微电子材料与制程
Figure 20.8
玻璃焊料粘贴
• 玻璃胶粘法是仅适用于陶瓷封装的低成本芯片 粘结技术,是以盖印﹑网印﹑或点胶的方法将 填有银的玻璃胶涂于基板的芯片座上,放置妥 当IC芯片后再加热除去胶中的有机成分,并使 玻璃熔融接合. • 玻璃胶粘结法可以得到无孔洞 ﹑热稳定性优 良,低残余应力与低湿气含量的接合,但在粘结 热处理过程中,冷却温度需谨慎控制以防接合 破裂;胶中的有机成分也需完全除去,否则将有 害封装的结构稳定与可靠度
•分片
•装架
•引线键合
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背面减薄
• 最终装配的第一步操作是背面减薄。在前端制 造过程中，为了使破损降到最小，大直径硅片 相应厚些（ 300mm 的硅片是 775µm 厚）。然 而硅片在装配开始前必须减薄。通常被减薄到 200 ～ 500µ m 的厚度。较薄的硅片更容易划成 小芯片并改善散热，也有益于在装配中减少热 应力。 • 使用全自动化机械进行背面减薄（见下图）。 背面减薄被精细的控制，使引入到硅片的应力 降到最低。在某些情况下，背面减薄后，在背 面在淀积金属，用于改善到底座的导电率以及 芯片共晶焊。
尺寸/重量/外形
材料
成本
装配
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封装技术简介
最终装配由要求粘贴芯片到集成电路底座上的操作构 成。由于制造的大部分成本已经花在芯片上。因此在最 终装配过程中成品率是至关重要的。在 20世纪 90年代后 期，所有集成电路装配中估计有 95 ％采用了传统的最终 装配，并由下面4步构成：
•背面减薄
为在印刷电路板上 固定的金属管脚
电极 管脚 管脚插入 孔中然后 在 PCB 背面焊接
第二级封装 印刷电路板装配
表面贴装 芯片被焊 在 PCB的 铜焊点上.
边缘连接电极插入主系统 PCB组件
最终产品装配： 电路板装到系统 中的最终装配
主电子组件板
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封装的分类
按照封装中组合的IC 芯片数目
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背面减薄示意图
向下施加力
转动和摆动秆
转动卡盘上 的硅片 板仅在硅片转换 角度过程中转动
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Figure 20.4
硅片锯和被划硅片
硅片 台
锯刃
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Figure 20.5
装片用的典型的引线框架
引线框架 引线 芯片
塑料 DIP
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Figure 20.6
微电子材料与制程
传统装配与封装
硅片测试和拣选
分片
贴片
引线键合
塑料封装
最终封装与测试
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Figure 20.1
集成电路封装的目的
1. 保护芯片以免由环境 和传递引起损坏；
2. 为芯片的信号输入和 输出提供互连； 3. 芯片的物理支撑； 4. 散热
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集成电路封装层次
第一级封装： IC 封装
传统装配与封装
硅片测试和拣选
分片
贴片
引线键合
塑料封装
最终封装与测试
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Figure 20.1
芯片粘结
• 1 共晶焊粘贴 • 2 玻璃焊料粘贴 • 3 高分子胶粘结法(环氧树脂粘 贴)
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共晶焊粘贴
共晶定义使它的熔点降至最低的熔态混合。然后用合
金方法将金粘接到基座上，基座通常是引线框架或是陶瓷
电子封装技术 指导老师：李文石 13机械 1317418061 徐镒嘉
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引 言
• 在制造工艺完成时，通过电测试的硅片准备进行单个芯片 的装配和封装。这些在最终装配和封装中进行，被称为集 成电路制造过程的后道工序。 • 最终装配和封装在集成电路后道工序是两个截然不同过程 ，每个都有它特殊的工艺和工具。在传统工艺中，集成电 路最终装配从硅片上分离出每个好的芯片并将芯片粘贴在 金属引线框架或管壳上，用细线将芯片表面的金属压点和 提供芯片电通路的引线框架内端互连起来，最终装配后， 集成电路是将芯片封装在一个保护管壳内。 • 现在最常用的封装是塑料包封芯片，这种塑料包封提供 环境保护并形成更高级装配连接的管脚。另外还有陶瓷 封装等
• 单芯片封装 • 多芯片封装(多芯片模块封装) • 塑料封装 • 陶瓷封装
密封的材料区分
按照器件与电路 板接合方式
引脚插入型(PTH)
表面粘着型(SMT)
微电子材料与制程
微电子材料与制程
以引脚分布形态区分:典型 IC 封装形式
双列直插封装
(DIP)
单列直插封装
(SIP)
薄小型封装
(TSOP)
四边形扁平封装
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传统装配与封装
硅片测试和拣选
分片
贴片
引线键合
塑料封装
最终封装与测试
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Figure 20.1
互连技术
(QFP) 微电子材料与制程
塑料电极芯片载体
(PLCC)
Figure 20.2
无管脚芯片载体
(LCC)
关于集成电路封装形式
性能 RC 时间延迟 输入/输出 (I/O)的个数 压焊和粘贴 信号上升时间 频率响应 开关瞬态 热 芯片尺寸 管壳尺寸 压点尺寸和间距 管壳引线尺寸和间距 衬底载体压点尺寸和间距 散热设计 芯片基座 (塑料、陶瓷或金属) 载体 (有机物、陶瓷) 热膨胀失配 引线金属化 集成到现有工艺 管壳材料 成品率 芯片粘贴方式 封装粘贴 (通过孔、表面贴装或凸点) 散热装配 包封
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环氧树脂粘贴
•环氧树脂粘贴是将芯片粘贴到引线框架或基座上最常用的方法。 环氧树脂被滴在引线框架或基座的中心，芯片贴片工具将芯片背 面放在环氧树脂上（见下图）。接下来是加热循制程
焊接粘结法
• 焊接粘结法式另一种利用合金反应进行芯片粘结的方法，能形成热传导 性能优良的粘结为其主要群殴点。焊接粘结法必须在热氮气遮护的环境 中进行以防止焊锡氧化及空洞的形成。 • 常见的焊料有金-硅、金-锡、金-锗等硬质合金与铅-锡等软质合金。
基座（ 90 ％以上的 Al2O3 ）。典型地，基座有一个金或银
的金属化表面。当加热到420℃约6秒钟时芯片和框架之间
形成共晶合金互连。
共晶贴片提供了良好的热通路和机械强渡。对于双极 集成电路共晶焊粘贴技术更普遍。
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Au-Si 共晶贴片
金/硅共晶 合金
Silicon Gold film Al2O3