)構(gòu)，并具有對復雜的器件進行一體化封裝的能力； (3)導熱性性能好，可降低封裝體熱耗散體積限制和導熱性性能好，可降低封裝體熱耗散體積限制和成本；成本； (4)燒結(jié)裝配時尺寸精度差、介電系數(shù)高，價格昂貴。燒結(jié)裝配時尺寸精度差、介電系數(shù)高，價格昂貴。 3. 陶瓷封裝的工藝流程：陶瓷封裝的工藝流程： 陶

37、瓷封裝的工藝分為兩個階段：陶瓷封裝的工藝分為兩個階段：封裝底座和形成封裝底座和形成封裝體封裝體。 (1)封裝底座工藝過程：封裝底座工藝過程： 瓷片底板成型瓷片底板成型-金屬化、電鍍形成電極金屬化、電鍍形成電極-瓷片疊瓷片疊層層-燒結(jié)。燒結(jié)。 (2)形成封裝體的工藝過程：形成封裝體的工藝過程： 粘片粘片-鍵合鍵合-加強固定加強固定-封蓋。封蓋。 4. 陶瓷封裝的類型陶瓷封裝的類型 陶瓷封裝的種類繁多，包括陶瓷封裝的種類繁多，包括金屬陶瓷封裝金屬陶瓷封裝和和一般陶瓷封裝一般陶瓷封裝兩大類，前者主要應(yīng)用于兩大類，前者主要應(yīng)用于各類同軸型和載帶型分立器件封裝各類同軸型和載帶型分立器件封裝、微波毫米波集

38、成電路封裝微波毫米波集成電路封裝；后者大量應(yīng)用于；后者大量應(yīng)用于各類集成電路封各類集成電路封裝裝中，其代表品種有：中，其代表品種有： (1)CDIP:陶瓷雙列直插封裝陶瓷雙列直插封裝(ceramic double in-line package) (2)LCC:塑封無引線芯片載體塑封無引線芯片載體(leadless chip carrier) (3)CQFP:四邊引腳扁平陶瓷封裝四邊引腳扁平陶瓷封裝(ceramic quad flat packaging) (4)CPGA:陶瓷針柵陣列陶瓷針柵陣列(ceramic pin grid array) (5)FC-CBGA:倒裝焊型陶瓷球柵陣列倒裝焊

39、型陶瓷球柵陣列(flip-chip ceramic ball grid array) (6)FC-CCGA:倒裝焊型陶瓷柱柵陣列倒裝焊型陶瓷柱柵陣列(flip-chip ceramic colum grid array) (7)C-CSP:陶瓷芯片封裝陶瓷芯片封裝(ceramic chip scale package) 3.3 3.3 按封裝的外形、尺寸、結(jié)構(gòu)分類按封裝的外形、尺寸、結(jié)構(gòu)分類 所謂按外形，主要是根據(jù)所謂按外形，主要是根據(jù)封裝接線端子的排布方式封裝接線端子的排布方式對其對其進行分類，可分進行分類，可分引腳插入型、表面貼裝型、載帶自動焊型引腳插入型、表面貼裝型、載帶自動焊型。類類型

40、型名稱名稱外形外形特特 征征材質(zhì)材質(zhì)引腳節(jié)距及并布置等引腳節(jié)距及并布置等縮寫縮寫中中 文文TABTAB型型TCPTCP帶帶 載載 封封 裝裝P P送帶、定位、鍵合自動送帶、定位、鍵合自動進行，進行， 效率高效率高細節(jié)距（細節(jié)距（8080100m100m）, ,便于便于 小型、薄型化小型、薄型化散熱性能較差散熱性能較差表表3-1 MOS LSI封裝的種類和特征封裝的種類和特征(P表示塑料，表示塑料，C表示陶瓷）表示陶瓷）MOS LSIMOS LSI封裝的種類和特征（表中，封裝的種類和特征（表中，P P表示塑料，表示塑料，C C表示陶瓷）表示陶瓷） 類型類型名名 稱稱外形外形特特 征征縮寫縮寫中中

41、 文文材質(zhì)材質(zhì)引腳節(jié)距及并布置等引腳節(jié)距及并布置等 引引腳腳插插入入型型SIPSIP單列直插式單列直插式封封 裝裝P P2.54mm(100mil)2.54mm(100mil)單方向引腳單方向引腳DIPDIP雙列直插式雙列直插式封封 裝裝P PC C2.54mm(100mil)2.54mm(100mil)ZIPZIPZ Z型引腳型引腳直插式封裝直插式封裝P P單方向引腳單方向引腳2.54mm(100mil)2.54mm(100mil)S-S-DIPDIP收縮雙列收縮雙列直插式封裝直插式封裝P P1.778mm(70mil)1.778mm(70mil)SK-SK-DIPDIP窄型雙列窄型雙列直插

42、式封裝直插式封裝C C P P2.54mm2.54mm寬度方向引腳節(jié)距為寬度方向引腳節(jié)距為 DIPDIP的的1/21/2PGAPGA針柵陣列針柵陣列插入式封裝插入式封裝C CP P2.54mm(100mil)2.54mm(100mil)類型類型名名 稱稱外形外形特特 征征縮寫縮寫中中 文文材質(zhì)材質(zhì)引腳節(jié)距及布置等引腳節(jié)距及布置等表表面面貼貼裝裝型型SOPSOP小外形塑料小外形塑料封封 裝裝P P1.27mm(50mil)1.27mm(50mil)22方向引腳方向引腳) )MSPMSP微型四方微型四方封封 裝裝P P1.27mm(50mil)1.27mm(50mil)1.016mm(40mil)1.016mm(40mil)1.27mm(50mil)1.27mm(50mil)QFPQFP四邊引線四邊引線 扁平扁平封裝（塑封）封裝（塑封）P P1.0mm1.0mm0.8mm0.8mm0.65mm(0.65mm(極限為極限為0.33mm)0