微電封裝期末總結.doc

微電封裝期末總結 名稱WB全名定義引線鍵合將芯片焊區(qū)與I/O引線或基板上的金屬布線焊區(qū)用金屬細絲連接起來的工藝TAB載帶自動焊將芯片焊區(qū)與金屬布線焊區(qū)用具有相同引線圖形的載帶相連的技術FCB倒裝焊芯片面朝下，芯片焊區(qū)與基板焊區(qū)直接互聯(lián)的焊接方式SMD表面安裝元器件直接貼裝在印刷電路板的表面，將電極直接焊在元器件同一面的焊盤上，是SMT的核心和基礎PWB印刷電路板具有復雜布線圖形，組裝各種元器件的載體C4可控塌陷芯片連接一種完全使用Pb-Sn材料形成凸點的典型FCB工藝技術，倒裝焊時易于熔化再流，可以解決凸點高度差和基板不平問題BGA焊球陣列在基板的下面按陣列方式引出球形引腳，在基板上裝配LSI芯片，是LSI芯片用的一種表面安裝型封裝CSP芯片尺寸封裝LSI芯片封裝面積小于或等于LSI芯片面積的120%的封裝LTCC低溫共燒陶瓷Al2O3與含量大于50%的SiO2和其他氧化物等玻璃成分在850950燒結形成的陶瓷，可作為封裝基板材料使用HTCC高溫共燒陶瓷Al2O3與含量大于8%15%的SiO2和其他氧化物等玻璃成分在12001600燒結形成的陶瓷，可作為封裝基板材料使用WLP圓片級封裝在完成前道工序后直接對圓片進行半導體工藝封裝再切割分離的封裝方式DCA芯片直接安裝用WB、TAB、FCB等互聯(lián)方法，將裸芯片直接安裝在基板上的技術SLIM單極集成模塊將各類IC芯片和器件、光電器件和無源元件、布線、介質層都統(tǒng)一集成到一個電子封裝系統(tǒng)內，完成龐大的系統(tǒng)功能的模塊MEMS微電子機械系統(tǒng)微電子技術的拓展與延伸，是將微電子和精密機械加工技術融為一體的系統(tǒng)。 它集各種傳感器、控制器和執(zhí)行器于一身，具有信息采集、處理和執(zhí)行能力，是一種智能化的微型光機電一體化系統(tǒng)ALIVH完全內部通孔一種PWB的組合加厚布線技術，是由印刷電路板廠家和原材料廠家共同開發(fā)的新技術，其布線寬度可縮小到50?m以下，從而實現(xiàn)精細布線圖形的制作，每層布線板薄片上通孔直徑可縮小到150?m以下CBGA陶瓷焊球陣列源于C4倒裝芯片工藝，采用雙焊料結構的陶瓷焊球陣列封裝SOC系統(tǒng)級芯片一塊芯片就能集成一個電子整機系統(tǒng)功能的超大規(guī)模集成電路MCM多芯片組件兩個或更多的集成電路裸芯片電連接與公用電路基板上，并利用它實現(xiàn)芯片間互聯(lián)的組件UBM凸點下金屬化在凸點下構成粘附層-阻擋層-導電層結構的多層金屬化系統(tǒng)QFP四邊引腳扁平封裝封裝體引腳從四邊引出，有J型引腳和翼型引腳兩種HIC混合集成電路將其他元器件直接組裝或以膜的形式制作在陶瓷基片上作整體封裝，形成一個功能完整的電路產品微電子封裝功能電源分配、信號分配、散熱通道、機械支撐、環(huán)境保護微電子封裝分級微電子封裝發(fā)展特點一級封裝用封裝外殼將芯片封裝成單芯片組件(SCM)和多芯片組件(MCM) (1)向高密度和高I/O引腳數(shù)發(fā)展，引腳由四邊引出向面陣排列發(fā)展二級封裝將一級封裝和其他元器件一起組裝到印刷電路板上 (2)向表面安裝式封裝發(fā)展三級封裝將二級封裝插裝到母板上 (3)從陶瓷封裝向塑料封裝發(fā)展 (4)從注重發(fā)展IC芯片向先發(fā)展后道封裝再發(fā)展芯片轉移芯片互聯(lián)技術引線鍵合技術（WB）:將芯片焊區(qū)與I/O引線或基板上的金屬布線焊區(qū)用金屬細絲連接起來的工藝熱壓焊0.1N超聲振動產生能量使金屬絲在焊區(qū)表面迅速摩擦優(yōu)點焊點面積與引線面積相當充分去除氧化層，焊點質量最高可在常溫下鍵合，不損傷芯片缺點速度慢金絲球焊0.070.09N熱量和超聲能量同時用于鍵合優(yōu)點鍵合溫度低焊點牢固可自動化焊接載帶自動焊（TAB）將芯片焊區(qū)與金屬布線焊區(qū)用具有引線圖形的載帶相連的技術優(yōu)點輕薄短小節(jié)距比WB小I/O引腳數(shù)高電性能好可進行篩選和測試，提高成品率導熱導電性好，機械強度高鍵合拉力0.30.5N，是WB的310倍關鍵材料基帶材料-聚酰亞胺（PI）載帶金屬材料-Cu箔凸點金屬材料-Au、Pb-Sn關鍵技術芯片凸點制作技術蘑菇狀凸點光刻膠，較薄柱狀凸點厚膠膜，較厚TAB載帶制作技術單層帶工藝簡單、熱穩(wěn)定性好、價格低不能電性測試，易變形雙層帶可制作高精度圖形，可做電性測試，可彎曲成本高三層帶Cu箔、粘接劑、PI膜三層構成黏附性高，可做電性測試，適合批量生產雙金屬帶聚酰亞胺制備框架，兩面粘接銅箔用于高頻器件，可改善信號傳輸焊接技術內引線焊接技術熱壓焊溫度高，壓力大熱壓再流焊焊區(qū)有Pb、Sn存在外引線焊接技術倒裝焊技術（FCB）:芯片面朝下，芯片和基板焊區(qū)直接相連的焊接方法優(yōu)點互連線短占基板面積小芯片焊區(qū)可面分布安裝、互聯(lián)可同時進行缺點安裝、互聯(lián)難度大凸點工藝復雜應力問題凸點制作方法蒸發(fā)/濺射法關鍵掩模版制作優(yōu)點工藝簡單，與IC工藝兼容缺點直徑較大，I/O引腳數(shù)少成本高，效率低電鍍法關鍵光刻和電鍍優(yōu)點簡便易行，工藝成熟I/O數(shù)、焊區(qū)大小、凸點間節(jié)距不限，適合大批量生產化學鍍關鍵Al焊區(qū)二次浸Zn，去除氧化層，生成中間層金屬優(yōu)點鍍層光亮致密，孔隙少結合力高，抗蝕能力強不受鍍件復雜形狀限制缺點凸點高度受限浸Zn強堿性的鋅酸鹽中進行，去除Al焊區(qū)金屬表面氧化層的同時化學沉積一層Zn二次浸Zn由于第一次浸Zn形成的Zn層結晶較粗大疏松二次浸Zn得到的Zn層更加均勻致密，增加與Al的結合力打球法關鍵打金屬球并磨平優(yōu)點工藝簡單易行，焊區(qū)不需多層金屬化缺點I/O數(shù)小、焊區(qū)、凸點間節(jié)距較大，不適合大批量生產置球法關鍵制作模板，焊料球的均勻性，焊膏印制厚度的一種性優(yōu)點工藝簡單，成本低適合制作各種尺寸的Pb-Sn焊料凸點可批量生產凸點工藝粘附層，阻擋層，導電層固態(tài)工藝凸點、C4凸點CrCr-CuCu-SnPb-SnNi-SnNi C4:粘附層阻擋層導電層凸點固態(tài)工藝包附Cu球FCB工藝熱壓FCB芯片與基板需要精確定位并保持平行Au凸點、Ni-Au凸點、Cu凸點等硬凸點再流焊FCB有自對準效應、彌補基板的缺陷、低熔點焊料凸點、可用常規(guī)表面貼裝設備Pb-Sn焊料凸點，芯片高熔點凸點90%Pb，基板低熔點凸點37%Pb環(huán)氧樹脂固化利用光敏樹脂光固化時產生的收縮力將凸點與基板上的金屬焊區(qū)互聯(lián)在一起屬于“機械接觸”而非“焊接”工藝簡單各向異性導電膠FCB(ACA-FCB):在基板上涂覆ACA后，將芯片與基板焊區(qū)對位并加壓固化ACA中金屬粒子擠壓在凸點與焊區(qū)之間，使上下接觸導電ACA:膏狀或薄膜狀的粘接劑加入了一定含量的金屬顆?