電子封裝技術(shù)第3章

1、3.1 3.1 概述概述 3.3.1 WB3.3.1 WB的分類與特點(diǎn)的分類與特點(diǎn) 3.3.2 3.3.2 引線鍵合的主要材料引線鍵合的主要材料 3.3.3 Au-Al3.3.3 Au-Al焊接的問題及其對(duì)策焊接的問題及其對(duì)策3.4 3.4 載帶自動(dòng)焊（載帶自動(dòng)焊（TABTAB）技術(shù)）技術(shù) 3.4.1 TAB3.4.1 TAB技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 3.4.2 TAB3.4.2 TAB技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)3.4.3 TAB3.4.3 TAB的分類的分類 3.4.4 TAB3.4.4 TAB技術(shù)的關(guān)鍵材料和關(guān)鍵技術(shù)技術(shù)的關(guān)鍵材料和關(guān)鍵技術(shù)3.4.5 TAB3.4.5 TAB芯片凸點(diǎn)的設(shè)計(jì)制

2、作要點(diǎn)芯片凸點(diǎn)的設(shè)計(jì)制作要點(diǎn)3.4.6 TAB3.4.6 TAB載帶的設(shè)計(jì)要點(diǎn)載帶的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 3.4.7 TAB3.4.7 TAB載帶的制作技術(shù)載帶的制作技術(shù)3.4.8 TAB3.4.8 TAB的焊接技術(shù)的焊接技術(shù) 3.4.9 TAB3.4.9 TAB的可靠性的可靠性3.4.10 3.4.10 凸點(diǎn)載帶自動(dòng)焊（凸點(diǎn)載帶自動(dòng)焊（BTABBTAB）簡介）簡介3.4.11 TAB3.4.11 TAB的應(yīng)用的應(yīng)用 3.5.1 3.5.1 芯片凸點(diǎn)下多層金屬化和凸點(diǎn)類芯片凸點(diǎn)下多層金屬化和凸點(diǎn)類別別 3.5.2 3.5.2 芯片凸點(diǎn)的制作工藝芯片凸點(diǎn)的制作工藝 3.5.3 FCB3.5.3 FCB互連基

3、板的金屬焊區(qū)制作互連基板的金屬焊區(qū)制作 3.5.4 3.5.4 凸點(diǎn)芯片的倒裝焊接工藝凸點(diǎn)芯片的倒裝焊接工藝3.5.5 3.5.5 倒裝焊接后的芯片下填充倒裝焊接后的芯片下填充3.5.6 C43.5.6 C4技術(shù)與技術(shù)與DCADCA技術(shù)的重要性技術(shù)的重要性3.6 3.6 埋置芯片互連埋置芯片互連后布線技術(shù)后布線技術(shù)3.7 3.7 芯片互連方法的比較芯片互連方法的比較3.1 3.1 概述概述 在微電子封裝中，半導(dǎo)體器件的失效約有在微電子封裝中，半導(dǎo)體器件的失效約有1/41/31/41/3是由芯片互連引起的，是由芯片互連引起的，故芯片互連對(duì)器件長期使用的可靠性影響很大。在傳統(tǒng)的故芯片互連對(duì)器件長期

4、使用的可靠性影響很大。在傳統(tǒng)的WBWB中，互連引起的失中，互連引起的失效主要表現(xiàn)為引線過長，與裸芯片易搭接短路，燒毀芯片；壓焊過重，引線過效主要表現(xiàn)為引線過長，與裸芯片易搭接短路，燒毀芯片；壓焊過重，引線過分變形，損傷引線，容易造成壓焊處斷裂；壓焊過輕，或芯片焊區(qū)表面太臟，分變形，損傷引線，容易造成壓焊處斷裂；壓焊過輕，或芯片焊區(qū)表面太臟，導(dǎo)致虛焊，壓焊點(diǎn)易于脫落；壓焊點(diǎn)壓偏，或因此鍵合強(qiáng)度大為減小，或造成導(dǎo)致虛焊，壓焊點(diǎn)易于脫落；壓焊點(diǎn)壓偏，或因此鍵合強(qiáng)度大為減小，或造成壓焊點(diǎn)間距過小而易于短路；此外，壓點(diǎn)處留絲過長，引線過緊、過松等，均壓焊點(diǎn)間距過小而易于短路；此外，壓點(diǎn)處留絲過長，引線過

5、緊、過松等，均易引起器件過早失效。易引起器件過早失效。 在在TABTAB和和FCBFCB中也存在中也存在WBWB中的部分失效問題，同時(shí)也有它們自身的特殊問題，中的部分失效問題，同時(shí)也有它們自身的特殊問題，如由于芯片凸點(diǎn)的高度一致性差，群焊時(shí)凸點(diǎn)形變不一致，從面造成各焊點(diǎn)的如由于芯片凸點(diǎn)的高度一致性差，群焊時(shí)凸點(diǎn)形變不一致，從面造成各焊點(diǎn)的鍵合強(qiáng)度有高有低；由于凸點(diǎn)過低，使集中于焊點(diǎn)周圍的熱應(yīng)力過大，而易造鍵合強(qiáng)度有高有低；由于凸點(diǎn)過低，使集中于焊點(diǎn)周圍的熱應(yīng)力過大，而易造成鈍化層開裂；成鈍化層開裂； WBWB、TABTAB和和FCBFCB不單主要作為芯片不單主要作為芯片基板間的電氣互連形式，而

6、且基板間的電氣互連形式，而且還作為一種微電子封裝形式，常稱為零級(jí)還作為一種微電子封裝形式，常稱為零級(jí)“封裝封裝”。從微電子封裝今后。從微電子封裝今后的發(fā)展來看，將從有封裝向少封裝、無封裝方向發(fā)展。而無封裝就是通的發(fā)展來看，將從有封裝向少封裝、無封裝方向發(fā)展。而無封裝就是通常的裸芯片，若將這種無封裝常的裸芯片，若將這種無封裝（未進(jìn)行一級(jí)封裝）（未進(jìn)行一級(jí)封裝）的裸芯片用的裸芯片用WBWB、TABTAB、FCBFCB的芯片互連方式直接安裝到的芯片互連方式直接安裝到PWBPWB基板上，即稱為板上芯片和板上基板上，即稱為板上芯片和板上TABTAB或板上或板上FCBFCB，這些統(tǒng)稱為直接芯片安裝（，這些

7、統(tǒng)稱為直接芯片安裝（DCADCA）技術(shù)，它將在今后的微電）技術(shù)，它將在今后的微電子封裝中發(fā)揮更重要的作用。子封裝中發(fā)揮更重要的作用。 零級(jí)封裝強(qiáng)調(diào)的是芯片與各級(jí)封裝之間電路的連通工藝（如芯片焊零級(jí)封裝強(qiáng)調(diào)的是芯片與各級(jí)封裝之間電路的連通工藝（如芯片焊區(qū)與引腳、基板焊區(qū)或區(qū)與引腳、基板焊區(qū)或PWBPWB焊區(qū)的連接，但不包含引腳與焊區(qū)的連接，但不包含引腳與PWBPWB的連接，后的連接，后者屬于二級(jí)封裝），可以在不同的封裝形式中存在，如者屬于二級(jí)封裝），可以在不同的封裝形式中存在，如DIPDIP、PGAPGA、QFPQFP、BGABGA和和DCADCA等等。零級(jí)封裝與一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)封裝的共同作用使

