微電子封裝技術(shù)重點(diǎn)

第一章緒論一、微電子封裝技術(shù)的進(jìn)展特點(diǎn)和趨勢(shì)進(jìn)展特點(diǎn)：I/O引腳數(shù)進(jìn)展，引腳由四邊引出向面陣列進(jìn)展微電子封裝向外表安裝式封裝〔SMP〕進(jìn)展，以適合外表安裝技術(shù)〔SMT〕從陶瓷封裝向塑料封裝進(jìn)展IC芯片向先進(jìn)展后道封裝再進(jìn)展芯片轉(zhuǎn)移進(jìn)展趨勢(shì)：I/O引腳數(shù)將更多微電子封裝應(yīng)具有更高的電性能和熱性能微電子封裝將更輕、更薄、更小微電子封裝將更便于安裝、使用和返修微電子封裝的牢靠性會(huì)更高微電子封裝的性能價(jià)格比會(huì)跟高，而本錢卻更低，到達(dá)物美價(jià)廉二、微電子封裝技術(shù)的分級(jí)芯片互連級(jí)〔零級(jí)封裝、一級(jí)封裝〔多芯片組件、二級(jí)封裝〔PWB或卡〕三級(jí)封裝〔母板〕三、芯片粘接方式有哪幾種Au—Si合金共熔法Pb—Sn合金片焊接法導(dǎo)電膠粘接法有機(jī)樹(shù)脂基粘接法四、微電子封裝的功能1、電源安排2、信號(hào)安排3、散熱通道4、機(jī)械支撐5、環(huán)境保護(hù)其次章芯片互連技術(shù)一、引線鍵合的分類及特點(diǎn)1、熱壓焊壓悍時(shí)芯片與焊頭均要加熱，簡(jiǎn)潔使焊區(qū)和焊絲形成氧化層。同時(shí)，由于芯片加熱溫度高，壓焊時(shí)間一長(zhǎng)，簡(jiǎn)潔損害芯片，也簡(jiǎn)潔在高溫下形成異質(zhì)金屬影響器件的牢靠性和壽命2、超聲焊焊接強(qiáng)度高于熱壓焊，不需加熱可在常溫下進(jìn)展，因此對(duì)芯片性能無(wú)損害，可依據(jù)不同的需要隨時(shí)調(diào)整超聲鍵合能量，轉(zhuǎn)變鍵合條件3、金絲球焊操作便利敏捷，而且焊點(diǎn)結(jié)實(shí)，壓點(diǎn)面積大，又無(wú)方向性，故可實(shí)現(xiàn)微機(jī)掌握下的高速自動(dòng)化焊接二、金絲球焊的主要原理三、引線鍵合的主要材料AuAlSi—AlCu—AlCu—Si—Al等四、載帶自動(dòng)焊〔TAB〕技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)：TAB構(gòu)造輕、薄、短、小TABWB大為減小I/O引腳數(shù)TABWB的小得多TABIC芯片進(jìn)展篩選和測(cè)試，確保器件是優(yōu)質(zhì)芯片TABCu箔引線，導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能好，機(jī)械強(qiáng)度高TABWB高，可提高芯片牢靠性TAB使用標(biāo)準(zhǔn)化的卷軸長(zhǎng)帶，對(duì)芯片實(shí)行自動(dòng)化多點(diǎn)一次焊接，同時(shí)安裝和外引線焊接可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，從而提高電子產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)本錢應(yīng)用：TAB技術(shù)已不單能滿足高I/OIC芯片的互連需求，而且以作為聚酰亞胺〔PI〕—粘接劑—Cu箔三層軟引線載帶的柔性引線，成為廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)內(nèi)部和系統(tǒng)互連的最正確方式。此外，在各類先進(jìn)的微電子封裝，如BGA、CSP//3D封裝中，TAB技術(shù)都發(fā)揮著重要的作用五TAB技術(shù)的關(guān)鍵材料和關(guān)鍵技術(shù)TAB技術(shù)的關(guān)鍵材料包括基帶材料、Cu箔引線材料和芯片凸點(diǎn)金屬材料幾局部TAB的關(guān)鍵技術(shù)主要包括三個(gè)局部：一是芯片凸點(diǎn)的制作技術(shù)，二是TAB載帶的制作技術(shù)，三是載帶引線與芯片凸點(diǎn)的內(nèi)引線焊接技術(shù)和載帶外引線的焊接技術(shù)六TAB載帶引線的焊接技術(shù)TAB的內(nèi)引線焊接技術(shù)1焊接過(guò)程對(duì)位焊接抬起芯片傳送2、焊接條件主要有焊接溫度、焊接壓力和焊接時(shí)間確定3、焊接后的保護(hù)其方法是涂覆薄薄的一