；蚪饘偻扛驳母叻肿宇w粒ACA分為熱固型、熱塑型、紫外光（UV）固化型Au-Al焊接的問題及對策問題Au-Al間接觸加熱到300會生成金屬間化合物AuAl2（紫斑）以及Au-Al界面生成的電阻更大，脆性更高的Au2Al（白斑）。 這些金屬間化合物晶格常數(shù)不同，機械性能和熱性能也不同，會在交界層形成可見的“柯肯德爾空洞”，產生裂縫，引起焊點脫開而失效。 對策避免長時間高溫焊接，使用溫度盡量降低。 插裝元器件分類圓柱形外殼封裝(TO)、矩形單列直插式封裝(SIP)、雙列直插式封裝(DIP)、針柵陣列封裝(PGA)雙列直插式封裝（DIP）特點適合在印刷電路板上穿孔焊接封裝、芯片面積及體積比較大除外型尺寸、引腳數(shù)外，無其他要求引腳直徑、艱巨不能太小CDIP封裝陶瓷熔封DIP結構簡單，只有底座、蓋板、引線框架三個零件用黑陶瓷（Al2O3）通過加壓陶瓷工藝制作不需要陶瓷上金屬化，燒結溫度低，成本低多層陶瓷DIP由多層陶瓷工藝制作流延法制成生瓷片絲網印刷法進行金屬化多層金屬化的生瓷片疊層一定溫度和壓力下層壓切割成生瓷體排膠、燒結鍍Ni釬封口環(huán)和焊引線PDIP封裝工業(yè)自動化程度高，工藝簡單，成本低針柵陣列封裝(PGA)為提高I/O引腳數(shù)，減少封裝面積特點氣密性、可靠性高可適應更高頻率若用導熱性較好的基板，還可適應高速度、大功率器件需求工藝復雜，成本高，適合軍品使用表面安裝元器件（SMD）優(yōu)勢體積小、重量輕，組裝密度高；與DIP相比，電性能更高；適合自動化生產；成本低；可靠性高；利于保護環(huán)境。 不足散熱問題（安裝密度高）、開裂問題（引腳短）、吸潮問題（塑料）小外形封裝（SOP）DIP的引腳向外彎曲90，形成翼型引腳（SOP）或J型引腳（SOJ）面積大，難度小面積小，難度大小外形晶體管（SOT）固化方法低溫銀漿粘接芯片Au-Sb合金與芯片燒結共熔法導電膠粘接固化法塑料有引腳片式載體封裝（PLCC）只有J型引腳數(shù)引腳標記角放在左上方，從標記點/中間引腳/中間兩引腳中左側引腳開始逆時針數(shù)陶瓷無引腳片式載體封裝（LCCC）無引腳，陶瓷封裝體四周的引腳處有鍍Au凹槽，可直接焊到基板焊區(qū)上或安裝在PWB的插座上四邊引腳扁平封裝（QFP）分為翼型引腳（QFP）和J型引腳（QFJ）結構上FPPLCC=QFJ焊球陣列封裝（BGA）解決周邊引腳封裝的高引腳數(shù)LSI問題特點失效率低；可利用現(xiàn)有的SMT工藝設備；提高封裝密度；改善共面性，減少共面失效；引腳牢固；改善了電性能；自對準效應，減少安裝、焊接的失效率；有利于散熱類型PBGA CBGACCGA TBGAFCBGA PBGA(塑料焊球陣列)優(yōu)點與電路板熱匹配好；對焊球的共面要求寬松（自對準效應）；成本低缺點對濕氣敏感在基板上裝配焊球的方法“球在上”、“球在下”球在上先在基板上絲網印制焊膏，將帶篩孔的頂板和基板對準，焊球放在頂板上，通過篩孔對應落在焊膏上。 取下頂板進行再流并清洗，形成凸點球在下先將一個特殊夾具放在振動裝置上，夾具上所需位置有小孔，通過振動使小球定位于各孔，再在焊球上印制焊膏，將基板對準放在印好的焊膏上，進行再流并清洗。 CBGA(陶瓷焊球陣列)優(yōu)點可靠性高、對濕氣不敏感、封裝密度高、返修性高缺點熱匹配差，熱疲勞壽命短；封裝成本高雙焊料結構高溫焊料(10%Sn-90%Pb)、低溫焊料(63%Sn-37%Pb)高溫焊料作焊球，位于中間CCGA(陶瓷焊柱陣列)焊柱相連，減小封裝體與基板間的連接應力，易清洗。 