电子科大微电子工艺(第十章)装配与封装

第十章装配与封装10.1引言装配与封装将芯片在框架或基板上进行布置、固定及连接，通过腔体或者可塑性绝缘介质对芯片进行支撑、保护，用微细连接技术构成连接内部芯片和外部电子系统的一个物理结构。保护芯片，避免由环境和传递引起损坏为信号的输入和输出提供互连芯片的物理支撑散热硅片测试和拣选引线键合分片塑料封装最终封装与测试贴片一、传统装配与封装二、封装技术发展历程三、封装的分类结构二维与三维引脚插入型与表面贴装型单边、双边、四边与底部引脚微电子封装材料金属封装陶瓷封装塑料封装性能气密性封装非气密性封装金属、陶瓷、玻璃塑料、陶瓷1、器件与电路板连接方式微电子封装分类方式引脚插入型（PTH）晶体管外形TO单列直插式封装SIP双列直插式封装DIPS-DIPSK-DIP针栅阵列插入式封装PGA1、器件与电路板连接方式（续）微电子封装分类方式表面贴装型（SMT）小外形封装SOP无引线陶瓷封装芯片载体LCCC球栅阵列封装BGA塑料无引线芯片载体PLCC小外形晶体管SOT四边引线扁平封装QFP芯片尺寸大小封装CSP玻璃（陶瓷）扁平封装FPG2、封装引脚分布形态微电子封装分类方式单边引脚单列直插式封装SIP晶体管外形TOZ型引脚直插式封装ZIP2、封装引脚分布形态（续）微电子封装分类方式双边引脚双列直插式封装DIP小外形晶体管SOT小外形封装SOP2、封装引脚分布形态（续）微电子封装分类方式四边引脚四边引线扁平封装QFP塑料无引线芯片载体PLCC无引线陶瓷封装芯片载体LCCC2、封装引脚分布形态（续）微电子封装分类方式底部引脚针栅阵列插入式封装PGA球栅阵列封装BGA3、封装平面和立体形式微电子封装分类方式二维（2D）封装单芯片封装多芯片封装3、封装平面和立体形式（续）微电子封装分类方式三维（3D）封装封装叠层POP芯片叠层COC引线键合芯片叠层倒装芯片叠层硅通孔芯片叠层硅圆片叠层WOW3、封装平面和立体形式（续）微电子封装分类方式三维（3D）封装（续）硅圆片叠层WOW在硅圆片中制作通孔，由通孔导体实现层间连接。叠层后划片，形成小叠块，通过小叠块侧面布线，实现层间连接。4、封装的气密性微电子封装分类方式气密性封装金属封装无引线陶瓷封装芯片载体LCCC陶瓷封装陶瓷双列直插式封装CDIP陶瓷四边引线扁平封装CQFP陶瓷针栅阵列插入式封装CPGA4、封装的气密性（续）微电子封装分类方式非气密性（塑料）封装双列直插式封装DIP小外形封装SOP塑料无引线芯片载体PLCC塑料四边引线扁平封装PQFP塑料焊球阵列封装PBGA四、封装层次第一级封装:IC封装在印刷电路板上固定的金属管脚管脚第二级封装:印刷电路板装配管脚插入孔中，然后在PCB背面焊接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最终产品装配:电路板到系统中的最终装配PCB组件主电子组件板电极五、封装产业概况2012年国内十大封装测试企业排名企业名称企业性质销售额（亿元）1英特尔产品（成都）有限公司外资（美国）188.42江苏长电科技股份有限公司中资66.53飞思卡尔半导体（中国）有限公司外资（美国）64.94威讯联合半导体（北京）有限公司外资（美国）455南通富士通微电子股份有限公司中日合资（中方掌握控股权）41.36海太半导体（无锡）有限公司中韩合资（中方掌握控股权）33.97上海松下半导体有限公司中日合资33.78三星电子（苏州）半导体有限公司外资（韩国）23.79瑞萨半导体（北京）有限公司外资（日本）23.210英飞凌科技（无锡）有限公司外资（德国）2310.2传统装配一、背面减薄转动和摆动秆转动卡盘上的硅片向下施加压力板仅在硅片转换角度过程中转动硅片减薄到200~500μm的厚度；薄硅片更容易划片；薄硅片降低热阻，利于散热；减少装配的热应力；减小芯片尺寸，降低IC重量；背面减薄后，有时会背注入，在背面再淀积金属。减薄到5um的硅片二、分片硅片锯和被划硅片Wafer台锯刃三、装架装片用的典型引线框架芯片引线引线框架塑料DIP环氧树脂粘贴：散热加银粉的导热树脂共晶焊粘贴：散热更好玻璃焊料粘贴：密封好四、引线键合从芯片压焊点引线框架的键合压模混合物引线框架压点Die键合的引线管脚尖芯片表面的压点和引线框架上或基座上的电极内端电连接的方法。热压键合超声键合热超声球键合几种常用键合引线特性比较PostDevice在测试中的芯片钩样品卡引线键合质量测试：目检和拉力测试。10.3先进的装配与封装倒装芯片---Flipchip球栅阵列---Ballgridarray(BGA)板上芯片---Chiponboard(COB)卷带式自动键合Tapeautomatedbonding(TAB)多芯片模块---Multichipmodules(MCM)芯片尺寸封装---Chipscalepackaging(CSP)圆片级封装---Wafer-levelpackaging一、倒装芯片压点上的焊料凸点硅芯片衬底连接管脚金属互连通孔芯片的有源面面向基座的粘贴封装技术。优点：芯片器件到基座之间路径最短，适用于高速信号电连接；不使用引线框架或塑料管壳，重量轻和外型尺寸小。焊料凸点工艺－C4（可调整芯片支撑的工艺，Controlledcollapsechipcarrier）二、球栅阵列由陶瓷或塑料基座构成，基座具有焊料球面阵列，使用倒装芯片C4或引线键合技术将硅芯片粘附到基座的顶部。高密度的BGA封装具有多达2400个管脚，焊球间距20mil。盖线衬底金属通孔焊球芯片压点环氧树脂热通孔三、板上芯片环氧树脂Epoxy覆盖芯片IC芯片印刷电路板四、卷带式自动键合聚合物带条铜引线五、多芯片模块将几个芯片固定并连接在同一基座上的封装形式。减小总封装尺寸、重量、电阻和寄生电容，增强电性能。六、芯片尺寸封装小于芯片表面积1.2倍的集成电路封装形式。第一级互连在划片前的硅片上形成封装I/O端的形式。增加生产效率，获得更低的成本。七、圆片级封装