微电子基础（精）

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1、封装技术本章目标：1、熟悉封装的流程2、熟悉常见半导体的封装形式第一节、概述第二节、封装工艺第三节、封装设计第一节、概述1、简介2、影响封装的芯片特性3、封装的功能4、洁净度和静电控制5、封装的工艺流程6、封装体的构成7、封装与PCB板的连接1.简介半导体牛产电路a—I封装图18.1尼:片圭寸装形式将单个芯片从晶圆整体中分离出来后：(1)多数情况，被置入一个保护性的封装体中(2)作为多芯片模块的一部分(3)直接安装在印制电路板上(板上芯片COB)2、影响封装的芯片特性•集成度•晶片厚度•尺寸•对环境的敏感度•物理的脆弱度•热的产生•热敏感度图18.2

2、影响封装工艺的芯片特性保护芯片所采取的措施：(1)临近晶圆制造工艺结尾处淀积钝化层(2)为芯片提供一个封装体(封装温度不高于450度)3、封装的功能(1)紧固的引脚系统将脆弱的芯片表面器件连线与外部世界连接来。(2)物理性保护(防止芯片破碎或受外界损伤)(3)环境性保护(免受化学品、潮气等的影响)(4)散热(封装体的各种材料本身可带走一部分热量)4、洁净度和静电控制(1)洁净度虽然封装区域对洁净度水平的要求远不如晶片生产区域严格，但保持一定的洁净度仍是非常重要的。•HEPA过滤器/VLF空气■面罩，帽子和鞋套•指套或手套•过滤的化学品■粘着地垫•静电

3、挖制图18.5污染控制方案(2)静电控制在封装区域内来自于外界环境的最致命危害是静电(尤其对于MOS栅结构的器件)，因此每个生产高集成度芯片的封装区域应有一套切实有效的防静电方案。•接地的静电腕带・静电服•防静电材料•设备接地•工作平台接地•地板或地板块接地图18.6静电控制方案5.封装的工艺流程晶圆加工的四个基本操作可以重复。封装是一条龙生产线，没有反复的工序。•底部准备•封装前检査•划片•封装•取片•电镀•粘片•切筋成型•检査•印字•打线•最终测试图18.8基本的封装工序①底部准备底部准备通常包括磨薄和镀金。②划片用划片法或锯片法将晶片分离成单个

4、芯片③取片和承载在挑选机上选出良品芯片，放于承载托盘中。鼎回1电洌J后曲片分扬i卅CWYE用鈕甌M曲叶1^118.9，古八O扌东①粘片用金硅低熔点技术或银浆粘贴材料粘贴在封装体的芯片安装区域。图18.10圭寸装的粘片区②打线A：芯片上的打线点与封装体引脚的内部端点之间用很细的线连接起来（线压焊）；B：在芯片的打线点上安装半球型的金属突起物（反面球形压焊）；C:TAB压焊技术；③封装前检查有无污染物；芯片粘贴质量；金属连接点的好坏；④电镀、切筋成型和印字电镀：为增强封装体的外部引脚在电路板上的可焊性，电镀上铅锡合金。切筋成型：在接近封装工序的结尾，需

5、要将引脚与引脚之间的连筋切除。图18」1印字的封装⑧最终测试包括电性测试及环境适应的可靠性测试。6.封装体的构成①芯片粘贴区域（要求平整）

6、冬118.10圭寸装的秤亍片区②内部引脚③外部引脚图1&12内部引脚和外部引脚④芯片-封装体的连接（压焊线、压焊球）图1&13压焊线⑤封装外壳密圭寸型•金属•陶瓷华密圭寸型•环氧树脂•聚酰亚胺图18.14封装类型名称7.封装与PCB的连接①通孔法（pin-through-hole）②表面安装法（SMD）③载带自动焊法（TAB）第二节、封装工艺1、封装前晶圆准备2、划片3、取放芯片和芯片检查4、粘片5、打线6、封装

7、7、引脚电镀8、引脚切筋成型9、外部打磨10、封装体印字11、终测K封装前晶圆准备（非必需）①晶圆打磨原因：A：芯片越来越厚，薄片易划片B：厚芯片要求较深的粘片凹腔C:掺杂工艺中，如果晶圆背部没有被保护起来，掺杂体形成电子结合点，可打磨掉②背面镀金背面镀金增加粘附性。2.划片两种方法：划片分离和锯片分离①划片法还需圆柱滚轴加压才能得以分离。②锯片法完全锯开划或锯的线芯片.芯片芯片

8、检查（使用显微镜人工检查或光学成像系统自动检查）：检查芯片棱角的质量（不应有任何崩角和裂纹）；检查表面划痕和污染物。4.粘片粘片的目的：①在芯片与封装体之间产生很牢固的物理性连接②在芯片与封装体之间产生传导性或绝缘性的连接③作为介质把芯片上产生的热量传导到封装体上粘片技术：①低熔点融合技术②树脂粘贴技术粘片材料：①导电材料金/硅合金；含金属的树脂；导电的聚酰亚胺②非导电材料树脂；密封聚酰亚胺（1）低熔点融合技术原理：共熔现象三层结构：①硅层②金膜③金-硅合金（粘合性强、散热性好、热稳定性好、含较少的杂质）低熔点粘片四步：①对封装体加热，直至金硅合金熔

9、化②把芯片安放在粘片区③研磨挤压、加热形成金-硅合金④冷却系统（2）树脂粘贴法方法：使用黏稠的液体树脂粘合剂