8、得芯片等等。零級(jí)封裝與一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)封裝的共同作用使得芯片實(shí)現(xiàn)其可靠的功能。實(shí)現(xiàn)其可靠的功能。 由于人們已經(jīng)對(duì)由于人們已經(jīng)對(duì)WBWB有普遍的深入了解，本章只作簡要的介紹；而對(duì)有普遍的深入了解，本章只作簡要的介紹；而對(duì)國際上正在開發(fā)、應(yīng)用、發(fā)展的國際上正在開發(fā)、應(yīng)用、發(fā)展的TABTAB和和FCBFCB將詳細(xì)論述。將詳細(xì)論述。 芯片焊區(qū)與封裝引腳的鍵合一般使用芯片焊區(qū)與封裝引腳的鍵合一般使用WBWB技術(shù)；芯片焊區(qū)與基板技術(shù)；芯片焊區(qū)與基板焊區(qū)或焊區(qū)或PWBPWB焊區(qū)之間的鍵合可以應(yīng)用焊區(qū)之間的鍵合可以應(yīng)用WBWB、TABTAB和和FCBFCB的方式。芯片焊的方式。芯片焊區(qū)與引腳、基板焊區(qū)的連接屬

9、于一級(jí)封裝的芯片互連，而與區(qū)與引腳、基板焊區(qū)的連接屬于一級(jí)封裝的芯片互連，而與PWBPWB焊焊區(qū)的連接屬于二級(jí)封裝的芯片互連。區(qū)的連接屬于二級(jí)封裝的芯片互連。 3.2 3.2 芯片粘接芯片粘接 芯片的焊接是指半導(dǎo)體芯片與載體形成牢固的、傳導(dǎo)性或絕緣性芯片的焊接是指半導(dǎo)體芯片與載體形成牢固的、傳導(dǎo)性或絕緣性連接的方法。焊接層除了為器件提供機(jī)械連接和電連接外，還須為器連接的方法。焊接層除了為器件提供機(jī)械連接和電連接外，還須為器件提供良好的散熱通道。件提供良好的散熱通道。 將將ICIC芯片固定安裝在基板上時(shí)，需要芯片和基板之間形成良好的芯片固定安裝在基板上時(shí)，需要芯片和基板之間形成良好的。 芯片與基

10、板間良好的歐姆接觸是保證功率器件正常工作的前提。芯片與基板間良好的歐姆接觸是保證功率器件正常工作的前提。歐姆接觸不良會(huì)使器件熱阻加大，散熱不均勻，影響電流在器件中的歐姆接觸不良會(huì)使器件熱阻加大，散熱不均勻，影響電流在器件中的分布，破壞器件的熱穩(wěn)定性，甚至使器件燒毀。分布，破壞器件的熱穩(wěn)定性，甚至使器件燒毀。 歐姆接觸是指金屬與半導(dǎo)體的接觸，而其接觸面的電阻值遠(yuǎn)小于半導(dǎo)歐姆接觸是指金屬與半導(dǎo)體的接觸，而其接觸面的電阻值遠(yuǎn)小于半導(dǎo)體本身的電阻，使得組件操作時(shí)，大部分的電壓降在活動(dòng)區(qū)而不在接觸體本身的電阻，使得組件操作時(shí)，大部分的電壓降在活動(dòng)區(qū)而不在接觸面。歐姆接觸指的是它不產(chǎn)生明顯的附加阻抗，而且

11、不會(huì)使半導(dǎo)體內(nèi)部面。歐姆接觸指的是它不產(chǎn)生明顯的附加阻抗，而且不會(huì)使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的改變。的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的改變。 1. Au-Si 1. Au-Si合金共熔法合金共熔法 芯片背面沉積芯片背面沉積AuAu層，基板或?qū)?，基板或PWBPWB上要有金屬化層（一般為上要有金屬化層（一般為AuAu或或PdPd鈀鈀- -AgAg）。由于芯片背面有）。由于芯片背面有SiSi，而，而AuAu和和SiSi在在370370有共熔點(diǎn)，這樣，在芯片有共熔點(diǎn)，這樣，在芯片燒結(jié)燒結(jié)（即焊接）（即焊接）時(shí)，根據(jù)燒結(jié)溫度就能知道一定厚度的時(shí)，根據(jù)燒結(jié)溫度就能知道一定厚度的AuAu大約能夠使大約能夠

12、使SiSi溶解多深。溶解多深。 Au-Si Au-Si合金共熔法可在多個(gè)合金共熔法可在多個(gè)ICIC芯片裝好后在芯片裝好后在H H2 2保護(hù)下燒結(jié)，也可用保護(hù)下燒結(jié)，也可用超聲熔焊法逐個(gè)芯片超聲熔焊。超聲熔焊法逐個(gè)芯片超聲熔焊。 2. Pb-Sn 2. Pb-Sn合金片焊接法合金片焊接法 芯片背面為芯片背面為AuAu層或?qū)踊騈iNi層，基板為層，基板為AuAu、Pd-AgPd-Ag或或CuCu；保護(hù)氣氛中燒結(jié)。；保護(hù)氣氛中燒結(jié)。 3. 3. 導(dǎo)電膠粘接法導(dǎo)電膠粘接法 導(dǎo)電膠是含銀且具有良好導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能的環(huán)氧樹脂。這種方法不導(dǎo)電膠是含銀且具有良好導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能的環(huán)氧樹脂。這種方法不需要芯片背面和

13、基板具有金屬化層，芯片粘接后，在烘箱中進(jìn)行導(dǎo)電膠需要芯片背面和基板具有金屬化層，芯片粘接后，在烘箱中進(jìn)行導(dǎo)電膠的固化。的固化。 4. 4. 有機(jī)樹脂基粘接法有機(jī)樹脂基粘接法 以上方法適合于晶體管或小尺寸的以上方法適合于晶體管或小尺寸的ICIC。大尺寸的。大尺寸的ICIC，只要求芯片與，只要求芯片與基板粘接牢固。可以使用高分子材料的有機(jī)粘接劑?；逭辰永喂??？梢允褂酶叻肿硬牧系挠袡C(jī)粘接劑。 3.3 3.3 引線鍵合（引線鍵合（WBWB）技術(shù)）技術(shù) WBWB是將半導(dǎo)體芯片焊區(qū)是將半導(dǎo)體芯片焊區(qū)（芯片（芯片I/OI/O端）端）與微電子封裝的與微電子封裝的I/OI/O引線引線（封裝（封裝引腳）引腳）或

14、基板（或或基板（或PWBPWB）上的金屬布線焊區(qū)用金屬細(xì)絲連接起來的工藝）上的金屬布線焊區(qū)用金屬細(xì)絲連接起來的工藝技術(shù)。焊區(qū)金屬一般為技術(shù)。焊區(qū)金屬一般為AlAl或或AuAu，金屬絲多是數(shù)十微米至數(shù)百微米直徑，金屬絲多是數(shù)十微米至數(shù)百微米直徑的的AuAu絲、絲、AlAl絲或絲或Si-AlSi-Al絲。其焊接方式主要有熱壓焊、超聲鍵合焊絲。其焊接方式主要有熱壓焊、超聲鍵合焊（超（超聲壓焊）聲壓焊）和金絲球焊和金絲球焊（超聲熱壓焊）（超聲熱壓焊）三種。三種。WB(引線鍵合技術(shù)引線鍵合技術(shù))示意圖示意圖WB鍵合芯片鍵合芯片3.3.1 WB3.3.1 WB的分類與特點(diǎn)的分類與特點(diǎn) 1. 1. 熱壓焊熱

