電子科大微電子工藝(第十章)裝配與封裝

第十章裝配與封裝10.1引言裝配與封裝將芯片在框架或基板上進(jìn)行布置、固定及連接，通過(guò)腔體或者可塑性絕緣介質(zhì)對(duì)芯片進(jìn)行支撐、保護(hù)，用微細(xì)連接技術(shù)構(gòu)成連接內(nèi)部芯片和外部電子系統(tǒng)的一個(gè)物理結(jié)構(gòu)。保護(hù)芯片，避免由環(huán)境和傳遞引起損壞為信號(hào)的輸入和輸出提供互連芯片的物理支撐散熱硅片測(cè)試和揀選引線(xiàn)鍵合分片塑料封裝最終封裝與測(cè)試貼片一、傳統(tǒng)裝配與封裝二、封裝技術(shù)發(fā)展歷程三、封裝的分類(lèi)結(jié)構(gòu)二維與三維引腳插入型與表面貼裝型單邊、雙邊、四邊與底部引腳微電子封裝材料金屬封裝陶瓷封裝塑料封裝性能氣密性封裝非氣密性封裝金屬、陶瓷、玻璃塑料、陶瓷1、器件與電路板連接方式

微電子封裝分類(lèi)方式

引腳插入型（PTH）

晶體管外形TO

單列直插式封裝SIP雙列直插式封裝DIP

S-DIP

SK-DIP

針柵陣列插入式封裝PGA1、器件與電路板連接方式（續(xù)）

微電子封裝分類(lèi)方式

表面貼裝型（SMT）

小外形封裝SOP無(wú)引線(xiàn)陶瓷封裝芯片載體LCCC球柵陣列封裝BGA塑料無(wú)引線(xiàn)芯片載體PLCC小外形晶體管SOT四邊引線(xiàn)扁平封裝QFP芯片尺寸大小封裝CSP玻璃（陶瓷）扁平封裝FPG2、封裝引腳分布形態(tài)

微電子封裝分類(lèi)方式

單邊引腳

單列直插式封裝SIP晶體管外形TOZ型引腳直插式封裝ZIP2、封裝引腳分布形態(tài)（續(xù)）

微電子封裝分類(lèi)方式

雙邊引腳

雙列直插式封裝DIP小外形晶體管SOT小外形封裝SOP2、封裝引腳分布形態(tài)（續(xù)）

微電子封裝分類(lèi)方式

四邊引腳

四邊引線(xiàn)扁平封裝QFP塑料無(wú)引線(xiàn)芯片載體PLCC無(wú)引線(xiàn)陶瓷封裝芯片載體LCCC2、封裝引腳分布形態(tài)（續(xù)）

微電子封裝分類(lèi)方式

底部引腳

針柵陣列插入式封裝PGA球柵陣列封裝BGA3、封裝平面和立體形式

微電子封裝分類(lèi)方式

二維（2D）封裝單芯片封裝多芯片封裝3、封裝平面和立體形式（續(xù)）

微電子封裝分類(lèi)方式

三維（3D）封裝封裝疊層POP芯片疊層COC引線(xiàn)鍵合芯片疊層倒裝芯片疊層硅通孔芯片疊層硅圓片疊層WOW3、封裝平面和立體形式（續(xù)）

微電子封裝分類(lèi)方式

三維（3D）封裝（續(xù)）硅圓片疊層WOW在硅圓片中制作通孔，由通孔導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)層間連接。疊層后劃片，形成小疊塊，通過(guò)小疊塊側(cè)面布線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)層間連接。4、封裝的氣密性

微電子封裝分類(lèi)方式

氣密性封裝

金屬封裝無(wú)引線(xiàn)陶瓷封裝芯片載體LCCC陶瓷封裝陶瓷雙列直插式封裝CDIP陶瓷四邊引線(xiàn)扁平封裝CQFP陶瓷針柵陣列插入式封裝CPGA4、封裝的氣密性（續(xù)）

微電子封裝分類(lèi)方式

非氣密性（塑料）封裝

雙列直插式封裝DIP小外形封裝SOP塑料無(wú)引線(xiàn)芯片載體PLCC塑料四邊引線(xiàn)扁平封裝PQFP塑料焊球陣列封裝PBGA四、封裝層次第一級(jí)封裝:IC封裝在印刷電路板上固定的金屬管腳管腳第二級(jí)封裝:印刷電路板裝配