同樣適用雙焊料結構，與CBGA結構類似，高溫焊料作焊柱，位于中間TBGA(載帶焊球陣列)利用TAB實現(xiàn)芯片的連接，使用雙金屬TAB基板最薄的BGA封裝，節(jié)省安裝空間對濕氣和熱量敏感FCBGA利用FC實現(xiàn)芯片與BGA襯底的連接芯片尺寸封裝（CSP）:LSI芯片封裝面積小于或等于LSI芯片面積的120%的產品特點體積??；可容納引腳數(shù)最多；電性能良好；散熱性能優(yōu)良BGA焊接質量的檢測X射線投射檢測、X射線分層檢測透射檢測檢測焊點中間的橋連和對準誤差，但不能檢測焊球與焊區(qū)之間的連接質量分層檢測在投射檢測的基礎上解決了對每一個焊球的焊料量及再流程度精確測量的問題，精確的檢測焊點的形狀和關鍵尺寸焊球連接缺陷橋連焊料過量，鄰近焊球之間形成橋連連接不充分焊料太少，不能再焊球和基板之間形成牢固的連接空洞沾污及焊膏問題造成焊球與基板間產生空洞斷開基板過分翹曲，沒有足夠的焊料使斷開的空隙連接起來浸潤性差焊球或焊區(qū)浸潤性差，造成連接斷開形成焊料小球再留時濺出的焊料形成誤對準自對準時對準偏差超標塑料封裝吸潮引起開裂的問題原因塑料固有的有機大分子結構普遍存在高吸濕性和低氣密性開裂現(xiàn)象插裝器件不存在吸潮開裂問題，因為焊接使用波峰焊時間短，不會是塑料溫度升高很多，稍熱的水汽不會對這類封裝本已較厚的殼體造成破壞性后果表面安裝器件(SMD)由于焊接時無論是再流焊還是波峰焊，SMD整體都要經歷215240的高溫過程，若這時塑料殼體充滿濕氣，焊接時水汽就會膨脹形成較大的水汽壓，出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。 塑封開裂過程水汽吸收聚蓄期制作完成至使用前，水汽飽和程度取決于儲存的環(huán)境。 水汽蒸發(fā)膨脹期器件使用時，高溫時水汽蒸發(fā)，蒸汽壓上升，塑料受力膨脹。 開裂萌生擴張期蒸氣壓繼續(xù)增加，在應力集中的最薄弱處產生裂紋，水汽從裂紋逸出，壓力圓頂塌陷，環(huán)境中的污染物通過裂縫進入封裝體，經過化學反應，對器件進行腐蝕。 引起開裂的因素水汽的含量及水汽所在位置、焊接溫度、引線框架的設計、塑料強度、芯片大小、塑料厚度吸潮開裂的對策改進結構a、增加芯片四周和底部塑料厚度b、增加芯片鍵合區(qū)的粗糙程度，提高結合力適宜的烘烤a、高溫烘烤125，濕度50%，24h，時間短，但不能重復多次烘烤b、低溫烘烤40，濕度5%,8天，可多次烘烤，不會產生金屬間化合物，但時間長使用密封真空袋包裝或加干燥劑多芯片組件(MCM)定義多個LSI、VLSI芯片和其他元器件高密度組裝在多層互聯(lián)基板上并封裝在一個殼體內，形成高密度、高可靠的專用電子產品條件多層基板有4層以上布線層封裝效率大于20%封裝殼體有100個以上I/O引腳特性高速、高密度、高散熱、低成本布線利用襯底中的信號布線完成I/O引腳的連接原則避免用長互連線；通孔、連線拐角盡可能少；布線層數(shù)盡可能小分類3D迷宮布線、分層布線、SLICE布線、四通孔(V4R)布線3D迷宮布線原理上容易實現(xiàn)，但因其需要儲存整個布線網絡并在其中進行搜索，需要很長的計算時間和很大的存儲空間分層布線將布線層分為幾個x-y雙層，線網先被分配到x-y雙層，然后對每個雙層進行布線沒用充分利用現(xiàn)有的大量布線層，有些線網被迫在兩層內布線，使用大量的通孔，導致布線結果較差SLICE布線基于一層一層的平面布線原理，當生成一層布線時，將未完成的線網“驅趕”到下一層繼續(xù)布線。 