15、壓焊 熱壓焊是利用加熱和加壓力，使金屬絲（熱壓焊是利用加熱和加壓力，使金屬絲（AuAu絲）與金屬焊區(qū)（絲）與金屬焊區(qū)（AlAl或或AuAu）壓焊在一起。其原理是通過加熱和加壓力，使焊區(qū)金屬發(fā)生塑性形）壓焊在一起。其原理是通過加熱和加壓力，使焊區(qū)金屬發(fā)生塑性形變，同時(shí)破壞壓焊界面上的氧化層，使壓焊的金屬絲與焊區(qū)金屬接觸面變，同時(shí)破壞壓焊界面上的氧化層，使壓焊的金屬絲與焊區(qū)金屬接觸面的原子間達(dá)到原子的引力范圍，從而使原子間產(chǎn)生吸引力，達(dá)到的原子間達(dá)到原子的引力范圍，從而使原子間產(chǎn)生吸引力，達(dá)到“鍵合鍵合”的目的。的目的。熱壓鍵合的機(jī)理熱壓鍵合的機(jī)理 鍵合所施加的壓力使鍵合所施加的壓力使金球發(fā)生很大

16、的塑性變形，金球發(fā)生很大的塑性變形，其表面上的滑移線使?jié)崈羝浔砻嫔系幕凭€使?jié)崈裘娉孰A梯狀，并在薄膜上面呈階梯狀，并在薄膜上也切出相應(yīng)的凸凹槽，表也切出相應(yīng)的凸凹槽，表面的氧化膜被破壞，潔凈面的氧化膜被破壞，潔凈面之間相互接觸，發(fā)生擴(kuò)面之間相互接觸，發(fā)生擴(kuò)散，產(chǎn)生了連接。散，產(chǎn)生了連接。 熱壓焊的焊點(diǎn)一般為球形、楔形、針形和錐形等。焊接壓力一般是熱壓焊的焊點(diǎn)一般為球形、楔形、針形和錐形等。焊接壓力一般是0.5-0.5-1.5N/1.5N/點(diǎn)。壓焊時(shí)，芯片與焊頭均要加熱，焊頭加熱到點(diǎn)。壓焊時(shí)，芯片與焊頭均要加熱，焊頭加熱到150150左右，芯片通常左右，芯片通常加熱到加熱到200200以上，容易

17、使焊絲和焊區(qū)形成氧化層。同時(shí)，由于芯片加熱溫以上，容易使焊絲和焊區(qū)形成氧化層。同時(shí)，由于芯片加熱溫度高，壓焊時(shí)間一長，容易損害芯片，也容易在高溫（度高，壓焊時(shí)間一長，容易損害芯片，也容易在高溫（200200）下形成異質(zhì)）下形成異質(zhì)金屬（金屬（Au-AlAu-Al）間化合物）間化合物“紫斑紫斑”和和“白斑白斑”，使壓焊點(diǎn)接觸電阻增大，使壓焊點(diǎn)接觸電阻增大，影響器件的可靠性和使用壽命。影響器件的可靠性和使用壽命。 熱壓焊時(shí)，金屬絲因變形過大而受損，焊點(diǎn)鍵合拉力小（熱壓焊時(shí)，金屬絲因變形過大而受損，焊點(diǎn)鍵合拉力?。?.05N/0.05N/點(diǎn)），點(diǎn)），因此熱壓焊使用越來越少。因此熱壓焊使用越來越少。

18、用高壓電火花使金屬絲端部熔成球形，用高壓電火花使金屬絲端部熔成球形， 在在IC 芯片上加熱加壓，使接觸芯片上加熱加壓，使接觸面產(chǎn)生塑性變形并破壞了界面的氧化膜，使其活性化，通過接觸面兩金屬之面產(chǎn)生塑性變形并破壞了界面的氧化膜，使其活性化，通過接觸面兩金屬之間的擴(kuò)散結(jié)合而完成球焊（第一焊點(diǎn)）；然后，焊頭通過復(fù)雜的三維移動(dòng)到間的擴(kuò)散結(jié)合而完成球焊（第一焊點(diǎn)）；然后，焊頭通過復(fù)雜的三維移動(dòng)到達(dá)集成電路底座外引線的內(nèi)引出端，再加熱加壓完成楔焊（第二焊點(diǎn)），從達(dá)集成電路底座外引線的內(nèi)引出端，再加熱加壓完成楔焊（第二焊點(diǎn)），從而完成一根線的連接。而完成一根線的連接。 第一焊點(diǎn)要使金屬絲端部熔成球形，而第二

19、焊點(diǎn)不必在金屬絲端部熔成第一焊點(diǎn)要使金屬絲端部熔成球形，而第二焊點(diǎn)不必在金屬絲端部熔成球形，是利用劈刀的特定形狀施加壓力以拉斷金屬絲。重復(fù)前面的過程，進(jìn)球形，是利用劈刀的特定形狀施加壓力以拉斷金屬絲。重復(fù)前面的過程，進(jìn)行第二根、第三根行第二根、第三根金屬絲的焊接。金屬絲的焊接。不同材料的形球工藝不同材料的形球工藝 金絲形球的規(guī)范金絲形球的規(guī)范為為15mA15mA，30s30s；而在；而在此參數(shù)下，即使有氬此參數(shù)下，即使有氬氣保護(hù)，生成的鋁球氣保護(hù)，生成的鋁球外觀皺折，內(nèi)部充滿外觀皺折，內(nèi)部充滿空洞。鋁球的最佳規(guī)空洞。鋁球的最佳規(guī)范為電流范為電流5A5A，時(shí)間，時(shí)間0.38ms0.38ms，Ar

20、+HAr+H2 2保護(hù)。保護(hù)。 熱壓焊第一焊點(diǎn)的外觀熱壓焊第一焊點(diǎn)的外觀劈刀內(nèi)徑劈刀內(nèi)徑芯片焊區(qū)芯片焊區(qū)第一鍵合點(diǎn)第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn) 2. 2. 超聲焊超聲焊 超聲焊（超聲鍵合），是利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的能量，通過磁致超聲焊（超聲鍵合），是利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的能量，通過磁致伸縮換能器，在超高頻磁場(chǎng)感應(yīng)下，迅速伸縮而產(chǎn)生彈性振動(dòng)，經(jīng)變幅伸縮換能器，在超高頻磁場(chǎng)感應(yīng)下，迅速伸縮而產(chǎn)生彈性振動(dòng)，經(jīng)變幅桿傳給劈刀，使劈刀相應(yīng)振動(dòng)；同時(shí)，在劈刀上施加一定的壓力。劈刀桿傳給劈刀，使劈刀相應(yīng)振動(dòng)；同時(shí)，在劈刀上施加一定的壓力。劈刀在兩種力的作用下，帶動(dòng)在兩種力的作用下，帶動(dòng)AlAl絲在被焊焊區(qū)