層環(huán)氧樹(shù)脂TAB的外引線焊接技術(shù)供片沖壓和焊接回位七、倒裝焊〔FCB〕技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：FCB的互連線格外短，互連產(chǎn)生的雜散電容、互連電阻和互連電感均比WBTAB小得多，更有用于高頻、高速的電子產(chǎn)品應(yīng)用FCB芯片安裝互連占的基板面積小，因而芯片安裝密度高FCBI//OLSI、VLSI芯片使用缺點(diǎn)芯片面朝下安裝互連，給工藝操作帶來(lái)肯定難度，焊點(diǎn)檢查困難在芯片焊區(qū)一般要制作凸點(diǎn)，增加了芯片的制作工藝流程和本錢倒裝焊同各材料間的匹配所產(chǎn)生的應(yīng)力問(wèn)題也需要很好的解決八、FCB的特點(diǎn)及應(yīng)用I/O數(shù)和較低的本錢，以及可直接貼裝HIC,PWB板,MCM等優(yōu)越性九、芯片凸點(diǎn)的制作工藝主要有蒸發(fā)/濺射發(fā)、電鍍法、化學(xué)鍍法、機(jī)械打球法、激光法、置球和模板印刷法、移置法、疊層制作法和柔性凸點(diǎn)制作法等十、UBM的含義、構(gòu)造和材料UBM：芯片凸點(diǎn)下多層金屬化構(gòu)造：粘附層—阻擋層—導(dǎo)電層材料：粘附層：Cr,Ti,Ni 阻擋層：Pt,W,Pd,Mo,Cu,Ni作用防止上面的凸點(diǎn)金屬越過(guò)薄薄的粘附層與Al焊區(qū)形成脆性的中間金屬化合物導(dǎo)電層：Au,Cu,Ni,Pb—Sn,In等FCB技術(shù)的牢靠性1FCB的牢靠性2、C4技術(shù)的牢靠性3FCB的牢靠性4FCB的牢靠性5FCB的牢靠性十二、C4技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)1、C4除了具有一般凸點(diǎn)芯片F(xiàn)CB扭曲等2、C4的芯片凸點(diǎn)使用高熔點(diǎn)的焊料，倒裝焊再流時(shí)，C4凸點(diǎn)不變形3Pb—Sn焊料熔化再流時(shí)較高的外表張力會(huì)產(chǎn)生“自對(duì)準(zhǔn)”效果，這就使對(duì)C4芯片倒裝焊時(shí)的對(duì)準(zhǔn)精度要求大為寬松十三、底沖膠的作用1、可以保護(hù)芯片免受環(huán)境如濕氣、離子等污染，利于芯片在惡劣的環(huán)境下正常工作2、使芯片耐受機(jī)械振動(dòng)和沖擊3、削減芯片與基板間的熱膨脹失配的影響，即可減小芯片凸點(diǎn)連接外地應(yīng)力和應(yīng)變4、避開(kāi)芯片中心和四角的凸點(diǎn)連接處的應(yīng)力和應(yīng)變過(guò)于集中十四、各向同性、異性導(dǎo)電膠的互連原理同性導(dǎo)電膠：ACAICACA固化，這樣，導(dǎo)電粒子擠壓在凸點(diǎn)與焊區(qū)之間，使上下接觸導(dǎo)電，而在XY平面?zhèn)€方向上導(dǎo)電粒子不連續(xù)，故不導(dǎo)電第三章插裝元器件的封裝技術(shù)一、插裝元器件的分類按外形構(gòu)造分：圓柱形外殼封裝TO、矩形單列直插式封裝SIP〕雙列直插式封裝DIP〕針珊陣列封裝按材料分：金屬封裝、陶瓷封裝和塑料封裝二、DIP的封裝工藝流程生瓷料制備——流延制膜——沖片、沖腔——沖孔，并填充金屬化——金屬化印刷——疊片、層壓——熱切——側(cè)NiNi-Au——外殼檢漏、電測(cè)試——IC芯片安裝——引線鍵合——IC芯片檢測(cè)——封蓋——檢漏——成品測(cè)試——打印、包裝三、PGA的特點(diǎn)1、PGA的針引腳是呈珊陣排列的，I/O數(shù)可高達(dá)數(shù)百乃至上千個(gè)2、PGA是氣密封的，所以牢靠性高3、制作工藝簡(jiǎn)單、本錢高四、金屬外殼的主要原理工藝第四章外表安裝元器件的封裝技術(shù)一、SMD的優(yōu)勢(shì)與缺乏優(yōu)勢(shì)1、SMD的體積小、重量輕，所占基板的面積小，因而組裝密度高2、SOP/PLCCDIP相比，具有優(yōu)異的電性能3、適合自動(dòng)化生產(chǎn)4、降低生產(chǎn)本錢5、能提高牢靠性6、更有利于環(huán)境保護(hù)缺乏1、元器件安裝密度高，PWB上的功率密度高，簡(jiǎn)潔產(chǎn)生散熱問(wèn)題2、SMDPWBCTE不全都導(dǎo)致焊點(diǎn)處的裂紋以致開(kāi)裂問(wèn)題3、塑料件普遍存在吸潮問(wèn)題二、SMD的分類SOT形按