重復這一過程直至線網布完四通孔(V4R)布線直接產生詳細的布線結果，不必經歷傳統(tǒng)的總體布線，節(jié)省成本，提高效率不需要存儲布線網絡，只存軌道分配信息和活動網的垂直線段，占內存小若兩點坐標分別為（0，0）、（m，n）兩通孔法有m+n種路徑四通孔法有mn(m+n)種路徑兩通孔四通孔基板的制作?基板材料金屬、合金、陶瓷、玻璃、塑料、復合材料基板功能支撐作用；導體的絕緣介質；導熱媒體；控制特性阻抗、串擾及信號延遲信號延遲和介電常數(shù)平方跟成正比電容和介電常數(shù)成正比幾種主要的基板材料?氧化鋁（Al2O3）影響性能的兩個因素化學成分、表面平整度介電常數(shù)隨玻璃含量的增加而降低，玻璃成分由二氧化硅和其他氧化物組成。 玻璃的導熱性很差，玻璃含量高的陶瓷在制作高密度大功耗電路時應特別注意。 氮化鋁（AlN）在碳的作用下用氮置換出Al2O3中的氧而形成或直接生成，性能比Al2O3好有機多層基板材料?共燒陶瓷基板材料基于氧化鋁根據(jù)玻璃含量不同高溫共燒陶瓷（HTCC）玻璃含量815%，燒結溫度較高低溫共燒陶瓷（LTCC）玻璃含量大于50%，燒結溫度較低，有助于在共燒結構內設計無源元件。 較高的玻璃含量降低了介電常數(shù)，利于制作高速電路，但同時降低了機械強度和導熱性。 硅基板材料金剛石?介質材料薄膜介質材料聚酰亞胺（PI）良好的電性能、機械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性要求介電常數(shù)、吸水性、CTE這三個指標值都必須低按固化機理分類縮合固化、加成固化、光固化厚膜介質材料由陶瓷粉料，例如氧化鋁、玻璃料、各種金屬化合物、有機粘接劑和溶劑混合而成。 ?金屬材料用于金屬化基本金屬化起電氣和導熱作用廣泛使用的基本金屬化材料Cu和Al基本薄膜金屬化銅（Cu）良好的電性能和導熱性能，價格便宜，易于加工；但其具有化學活性和腐蝕性，且高溫時隨著時間的延長會擴散到聚酰亞胺介質中鋁（Al）電性能和導熱性不及銅，但易于濺射和蒸發(fā)，不要求阻擋層金（Au）優(yōu)良的電性能和導熱性，化學穩(wěn)定性極好，但成本太高鎳（Ni）電性能和導熱性比其他材料都差，用于通孔填充銀（Ag）電性能和導熱性能最好，但在潮濕環(huán)境或高溫大電流下有遷移特性，造成短路基本厚膜金屬化通過在已燒成的陶瓷基板上進行絲網印刷并燒結導體或電阻漿料完成金、銀、金+銀、鈀+鉑輔助金屬化作為擴散阻擋層、粘接助劑、腐蝕和氧化阻擋層、連接器件的媒體，例如焊料輔助薄膜金屬化Cr、Ni、Ti、Ti-W、Pb Cr和Ni通過濺射或電鍍，用于阻擋銅向聚酰亞胺擴散Ti促進Au和其他表面進行結合，是非常好的粘接層輔助厚膜金屬化難熔金屬，利用表面鍍金提高導電率和鍵合能力幾種基板制作技術?厚膜多層基板優(yōu)點工藝簡單、成本低、研制和生產周期短缺點導體線寬、間距、布線層數(shù)、通孔尺寸受絲網印刷限制分類導體介質純互聯(lián)系統(tǒng)具有互連WB區(qū)、通孔、引出端，表面可組裝各種元器件或IC芯片，構成厚膜MCM導體介質阻容系統(tǒng)在頂部印制電阻、電容，再組裝各種元器件或IC芯片，構成厚膜MCM制作方法絲網印刷、直接描繪（絲網印刷的補充，不能代替絲網印刷）直接描繪工藝P237?低溫共燒陶瓷（LTCC）多層基板常規(guī)LTCC工藝技術將未燒結的