21、的金屬化層（如絲在被焊焊區(qū)的金屬化層（如AlAl膜）表面迅膜）表面迅速摩擦，使速摩擦，使AlAl絲和絲和AlAl膜表面產(chǎn)生塑性形變。這種形變破壞了膜表面產(chǎn)生塑性形變。這種形變破壞了AlAl層界面的層界面的氧化層，使兩個(gè)純凈的金屬面緊密接觸，達(dá)到原子間的鍵合，從而形成氧化層，使兩個(gè)純凈的金屬面緊密接觸，達(dá)到原子間的鍵合，從而形成牢固的焊接。牢固的焊接。原理：在常溫下利用超聲機(jī)械振動(dòng)帶動(dòng)絲與膜進(jìn)行磨擦，使氧化膜破碎，原理：在常溫下利用超聲機(jī)械振動(dòng)帶動(dòng)絲與膜進(jìn)行磨擦，使氧化膜破碎，純凈的金屬表面相互接觸，通過磨擦產(chǎn)生的熱量使金屬之間發(fā)生純凈的金屬表面相互接觸，通過磨擦產(chǎn)生的熱量使金屬之間發(fā)生擴(kuò)散，實(shí)

22、現(xiàn)連接。擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)連接。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1）可以適合細(xì)絲、粗絲以及金屬扁帶）可以適合細(xì)絲、粗絲以及金屬扁帶 2 2）不必外部加熱。對(duì)器件無熱影響）不必外部加熱。對(duì)器件無熱影響 3 3）可以實(shí)現(xiàn)在玻璃陶瓷上的連接）可以實(shí)現(xiàn)在玻璃陶瓷上的連接 4 4）適用于微小區(qū)域的連接）適用于微小區(qū)域的連接鍵合過程中絲的變形特性鍵合過程中絲的變形特性 在超聲壓接中，絲的變?cè)诔晧航又?，絲的變形表現(xiàn)為兩個(gè)階段形表現(xiàn)為兩個(gè)階段. .第一階段第一階段主要發(fā)生絲與膜的磨擦過程；主要發(fā)生絲與膜的磨擦過程；第二階段，絲與膜已經(jīng)發(fā)生了第二階段，絲與膜已經(jīng)發(fā)生了部分連接，主要發(fā)生的是劈刀部分連接，主要發(fā)生的是劈刀與絲之間的滑動(dòng)

23、過程。與絲之間的滑動(dòng)過程。 超聲鍵合與熱壓焊相比，能充分去除焊接界面的金屬氧化層，可提超聲鍵合與熱壓焊相比，能充分去除焊接界面的金屬氧化層，可提高焊接質(zhì)量，焊接強(qiáng)度高于熱壓焊（高焊接質(zhì)量，焊接強(qiáng)度高于熱壓焊（40mAl40mAl絲的焊接強(qiáng)度可達(dá)絲的焊接強(qiáng)度可達(dá)0.1N/0.1N/點(diǎn)點(diǎn)以上）。超聲焊不需加熱，可在常溫下進(jìn)行，因此對(duì)芯片性能無損害，以上）。超聲焊不需加熱，可在常溫下進(jìn)行，因此對(duì)芯片性能無損害，并且可以根據(jù)不同的需要隨時(shí)調(diào)節(jié)超聲鍵合能量和條件，以適應(yīng)不同尺并且可以根據(jù)不同的需要隨時(shí)調(diào)節(jié)超聲鍵合能量和條件，以適應(yīng)不同尺寸的寸的AlAl絲或絲或AlAl帶。帶。 Al-Al Al-Al超聲

24、鍵合不產(chǎn)生任何化合物，可以保證器件長期工作的可靠性。超聲鍵合不產(chǎn)生任何化合物，可以保證器件長期工作的可靠性。 超聲鍵合采用超聲波的能量，使金屬絲與鋁電極在常溫下直接鍵合。超聲鍵合采用超聲波的能量，使金屬絲與鋁電極在常溫下直接鍵合。由于鍵合工具頭呈楔形，故又稱楔壓焊。由于鍵合工具頭呈楔形，故又稱楔壓焊。注：超聲焊沒有電火花加熱過程，因此注：超聲焊沒有電火花加熱過程，因此金屬絲端部無法形成球形，即主要是楔形鍵合。金屬絲端部無法形成球形，即主要是楔形鍵合。第一鍵合點(diǎn)第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn) 3. 3. 金絲球焊金絲球焊( (超聲熱壓焊超聲熱壓焊) ) 金絲球焊具有操作方便、焊點(diǎn)牢固（直徑金絲球

25、焊具有操作方便、焊點(diǎn)牢固（直徑25m25m的的AuAu絲焊接強(qiáng)度為絲焊接強(qiáng)度為0.07-0.09N/0.07-0.09N/點(diǎn)），壓點(diǎn)面積大且無方向性，可實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制下的高速點(diǎn)），壓點(diǎn)面積大且無方向性，可實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制下的高速自動(dòng)化焊接。金絲球焊機(jī)還可以帶有超聲功能，從而又具有超聲焊的優(yōu)自動(dòng)化焊接。金絲球焊機(jī)還可以帶有超聲功能，從而又具有超聲焊的優(yōu)點(diǎn)，因此也叫做點(diǎn)，因此也叫做熱壓超聲焊或熱聲焊熱壓超聲焊或熱聲焊。 球焊時(shí)，襯底需加熱（金絲不需加熱），壓焊時(shí)加超聲，因此加熱球焊時(shí)，襯底需加熱（金絲不需加熱），壓焊時(shí)加超聲，因此加熱溫度遠(yuǎn)低于熱壓焊（溫度遠(yuǎn)低于熱壓焊（100100左右），所加壓力一般為

26、左右），所加壓力一般為0.5N/0.5N/點(diǎn)，與熱壓焊點(diǎn)，與熱壓焊相同。由于是相同。由于是Au-AlAu-Al接觸熱聲焊，盡管加熱溫度低，仍有接觸熱聲焊，盡管加熱溫度低，仍有Au-AlAu-Al中間化合中間化合物生成。球焊只適于使用溫度較低、功率較小的物生成。球焊只適于使用溫度較低、功率較小的ICIC和中小功率晶體管的和中小功率晶體管的焊接。焊接。芯片芯片第一鍵合點(diǎn)第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)引線框架引線框架金絲球焊金絲球焊超聲熱壓焊的優(yōu)勢(shì)超聲熱壓焊的優(yōu)勢(shì) 結(jié)合了超聲絲焊和熱壓焊兩者的優(yōu)點(diǎn)，比較超聲熱壓焊和熱結(jié)合了超聲絲焊和熱壓焊兩者的優(yōu)點(diǎn)，比較超聲熱壓焊和熱壓焊的拉伸結(jié)果，在達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度

27、超聲熱壓焊的時(shí)間和溫度都?jí)汉傅睦旖Y(jié)果，在達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度超聲熱壓焊的時(shí)間和溫度都比熱壓焊小得多，超聲壓接時(shí)，一般需要比熱壓焊小得多，超聲壓接時(shí)，一般需要3 3微米以上的振幅和約微米以上的振幅和約1 1秒的時(shí)間，而超聲熱壓焊只需要十分之一的振幅和二十分之一的秒的時(shí)間，而超聲熱壓焊只需要十分之一的振幅和二十分之一的時(shí)間。時(shí)間。 熱壓焊和熱壓超聲焊（金絲球焊）的原理基本相同，區(qū)別在于熱壓鍵合熱壓焊和熱壓超聲焊（金絲球焊）的原理基本相同，區(qū)別在于熱壓鍵合采用加熱加壓；而熱超聲鍵合采用加熱加壓加超聲。采用加熱加壓；而熱超聲鍵合采用加熱加壓加超聲。3種引線鍵合方式各有特種引線鍵合方式各有特點(diǎn)，也有各自適用