封裝材料：玻璃二極管封裝、塑料封裝、陶瓷封裝三、IC小外形封裝〔SOP〕技術(shù)四、塑料有引腳片式載體〔PLCC〕封裝技術(shù)五、陶瓷無(wú)引腳片式載體〔LCCC〕封裝技術(shù)六、四邊引腳扁平封裝〔QFP)技術(shù)七、塑料封裝吸潮的危害八、塑料封裝吸潮開(kāi)裂的機(jī)理塑封開(kāi)裂過(guò)程分為水汽吸取聚蓄期、水汽蒸發(fā)膨脹期和開(kāi)裂萌生擴(kuò)張期九、塑料封裝吸潮問(wèn)題開(kāi)裂的對(duì)策1、從封裝構(gòu)造上的改進(jìn)增加抗開(kāi)裂的力量2、對(duì)塑封器件進(jìn)展適宜的烘烤是防止焊接時(shí)開(kāi)裂的有效措施3、適宜的包裝和良好的貯存條件是掌握塑封器件吸潮的必要手段第五章BGA和CSP的封裝技術(shù)一、BGACSP封裝技術(shù)的特點(diǎn)BGA：1、失效率低2、BGA1.27mm0.8mmSMT工藝設(shè)備3、提高了封裝密度，改進(jìn)了器件引腳數(shù)和本體尺寸的比例4、由于引腳是焊球，可明顯改善共面性，大大的削減了共面失效5、BGAQFP那樣存在引腳易變形問(wèn)題6、BGA引腳很短，使信號(hào)路徑短，減小了引腳電感和電容，改善了電性能7、焊球熔化時(shí)的外表張力具有明顯的“自對(duì)準(zhǔn)”效應(yīng)，從而可大為削減安裝、焊接的失效率8、BGA有利于散熱9、BGAMCMMCM的高密度、高性能CSP1、體積小2、可容納的引腳最多3、電性能良好4、散熱性能優(yōu)良二、PBGA的封裝技術(shù)三、焊球連接缺陷1、橋連2、連接不充分3、空洞4、斷開(kāi)5、浸潤(rùn)性差6、形成焊料小球7、誤對(duì)準(zhǔn)四、PBGA安裝件的焊點(diǎn)牢靠性試驗(yàn)1、熱應(yīng)力2、機(jī)械應(yīng)力三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)四點(diǎn)扭曲試驗(yàn)振動(dòng)試驗(yàn)第六章多芯片組件〔MCM〕一、MCM的概念、分類與特性MCM原則上應(yīng)具備以下條件4層以上的導(dǎo)體布線層封裝效率〔芯片面積/基板面積〕大于20%封裝殼體通常應(yīng)有100個(gè)以上的I/O引腳從組裝角度動(dòng)身，將MCM定義為：兩個(gè)或更多的集成電路裸芯片電連接與共用電路基板上，并利用它實(shí)現(xiàn)芯片間互連的組件MCM可分為五大類：1、MCM—LMCM2、MCM—C，厚膜或陶瓷多層布線基板制成的MCM3、MCM—DMCMMCMMCM的特性1、高速性能2、高密度性能3、高散熱性能4、低本錢性能二、MCM的組裝技術(shù)第七章一、對(duì)基板材料的要求1、電性能，高的電絕緣電阻，低的、全都的介電常數(shù)2、熱性能，熱穩(wěn)定性好，熱導(dǎo)電率高，各種材料熱膨脹系數(shù)相近3、機(jī)械性能，孔隙度低，平坦性好，強(qiáng)度較高，彎度小4、化學(xué)性能，化學(xué)穩(wěn)定性好，制作電阻或?qū)w相容性好二、基板材料有哪幾類1、氧化鋁2、氮化鋁3、有機(jī)多層基板材料4、共燒陶瓷基板材料5、硅基板材料6、金剛石三、低溫共燒基板的制作技術(shù)混料——球磨——流延成膜——沖片、沖腔——檢查、排序、對(duì)準(zhǔn)——壓層——切割成單體——排膠——燒結(jié)——測(cè)試——印刷頂層電阻或?qū)w——燒結(jié)——測(cè)試、組裝四、印制板的制作工藝第八章一、DCA的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1、DCAFC是“封裝”家族中最小的封裝，實(shí)際上是近于無(wú)封裝2、高I/O數(shù)的器件不得不承受面陣凸點(diǎn)排列的FC。而且，焊料凸點(diǎn)還有自對(duì)準(zhǔn)效果，可在細(xì)小節(jié)距下實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量FCB3、FCFCB的組件牢靠性更高4、FCWBFC的電感格外低5、由于FC可直接在圓片上加工完成“封裝FCB材料，從而降低了生產(chǎn)本錢6、FCFCB后可以在芯片反面直接加散熱片，因此可以提高芯片的散熱性能缺點(diǎn)1I/O引腳的FC，要對(duì)其進(jìn)展篩選及測(cè)試一到達(dá)優(yōu)質(zhì)芯片〔KGD〕