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1、封裝技術(shù)本章目標(biāo):1、熟悉封裝的流程2、熟悉常見(jiàn)半導(dǎo)體的封裝形式第一節(jié)、概述第二節(jié)、封裝工藝第三節(jié)、封裝設(shè)計(jì)第一節(jié)、概述1、簡(jiǎn)介2、影響封裝的芯片特性3、封裝的功能4、潔凈度和靜電控制5、封裝的工藝流程6、封裝體的構(gòu)成7、封裝與PCB板的連接1.簡(jiǎn)介半導(dǎo)體牛產(chǎn)電路a—I封裝圖18.1尼:片圭寸裝形式將單個(gè)芯片從晶圓整體中分離出來(lái)后:(1)多數(shù)情況,被置入一個(gè)保護(hù)性的封裝體中(2)作為多芯片模塊的一部分(3)直接安裝在印制電路板上(板上芯片COB)2、影響封裝的芯片特性?集成度?晶片厚度?尺寸?對(duì)環(huán)境的敏感度?物理的脆弱度?熱的產(chǎn)生?熱敏感度圖18.2
2、影響封裝工藝的芯片特性保護(hù)芯片所采取的措施:(1)臨近晶圓制造工藝結(jié)尾處淀積鈍化層(2)為芯片提供一個(gè)封裝體(封裝溫度不高于450度)3、封裝的功能(1)緊固的引腳系統(tǒng)將脆弱的芯片表面器件連線與外部世界連接來(lái)。(2)物理性保護(hù)(防止芯片破碎或受外界損傷)(3)環(huán)境性保護(hù)(免受化學(xué)品、潮氣等的影響)(4)散熱(封裝體的各種材料本身可帶走一部分熱量)4、潔凈度和靜電控制(1)潔凈度雖然封裝區(qū)域?qū)崈舳人降囊筮h(yuǎn)不如晶片生產(chǎn)區(qū)域嚴(yán)格,但保持一定的潔凈度仍是非常重要的。?HEPA過(guò)濾器/VLF空氣■面罩,帽子和鞋套?指套或手套?過(guò)濾的化學(xué)品■粘著地墊?靜電
3、挖制圖18.5污染控制方案(2)靜電控制在封裝區(qū)域內(nèi)來(lái)自于外界環(huán)境的最致命危害是靜電(尤其對(duì)于MOS柵結(jié)構(gòu)的器件),因此每個(gè)生產(chǎn)高集成度芯片的封裝區(qū)域應(yīng)有一套切實(shí)有效的防靜電方案。?接地的靜電腕帶?靜電服?防靜電材料?設(shè)備接地?工作平臺(tái)接地?地板或地板塊接地圖18.6靜電控制方案5.封裝的工藝流程晶圓加工的四個(gè)基本操作可以重復(fù)。封裝是一條龍生產(chǎn)線,沒(méi)有反復(fù)的工序。?底部準(zhǔn)備?封裝前檢査?劃片?封裝?取片?電鍍?粘片?切筋成型?檢査?印字?打線?最終測(cè)試圖18.8基本的封裝工序①底部準(zhǔn)備底部準(zhǔn)備通常包括磨薄和鍍金。②劃片用劃片法或鋸片法將晶片分離成單個(gè)
4、芯片③取片和承載在挑選機(jī)上選出良品芯片,放于承載托盤(pán)中。鼎回1電洌J后曲片分揚(yáng)i卅CWYE用鈕甌M曲葉1^118.9,古八O扌東①粘片用金硅低熔點(diǎn)技術(shù)或銀漿粘貼材料粘貼在封裝體的芯片安裝區(qū)域。圖18.10圭寸裝的粘片區(qū)②打線A:芯片上的打線點(diǎn)與封裝體引腳的內(nèi)部端點(diǎn)之間用很細(xì)的線連接起來(lái)(線壓焊);B:在芯片的打線點(diǎn)上安裝半球型的金屬突起物(反面球形壓焊);C:TAB壓焊技術(shù);③封裝前檢查有無(wú)污染物;芯片粘貼質(zhì)量;金屬連接點(diǎn)的好壞;④電鍍、切筋成型和印字電鍍:為增強(qiáng)封裝體的外部引腳在電路板上的可焊性,電鍍上鉛錫合金。切筋成型:在接近封裝工序的結(jié)尾,需
5、要將引腳與引腳之間的連筋切除。圖18」1印字的封裝⑧最終測(cè)試包括電性測(cè)試及環(huán)境適應(yīng)的可靠性測(cè)試。6.封裝體的構(gòu)成①芯片粘貼區(qū)域(要求平整)
6、冬118.10圭寸裝的秤亍片區(qū)②內(nèi)部引腳③外部引腳圖1&12內(nèi)部引腳和外部引腳④芯片-封裝體的連接(壓焊線、壓焊球)圖1&13壓焊線⑤封裝外殼密圭寸型?金屬?陶瓷華密圭寸型?環(huán)氧樹(shù)脂?聚酰亞胺圖18.14封裝類型名稱7.封裝與PCB的連接①通孔法(pin-through-hole)②表面安裝法(SMD)③載帶自動(dòng)焊法(TAB)第二節(jié)、封裝工藝1、封裝前晶圓準(zhǔn)備2、劃片3、取放芯片和芯片檢查4、粘片5、打線6、封裝
7、7、引腳電鍍8、引腳切筋成型9、外部打磨10、封裝體印字11、終測(cè)K封裝前晶圓準(zhǔn)備(非必需)①晶圓打磨原因:A:芯片越來(lái)越厚,薄片易劃片B:厚芯片要求較深的粘片凹腔C:摻雜工藝中,如果晶圓背部沒(méi)有被保護(hù)起來(lái),摻雜體形成電子結(jié)合點(diǎn),可打磨掉②背面鍍金背面鍍金增加粘附性。2.劃片兩種方法:劃片分離和鋸片分離①劃片法還需圓柱滾軸加壓才能得以分離。②鋸片法完全鋸開(kāi)劃或鋸的線芯片.芯片芯片8、檢查(使用顯微鏡人工檢查或光學(xué)成像系統(tǒng)自動(dòng)檢查):檢查芯片棱角的質(zhì)量(不應(yīng)有任何崩角和裂紋);檢查表面劃痕和污染物。4.粘片粘片的目的:①在芯片與封裝體之間產(chǎn)生很牢固的物理性連接②在芯片與封裝體之間產(chǎn)生傳導(dǎo)性或絕緣性的連接③作為介質(zhì)把芯片上產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到封裝體上粘片技術(shù):①低熔點(diǎn)融合技術(shù)②樹(shù)脂粘貼技術(shù)粘片材料:①導(dǎo)電材料金/硅合金;含金屬的樹(shù)脂;導(dǎo)電的聚酰亞胺②非導(dǎo)電材料樹(shù)脂;密封聚酰亞胺(1)低熔點(diǎn)融合技術(shù)原理:共熔現(xiàn)象三層結(jié)構(gòu):①硅層②金膜③金-硅合金(粘合性強(qiáng)、散熱性好、熱穩(wěn)定性好、含較少的雜質(zhì))低熔點(diǎn)粘片四步:①對(duì)封裝體加熱,直至金硅合金熔
9、化②把芯片安放在粘片區(qū)③研磨擠壓、加熱形成金-硅合金④冷卻系統(tǒng)(2)樹(shù)脂粘貼法方法:使用黏稠的液體樹(shù)脂粘合劑