28、的產(chǎn)品。但由于熱超聲鍵合可點(diǎn)，也有各自適用的產(chǎn)品。但由于熱超聲鍵合可降低熱壓溫度，降低熱壓溫度， 提高鍵合強(qiáng)提高鍵合強(qiáng)度，有利于器件可靠性度，有利于器件可靠性等優(yōu)點(diǎn)，熱超聲鍵合已取代了熱壓鍵合和超聲鍵合，等優(yōu)點(diǎn)，熱超聲鍵合已取代了熱壓鍵合和超聲鍵合，成為引線鍵合的主流鍵合方式。成為引線鍵合的主流鍵合方式。熱壓焊和金絲球焊的區(qū)別熱壓焊和金絲球焊的區(qū)別3.3.2 3.3.2 引線鍵合的主要材料引線鍵合的主要材料 熱壓焊和金絲球焊主要選用熱壓焊和金絲球焊主要選用AuAu絲，超聲焊主要用絲，超聲焊主要用AlAl絲和絲和Si-AlSi-Al絲，絲，或或Cu-Si-AlCu-Si-Al絲等，且均需要經(jīng)過退

29、火處理。絲等，且均需要經(jīng)過退火處理。Au-AuAu-Au和和Al-AlAl-Al同種金屬間不同種金屬間不會(huì)形成有害的金屬間化合物。會(huì)形成有害的金屬間化合物。3.3.3 Au-Al3.3.3 Au-Al焊接的問題及其對(duì)策焊接的問題及其對(duì)策 焊區(qū)和焊區(qū)和ICIC布線的材料主要是布線的材料主要是AlAl，而焊接材料除了，而焊接材料除了AlAl絲超聲焊外，更絲超聲焊外，更多的是多的是AuAu絲球焊和熱壓焊。絲球焊和熱壓焊。AlAl絲超聲焊不會(huì)產(chǎn)生金屬間化合物絲超聲焊不會(huì)產(chǎn)生金屬間化合物（均是（均是AlAl），而而AuAu絲球焊和熱壓焊則會(huì)因?yàn)榻z球焊和熱壓焊則會(huì)因?yàn)锳u-AlAu-Al接觸而產(chǎn)生金屬間化

30、合物接觸而產(chǎn)生金屬間化合物AuAlAuAl2 2（300300，紫斑），紫斑），引起焊接的失效。除紫斑外，還有可能生成，引起焊接的失效。除紫斑外，還有可能生成AuAu2 2AlAl（白斑）（白斑）等化合物。等化合物。 為了減小為了減小Au-AlAu-Al金屬間化合物的產(chǎn)生，應(yīng)避免高溫下長時(shí)間金屬間化合物的產(chǎn)生，應(yīng)避免高溫下長時(shí)間壓焊，器件的使用溫度也應(yīng)盡可能低一些。壓焊，器件的使用溫度也應(yīng)盡可能低一些。3.4 3.4 載帶自動(dòng)焊（載帶自動(dòng)焊（TABTAB）技術(shù)）技術(shù) TAB TAB技術(shù)早在技術(shù)早在19651965年就由美國通用電氣（年就由美國通用電氣（GEGE）公司研究發(fā)明出來，）公司研究發(fā)明

31、出來，當(dāng)時(shí)稱為當(dāng)時(shí)稱為“微型封裝微型封裝”。19711971年，法國年，法國Bull SABull SA公司將它稱為公司將它稱為“載帶載帶自動(dòng)焊自動(dòng)焊”。這是一種有別于且優(yōu)于。這是一種有別于且優(yōu)于WBWB、用于薄型、用于薄型LSILSI芯片封裝的新型芯片封裝的新型芯片互連技術(shù)。芯片互連技術(shù)。 TAB TAB是連接芯片焊區(qū)和基板焊區(qū)（或是連接芯片焊區(qū)和基板焊區(qū)（或PWBPWB焊區(qū)）的橋梁，包括芯焊區(qū)）的橋梁，包括芯片焊區(qū)凸點(diǎn)形成、載帶引線制作、載帶引線與芯片凸點(diǎn)焊接（內(nèi)引片焊區(qū)凸點(diǎn)形成、載帶引線制作、載帶引線與芯片凸點(diǎn)焊接（內(nèi)引線焊接）、載帶外引線焊區(qū)與基板（或線焊接）、載帶外引線焊區(qū)與基板（或

32、PWBPWB）焊區(qū)的外引線焊接幾部）焊區(qū)的外引線焊接幾部分。分。3.4.1 TAB3.4.1 TAB技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r用用來來焊焊接接芯芯片片PI框架（起支撐和框架（起支撐和保持引線圖形共面保持引線圖形共面的作用）的作用）Cu箔箔Cu引線引線(內(nèi)引線內(nèi)引線) 載帶上的金屬化部分載帶上的金屬化部分(包括內(nèi)引線、外焊區(qū)、公共聯(lián)接處、測(cè)試點(diǎn)和邊緣框架包括內(nèi)引線、外焊區(qū)、公共聯(lián)接處、測(cè)試點(diǎn)和邊緣框架)是由一張長條狀是由一張長條狀的的Cu箔經(jīng)光刻后得到的。所有金屬化部分在內(nèi)引線與芯片焊接完成并沖斷公共聯(lián)接處之前在電路上箔經(jīng)光刻后得到的。所有金屬化部分在內(nèi)引線與芯片焊接完成并沖斷公共聯(lián)接處之前在

33、電路上是連通的。測(cè)試點(diǎn)是為了檢測(cè)光刻之后的金屬化部分是否形成電通路。公共聯(lián)接處是為了使多個(gè)內(nèi)是連通的。測(cè)試點(diǎn)是為了檢測(cè)光刻之后的金屬化部分是否形成電通路。公共聯(lián)接處是為了使多個(gè)內(nèi)引線圖形形成通路以實(shí)現(xiàn)多個(gè)內(nèi)引線一次性電鍍（只對(duì)內(nèi)引線部分進(jìn)行電鍍金）。芯片與內(nèi)引線焊引線圖形形成通路以實(shí)現(xiàn)多個(gè)內(nèi)引線一次性電鍍（只對(duì)內(nèi)引線部分進(jìn)行電鍍金）。芯片與內(nèi)引線焊接后，切斷公共聯(lián)接處，使每一個(gè)焊接好的芯片接后，切斷公共聯(lián)接處，使每一個(gè)焊接好的芯片+內(nèi)引線在電性能上獨(dú)立，然后利用外焊區(qū)進(jìn)行內(nèi)內(nèi)引線在電性能上獨(dú)立，然后利用外焊區(qū)進(jìn)行內(nèi)引線焊接通路的電性能檢測(cè)。檢測(cè)成功后，外焊區(qū)以內(nèi)的部分被沖斷脫離載帶，利用外焊區(qū)

