微电子器件封装第1章
1.2.4 微电子封装和互连接的等级
☻0级封装互连接：半导体芯片内部的互连接； ☻1级封装：密闭封装，就是将芯片密封，封装成为电
子集成电路块； ☻1.5级封装：多芯片和圆晶级混合集成电路的装配； ☻2级封装：印刷电路板的封装和装配； ☻3级封装：插件接口、主板及组件之间的互连接； ☻4级封装：微电子系统的布线和互连接。
♣ 非本Si征半Si 导体Si ： Si Si
Si Si Si Si Si
N型半导体，指硅掺杂了第VA族的元素P、As、Sb等； P型半导体, 指硅掺杂了第III族的元素B、In等；
♣ 化合物半导体：
二元：砷化镓（GaAs），锑化铟（InSb）； 三元： GaAsP、 AlGaAs； 四元： AlGaAsP
微电子器件封装第1章
课外阅读书籍
1. (美)查尔斯A.哈珀|译者:沈卓身//贾松良.《 电子封装材料与工 艺》,化学工业出版社, 2006年第1版
2. (美国)C.A.哈珀编//贾松良.《 电子组装制造:芯片·电路板·封 装及元器件(精装)》,科学出版社, 2005年第1版
3. 田民波编.《 电子封装工程》, 清华大学出版社, 2003年第1版 4. 中国电子学会生产技术学分会丛书编委会组 编.《 微电子封
微电子器件封装-第1章
2020/11/14
微电子器件封装第1章
▪ Wafer
Single IC
Package
Packaging & AssemblyAssiesmblythe Bridge Between IC and System！
微电子器件封装第1章
一、课程性质与任务
本课程为材料专业本科学生的一门必 修课，涉及静态和动态两方面，即电子封 装材料的种类、性质和功能，以及电子封 装工艺的设计、控制等技术。通过本课程 的学习，初步地掌握电子封装的一些基本 理论和工艺，为绿色电子材料的设计、加 工及应用打下良好的基础。
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1.2 微电子基础
1.2.1 微电子技术的发展史
微电子技术是以集成电路为核心的电子技术，在19世纪末无 线电发明之后，在电子元器件小型化、微型化的过程中发展起 来的一门重要学科。
◆ 20世纪初：真空电子管（通讯、测量、自动控制等）
◆ 20世纪40年代：晶体管（1947年）
--微电子工业实现革命化，开创了微电子技术新纪元。
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二、内容提要
《微电子器件封装-封装材料与封装技术》从
封装用的材料着手，较详细地介绍了微电子 器件封装用的各类材料，包括高分子材料、 陶瓷材料、金属焊接材料、密封材料及黏合 剂等材料，阐述了半导体芯片、集成电路器 件等的封装制造工艺，讲述了微电子器件封 装的电子学和热力学设计的基础理论。
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三、课程内容
▪ 微电子器件封装 概述
▪ 封装的电设计 ▪ 封装的热控制 ▪ 陶瓷封装材料 ▪ 聚合物材料封装
▪ 引线框架材料 ▪ 金属焊接材料 ▪ 高分子环氧树脂 ▪ IC芯片贴装与引
线键合
▪ 可靠性设计
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四、课程基本要求
熟练掌握电子封装用的五大材料： 高分子材料、陶瓷材料、金属焊接材料、 密封材料及黏合剂的性质和功能；掌握 半导体芯片、集成电路器件等的封装制 造工艺；理解微电子器件封装的电子学 和热力学设计的基础理论。
装技术》,中国科学技术大学出版社, 20其中考试占70%；平时作
业、提问、考勤占30%。
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第一章 微电子器件封装概述
什么是封装？ 所谓“封装”是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打
包。
1.1 微电子封装的意义及作用
（为什么需要进行封装？） § 封装为半导体提供环境的保护； § 封装为半导体提供机械支撑； § 封装为半导体所产生的热量提供一种耗散途径； § 封装为半导体提供与下一级封装的互连；
☻与电子管相比：体积小、重量轻、功耗低、寿命长
◆ 20世纪60年代：集成电路
SSI ---→ MSI ---→ LSI --- → ULSI ---→ GSI…….
(4个晶体管) …….
（超大型集成）（十亿级集成） 微电子器件封装第1章
微电子技术的发展演变
电子管(1904)
晶体管(1947)
大规模/超大规模 集成电路(1970’s)
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Si Si Si Si Si
半导体分类 Si Si Si Si Si
Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si
♣ 本征Si 半导Si 体S：i 纯硅Si （SSii）、锗（SiGe）Si 等S；i Si Si
掺杂：S向i 本S征i 半S导i 体p中加入S不i 同元素或S杂i 质而Si制造Si自由BB电- +子的Si 方法；被掺杂的半导体称为非本征半导体。
中/小规模集成电路 (19微5电0子’器s件)封装第1章
■真空管---------第一代微电子器件 ■晶体管---------第二代微电子器件 ■中小规模集成电路---------第三代微电子器件 ■大规模集成电路---------第四代微电子器件 ■超大规模集成电路---------第五代微电子器件 ……
微电子器件封装第1章
图中•代表电子，Ev称为价带 顶，它是价带电子的最高能 量。在一定温度下，价电子 有可能依靠热激发，获得能 量脱离共价键，在晶体中自 由运动，成为准自由电子。 它们也就是能带图中导带上 的电子。脱离共价键所需的 最小能量就是禁带宽度Eg， Ec称为导带底，它是导带电 子的最低能量。 本征激发：价带电子激发成 为导带电子的过程。
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1.2.3 微电子元件
（1）P-N结二极管 P-N结：将P型和N型的半导体材料连接在一起，就可以 形成P-N结。
微电子器件封装第1章
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微电子器件封装第1章
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（2）金属氧化物半导体场效应三极管（MOSFET）
源极
栅极
漏极
衬底
典型的MOSFET(MOS)结构示意图
SOC（System On Chip）：将系统所有的器件集成到 一个单一的芯片上，实现电子产品的极小型化和高性能。
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1.2.2 半导体理论
材料
绝缘体 化合物，如塑料等
半导体
单质：硅（Si）、锗（Ge） 化合物：砷化镓（GaAs）
导体 良的导体：银、铜、金、铝等
(a)
(b)
(c)
空带 满带