管腳插入孔中，然后在PCB背面焊接表面貼裝芯片被焊在PCB的銅焊點(diǎn)上邊緣連接電極插入主系統(tǒng)最終產(chǎn)品裝配:電路板到系統(tǒng)中的最終裝配PCB組件主電子組件板電極五、封裝產(chǎn)業(yè)概況2012年國(guó)內(nèi)十大封裝測(cè)試企業(yè)

排名企業(yè)名稱(chēng)企業(yè)性質(zhì)銷(xiāo)售額（億元）1英特爾產(chǎn)品（成都）有限公司外資（美國(guó)）188.42江蘇長(zhǎng)電科技股份有限公司中資66.53飛思卡爾半導(dǎo)體（中國(guó)）有限公司外資（美國(guó)）64.94威訊聯(lián)合半導(dǎo)體（北京）有限公司外資（美國(guó)）455南通富士通微電子股份有限公司中日合資（中方掌握控股權(quán)）41.36海太半導(dǎo)體（無(wú)錫）有限公司中韓合資（中方掌握控股權(quán)）33.97上海松下半導(dǎo)體有限公司中日合資33.78三星電子（蘇州）半導(dǎo)體有限公司外資（韓國(guó)）23.79瑞薩半導(dǎo)體（北京）有限公司外資（日本）23.210英飛凌科技（無(wú)錫）有限公司外資（德國(guó)）2310.2傳統(tǒng)裝配一、背面減薄轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)稈轉(zhuǎn)動(dòng)卡盤(pán)上的硅片向下施加壓力板僅在硅片轉(zhuǎn)換角度過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)硅片減薄到200~500μm的厚度；薄硅片更容易劃片；薄硅片降低熱阻，利于散熱；減少裝配的熱應(yīng)力；減小芯片尺寸，降低IC重量；背面減薄后，有時(shí)會(huì)背注入，在背面再淀積金屬。減薄到5um的硅片二、分片硅片鋸和被劃硅片Wafer臺(tái)鋸刃三、裝架裝片用的典型引線(xiàn)框架芯片引線(xiàn)引線(xiàn)框架塑料DIP環(huán)氧樹(shù)脂粘貼：散熱加銀粉的導(dǎo)熱樹(shù)脂共晶焊粘貼：散熱更好玻璃焊料粘貼：密封好四、引線(xiàn)鍵合從芯片壓焊點(diǎn)引線(xiàn)框架的鍵合壓模混合物引線(xiàn)框架壓點(diǎn)Die鍵合的引線(xiàn)管腳尖

芯片表面的壓點(diǎn)和引線(xiàn)框架上或基座上的電極內(nèi)端電連接的方法。熱壓鍵合超聲鍵合熱超聲球鍵合幾種常用鍵合引線(xiàn)特性比較PostDevice在測(cè)試中的芯片鉤樣品卡引線(xiàn)鍵合質(zhì)量測(cè)試：目檢和拉力測(cè)試。10.3先進(jìn)的裝配與封裝倒裝芯片---Flipchip球柵陣列---Ballgridarray(BGA)板上芯片---Chiponboard(COB)卷帶式自動(dòng)鍵合Tapeautomatedbonding(TAB)多芯片模塊---Multichipmodules(MCM)芯片尺寸封裝---Chipscalepackaging(CSP)圓片級(jí)封裝---Wafer-levelpackaging一、倒裝芯片壓點(diǎn)上的焊料凸點(diǎn)硅芯片襯底連接管腳金屬互連通孔芯片的有源面面向基座的粘貼封裝技術(shù)。

優(yōu)點(diǎn)：芯片器件到基座之間路徑最短，適用于高速信號(hào)電連接；不使用引線(xiàn)框架或塑料管殼，重量輕和外型尺寸小。焊料凸點(diǎn)工藝－C4（可調(diào)整芯片支撐的工藝，Controlledcollapsechipcarrier）二、球柵陣列

由陶瓷或塑料基座構(gòu)成，基座具有焊料球面陣列，使用倒裝芯片C4或引線(xiàn)鍵合技術(shù)將硅芯片粘附到基座的頂部。高密度的BGA封裝具有多達(dá)2400個(gè)管腳，焊球間距20mil。蓋線(xiàn)

襯底金屬通孔焊球芯片壓點(diǎn)環(huán)氧樹(shù)脂熱通孔三、板上芯片環(huán)氧樹(shù)脂Epoxy覆蓋芯片IC芯片印刷電路板四、卷帶式自動(dòng)鍵合聚合物帶