34、與基板引線焊接通路的電性能檢測(cè)。檢測(cè)成功后，外焊區(qū)以內(nèi)的部分被沖斷脫離載帶，利用外焊區(qū)與基板或或PWB焊區(qū)焊接在一起。焊區(qū)焊接在一起。公共聯(lián)接單元公共聯(lián)接單元外引線焊區(qū)外引線焊區(qū)(引線外焊區(qū)引線外焊區(qū))外引線焊接時(shí)，此部分外引線焊接時(shí)，此部分?jǐn)嚅_，引線外焊區(qū)與基斷開，引線外焊區(qū)與基板板(或或PWB)焊區(qū)焊接焊區(qū)焊接測(cè)試點(diǎn)測(cè)試點(diǎn)未焊接芯片的載帶未焊接芯片的載帶 若載帶外焊區(qū)與基板焊區(qū)進(jìn)行外引線焊接，則屬于一級(jí)封裝的若載帶外焊區(qū)與基板焊區(qū)進(jìn)行外引線焊接，則屬于一級(jí)封裝的TABTAB互連，互連，焊好之后的基板通過引腳焊好之后的基板通過引腳( (或焊球或焊球) )等與等與PWBPWB焊區(qū)連通；若載帶引

35、線外焊區(qū)直焊區(qū)連通；若載帶引線外焊區(qū)直接與接與PWBPWB焊區(qū)進(jìn)行焊接，則屬于二級(jí)封裝的焊區(qū)進(jìn)行焊接，則屬于二級(jí)封裝的TABTAB互連?；ミB。 TAB TAB技術(shù)不單能滿足高技術(shù)不單能滿足高I/OI/O數(shù)的各類數(shù)的各類ICIC芯片互連的需求，而且已作為聚芯片互連的需求，而且已作為聚酰亞胺（酰亞胺（PIPI）粘接劑粘接劑CuCu箔三層軟引線載帶的柔性引線，成為廣泛應(yīng)用箔三層軟引線載帶的柔性引線，成為廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)內(nèi)部和系統(tǒng)互連的最佳方式。于電子整機(jī)內(nèi)部和系統(tǒng)互連的最佳方式。 TAB TAB技術(shù)應(yīng)用最廣泛和成熟的是日本、美國和西歐。技術(shù)應(yīng)用最廣泛和成熟的是日本、美國和西歐。芯片芯片銅箔銅箔內(nèi)引

36、線內(nèi)引線鏈輪齒孔鏈輪齒孔多點(diǎn)一次焊接多點(diǎn)一次焊接焊點(diǎn)焊點(diǎn):較厚較厚Cu箔單層帶箔單層帶 (示意圖示意圖) 外焊區(qū)外焊區(qū)Cu箔外焊區(qū)之外的載帶部分（包括箔外焊區(qū)之外的載帶部分（包括鏈輪齒孔）僅起著臨時(shí)承載和傳送載鏈輪齒孔）僅起著臨時(shí)承載和傳送載帶的作用，在進(jìn)行外引線焊接時(shí)去除帶的作用，在進(jìn)行外引線焊接時(shí)去除并回收利用，而外焊區(qū)及其里面的引并回收利用，而外焊區(qū)及其里面的引線圖形（內(nèi)引線）和芯片將焊接在基線圖形（內(nèi)引線）和芯片將焊接在基板或印刷電路板上，實(shí)現(xiàn)其電信性能。板或印刷電路板上，實(shí)現(xiàn)其電信性能。銅箔銅箔內(nèi)引線內(nèi)引線I傳送膠帶傳送膠帶鏈輪齒孔鏈輪齒孔多點(diǎn)一次焊接多點(diǎn)一次焊接焊點(diǎn)焊點(diǎn):較薄較薄C

37、u-PI(聚酰亞胺聚酰亞胺)雙層帶雙層帶 (示意圖示意圖)外焊區(qū)外焊區(qū)內(nèi)引線焊接時(shí)，芯片置于承片臺(tái)內(nèi)引線焊接時(shí)，芯片置于承片臺(tái)上，而非上，而非PI傳送膠帶或基板上。傳送膠帶或基板上。芯片芯片銅箔銅箔I傳送膠帶傳送膠帶芯片芯片基板基板芯片焊區(qū)芯片焊區(qū)基板焊區(qū)基板焊區(qū)凸點(diǎn)凸點(diǎn)引線引線芯片可以面朝上也可以面朝下焊接芯片可以面朝上也可以面朝下焊接在基板或在基板或PWB上，此圖為面朝上。上，此圖為面朝上。內(nèi)引線焊接內(nèi)引線焊接載帶引線外焊區(qū)與載帶引線外焊區(qū)與基板焊區(qū)的焊接基板焊區(qū)的焊接 內(nèi)引線焊接和外引線焊接之后芯片才與基板建立了電路的連通，內(nèi)引線焊接和外引線焊接之后芯片才與基板建立了電路的連通，屬于一級(jí)

38、封裝中的芯片互連。內(nèi)外引線焊接之后，一級(jí)封裝體通過屬于一級(jí)封裝中的芯片互連。內(nèi)外引線焊接之后，一級(jí)封裝體通過與基板焊區(qū)連通的引腳與與基板焊區(qū)連通的引腳與PWB的金屬化通孔相連。的金屬化通孔相連。 若圖中的基板換為若圖中的基板換為PWB，即引線外焊區(qū)直接與，即引線外焊區(qū)直接與PWB焊接，則是二焊接，則是二級(jí)封裝內(nèi)的引線連接，屬于芯片直接安裝技術(shù)。級(jí)封裝內(nèi)的引線連接，屬于芯片直接安裝技術(shù)。芯片已完成了與內(nèi)引線的焊接芯片已完成了與內(nèi)引線的焊接3.4.2 TAB3.4.2 TAB技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) （1 1）結(jié)構(gòu)輕、薄、短、小，封裝高度不足）結(jié)構(gòu)輕、薄、短、小，封裝高度不足1mm1mm。 （2 2）

39、電極尺寸、電極與焊區(qū)節(jié)距均比）電極尺寸、電極與焊區(qū)節(jié)距均比WBWB大為減小。大為減小。 （3 3）相應(yīng)可容納更高的）相應(yīng)可容納更高的I/OI/O引腳數(shù)，提高了引腳數(shù)，提高了TABTAB的安裝密度。的安裝密度。 （4 4）TABTAB的引線電阻、電容和電感均比的引線電阻、電容和電感均比WBWB小得多，這使小得多，這使TABTAB互連的互連的LSILSI、VLSIVLSI能夠具有更優(yōu)良的高速、高頻電性能。能夠具有更優(yōu)良的高速、高頻電性能。 （5 5）可對(duì)各類）可對(duì)各類ICIC芯片進(jìn)行篩選和芯片進(jìn)行篩選和，確保器件是優(yōu)質(zhì)芯片，可大大，確保器件是優(yōu)質(zhì)芯片，可大大提高電子組裝成品率，從而降低電子產(chǎn)品的成

40、本。提高電子組裝成品率，從而降低電子產(chǎn)品的成本。Cu箔單層帶無法測(cè)試，因?yàn)檩d帶所有區(qū)域均導(dǎo)電。箔單層帶無法測(cè)試，因?yàn)檩d帶所有區(qū)域均導(dǎo)電。 （6 6）采用）采用CuCu箔引線，導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能好，機(jī)械強(qiáng)度高。箔引線，導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能好，機(jī)械強(qiáng)度高。 （7 7）TABTAB的鍵合拉力比的鍵合拉力比WBWB高高3-103-10倍（倍（0.3-0.5N/0.3-0.5N/點(diǎn)），從而可提高點(diǎn)），從而可提高芯片互連的可靠性。芯片互連的可靠性。 （8 8）TABTAB使用標(biāo)準(zhǔn)化的卷軸長帶，對(duì)芯片實(shí)行自動(dòng)化多點(diǎn)一次焊接；使用標(biāo)準(zhǔn)化的卷軸長帶，對(duì)芯片實(shí)行自動(dòng)化多點(diǎn)一次焊接；同時(shí)，安裝及外引線焊接可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可進(jìn)

41、行工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，同時(shí)，安裝及外引線焊接可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可進(jìn)行工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，從而提高電子產(chǎn)品的生效率，降低產(chǎn)品成本。從而提高電子產(chǎn)品的生效率，降低產(chǎn)品成本。3.4.3 TAB3.4.3 TAB的分類的分類 TAB按其結(jié)構(gòu)和形狀可分為按其結(jié)構(gòu)和形狀可分為Cu箔單層帶、箔單層帶、Cu-PI(聚酰亞胺聚酰亞胺)雙層帶、雙層帶、Cu-粘接劑粘接劑-PI三層帶和三層帶和Cu-PI-Cu雙金屬帶等四種。雙金屬帶等四種。 注：以作用進(jìn)行分類，注：以作用進(jìn)行分類，載帶包含三部分，即承載用的載帶包含三部分，即承載用的PI（對(duì)于（對(duì)于Cu單層載帶，承載用的材料也為單層載帶，承載用的材料也為Cu）、與芯片進(jìn)行電路

42、連接的）、與芯片進(jìn)行電路連接的Cu箔引線圖形以及焊接用的凸點(diǎn)（僅限于箔引線圖形以及焊接用的凸點(diǎn)（僅限于凸點(diǎn)電鍍?cè)谳d帶內(nèi)引線即凸點(diǎn)載帶自動(dòng)焊的情況，有時(shí)凸點(diǎn)電鍍于芯片凸點(diǎn)電鍍?cè)谳d帶內(nèi)引線即凸點(diǎn)載帶自動(dòng)焊的情況，有時(shí)凸點(diǎn)電鍍于芯片焊區(qū)上）。焊區(qū)上）。（凸點(diǎn)）（凸點(diǎn)）類別類別特點(diǎn)特點(diǎn)TAB單層帶成本低，制作工藝簡單，耐熱性能好，不能篩選和測(cè)試芯片TAB雙層帶可彎曲，成本較低，設(shè)計(jì)自由靈活，可制作高精度圖形，能篩選和測(cè)試芯片TAB三層帶Cu箔與PI粘結(jié)性好，可制作高精度圖形，可卷繞，適于批量生產(chǎn)，能篩選和測(cè)試芯片，制作工藝較復(fù)雜，成本較高TAB雙金屬帶用于高頻器件，可改善信號(hào)特性TAB的分類及特點(diǎn)的分

43、類及特點(diǎn) TABTAB大量使用的載帶寬度為大量使用的載帶寬度為35mm35mm和和70mm70mm，除此之外，還有，除此之外，還有48mm48mm、16mm16mm、8mm8mm和和158mm158mm等多種規(guī)格。載帶寬度越小，等多種規(guī)格。載帶寬度越小，I/OI/O數(shù)越少，即數(shù)越少，即ICIC規(guī)模規(guī)模越小。越小。 載帶標(biāo)準(zhǔn)從略載帶標(biāo)準(zhǔn)從略3.4.4 TAB3.4.4 TAB技術(shù)的關(guān)鍵材料和關(guān)鍵技術(shù)技術(shù)的關(guān)鍵材料和關(guān)鍵技術(shù) TABTAB技術(shù)的關(guān)鍵材料包括基帶材料（載帶材料）、技術(shù)的關(guān)鍵材料包括基帶材料（載帶材料）、CuCu箔引線材料和芯片凸點(diǎn)箔引線材料和芯片凸點(diǎn)金屬材料幾部分。金屬材料幾部分。關(guān)

44、鍵材料關(guān)鍵材料 1. 1. 基帶材料基帶材料 基帶材料要求基帶材料要求高溫性能好與高溫性能好與Cu箔的粘接性好，耐溫高熱匹配性好，收箔的粘接性好，耐溫高熱匹配性好，收縮率小且尺寸穩(wěn)定，抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高，吸水率低等。從綜合性能縮率小且尺寸穩(wěn)定，抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高，吸水率低等。從綜合性能來看，聚酰亞胺來看，聚酰亞胺(PI)基本都能滿足這些要求，所以是公認(rèn)的使用廣泛的基帶材料。基本都能滿足這些要求，所以是公認(rèn)的使用廣泛的基帶材料。除除PI之外，基帶材料還有之外，基帶材料還有聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯（聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯（PET）和和苯并環(huán)丁烯（苯并環(huán)丁烯（BCB） 2. TAB 2. TA

45、B的金屬材料的金屬材料 制作制作TABTAB引線圖形的金屬材料一般采用引線圖形的金屬材料一般采用CuCu箔（少數(shù)使用箔（少數(shù)使用AlAl箔），因箔），因?yàn)闉镃uCu的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好，強(qiáng)度高，延展性和表面平滑性好，與各種基的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好，強(qiáng)度高，延展性和表面平滑性好，與各種基帶粘接牢固，易于用光刻法制作精細(xì)復(fù)雜的引線圖形，且易于電鍍帶粘接牢固，易于用光刻法制作精細(xì)復(fù)雜的引線圖形，且易于電鍍AuAu等等焊接金屬。焊接金屬。3. 芯片凸點(diǎn)的金屬材料芯片凸點(diǎn)的金屬材料 在芯片的焊區(qū)上先制作在芯片的焊區(qū)上先制作Au凸點(diǎn)，然后與凸點(diǎn)，然后與Cu箔引線進(jìn)行焊接，芯片焊區(qū)金屬通箔引線進(jìn)行焊接，芯片焊區(qū)金

46、屬通常為常為Al膜，為防止膜，為防止Au凸點(diǎn)與凸點(diǎn)與Al相互擴(kuò)散，形成有害的金屬間化合物，在凸點(diǎn)內(nèi)側(cè)要相互擴(kuò)散，形成有害的金屬間化合物，在凸點(diǎn)內(nèi)側(cè)要沉積一層阻擋層金屬（沉積一層阻擋層金屬（W、Mo、Pt、Pd鈀、鈀、Cu-Ni、Ni、Cu、Cr等），為等），為 使使Al膜膜和阻擋層粘附牢固，要在二者之間沉積一層粘附層金屬（和阻擋層粘附牢固，要在二者之間沉積一層粘附層金屬（Ti、TiN、Cr或或Ni）（粘粘附層和擴(kuò)散阻擋層均導(dǎo)電，不影響電路導(dǎo)通）；附層和擴(kuò)散阻擋層均導(dǎo)電，不影響電路導(dǎo)通）；也可以將凸點(diǎn)制作在也可以將凸點(diǎn)制作在TAB的的Cu箔引箔引線上，芯片只做多層金屬化或者芯片上仍是線上，芯片只

47、做多層金屬化或者芯片上仍是Al焊區(qū)。這種焊區(qū)。這種TAB結(jié)構(gòu)又稱為凸點(diǎn)載結(jié)構(gòu)又稱為凸點(diǎn)載帶自動(dòng)焊帶自動(dòng)焊(BTAB)。粘附層粘附層Ti阻擋層阻擋層WAl層層凸點(diǎn)凸點(diǎn)Au TABTAB的關(guān)鍵技術(shù)主要包括三個(gè)部分：芯片凸點(diǎn)的制作技術(shù)；的關(guān)鍵技術(shù)主要包括三個(gè)部分：芯片凸點(diǎn)的制作技術(shù)；TABTAB載帶的制作載帶的制作技術(shù)；載帶引線與芯片凸點(diǎn)的內(nèi)引線焊接技術(shù)和載帶外引線的焊接技術(shù)。技術(shù)；載帶引線與芯片凸點(diǎn)的內(nèi)引線焊接技術(shù)和載帶外引線的焊接技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)3.4.5 TAB3.4.5 TAB芯片凸點(diǎn)的設(shè)計(jì)制作要點(diǎn)芯片凸點(diǎn)的設(shè)計(jì)制作要點(diǎn) TABTAB的引線圖形（的引線圖形（CuCu箔圖形）與芯片上凸點(diǎn)

48、的連接焊區(qū)是周邊形的，箔圖形）與芯片上凸點(diǎn)的連接焊區(qū)是周邊形的，焊區(qū)和凸點(diǎn)的周邊布局盡量均勻和對(duì)稱。焊區(qū)和凸點(diǎn)的周邊布局盡量均勻和對(duì)稱。 TAB TAB的凸點(diǎn)形狀一般為蘑菇狀和柱狀。蘑菇狀凸點(diǎn)是用光刻膠作掩的凸點(diǎn)形狀一般為蘑菇狀和柱狀。蘑菇狀凸點(diǎn)是用光刻膠作掩膜制作，由于光刻膠較薄，需要電鍍?cè)龈咄裹c(diǎn)，而電鍍?cè)龈邥r(shí)，凸點(diǎn)會(huì)膜制作，由于光刻膠較薄，需要電鍍?cè)龈咄裹c(diǎn)，而電鍍?cè)龈邥r(shí)，凸點(diǎn)會(huì)橫向發(fā)展，凸點(diǎn)高度越高，橫向發(fā)展越大。橫向發(fā)展時(shí)電流密度不均勻，橫向發(fā)展，凸點(diǎn)高度越高，橫向發(fā)展越大。橫向發(fā)展時(shí)電流密度不均勻，使得凸點(diǎn)頂面呈凹形，尺寸也難以控制；而柱狀凸點(diǎn)使用厚膜抗蝕劑作使得凸點(diǎn)頂面呈凹形，尺寸也

49、難以控制；而柱狀凸點(diǎn)使用厚膜抗蝕劑作掩膜，掩膜厚度與要求的凸點(diǎn)高度相同，不需要電鍍?cè)龈?，因此電流密掩膜，掩膜厚度與要求的凸點(diǎn)高度相同，不需要電鍍?cè)龈?，因此電流密度均勻，凸點(diǎn)頂面是平的。度均勻，凸點(diǎn)頂面是平的。 對(duì)于相同的凸點(diǎn)高度和凸點(diǎn)頂面面積，柱狀凸點(diǎn)要比蘑菇狀凸點(diǎn)的對(duì)于相同的凸點(diǎn)高度和凸點(diǎn)頂面面積，柱狀凸點(diǎn)要比蘑菇狀凸點(diǎn)的底面金屬接觸面積大，強(qiáng)度更高，即當(dāng)?shù)酌娼饘俳佑|面積與凸點(diǎn)高度相底面金屬接觸面積大，強(qiáng)度更高，即當(dāng)?shù)酌娼饘俳佑|面積與凸點(diǎn)高度相同時(shí)，蘑菇狀凸點(diǎn)要比柱狀凸點(diǎn)占據(jù)空間大得多。因此，蘑菇狀凸點(diǎn)更同時(shí)，蘑菇狀凸點(diǎn)要比柱狀凸點(diǎn)占據(jù)空間大得多。因此，蘑菇狀凸點(diǎn)更易于發(fā)生短路。易于發(fā)生短路

50、。 無論是哪種凸點(diǎn)，都要考慮凸點(diǎn)壓焊變形后向四周擴(kuò)展的距離，留無論是哪種凸點(diǎn)，都要考慮凸點(diǎn)壓焊變形后向四周擴(kuò)展的距離，留有余地。壓焊時(shí)，若壓力過大，則壓力傳到底層金屬和阻擋層時(shí)，可能有余地。壓焊時(shí)，若壓力過大，則壓力傳到底層金屬和阻擋層時(shí)，可能使底層金屬和阻擋層產(chǎn)生裂紋，或使較軟的使底層金屬和阻擋層產(chǎn)生裂紋，或使較軟的AuAu凸點(diǎn)變形過大；若壓力不凸點(diǎn)變形過大；若壓力不足，可能因凸點(diǎn)的變形過小而彌補(bǔ)不了凸點(diǎn)高度的不一致性，使有些焊足，可能因凸點(diǎn)的變形過小而彌補(bǔ)不了凸點(diǎn)高度的不一致性，使有些焊點(diǎn)的拉力達(dá)不到使用要求，從而影響可靠性。所以要對(duì)點(diǎn)的拉力達(dá)不到使用要求，從而影響可靠性。所以要對(duì)AuAu

51、、NiNi、CuCu等金等金屬適當(dāng)組合，得到軟硬合適的材料，并節(jié)約成本。屬適當(dāng)組合，得到軟硬合適的材料，并節(jié)約成本。芯片凸點(diǎn)的形狀及制作工藝流程芯片凸點(diǎn)的形狀及制作工藝流程表面氧化硅層表面氧化硅層金屬化沉金屬化沉積的積的Al焊焊區(qū)區(qū)SiSi3N4鈍化層鈍化層凸點(diǎn)下多層金屬化凸點(diǎn)下多層金屬化（粘附層和阻擋層）（粘附層和阻擋層）蘑菇狀凸點(diǎn)制作工藝蘑菇狀凸點(diǎn)制作工藝凸點(diǎn)下多層金屬化凸點(diǎn)下多層金屬化涂覆光刻膠涂覆光刻膠電鍍電鍍Au凸點(diǎn)（光刻膠較薄，凸點(diǎn)凸點(diǎn)（光刻膠較薄，凸點(diǎn)達(dá)到足夠的高度時(shí)，橫向發(fā)展）達(dá)到足夠的高度時(shí)，橫向發(fā)展）去除光刻膠去除光刻膠腐蝕凸點(diǎn)覆蓋面腐蝕凸點(diǎn)覆蓋面積之外的多層金積之外的多層

52、金屬屬柱狀凸點(diǎn)制作工藝柱狀凸點(diǎn)制作工藝3.4.6 TAB3.4.6 TAB載帶的設(shè)計(jì)要點(diǎn)載帶的設(shè)計(jì)要點(diǎn) TAB的載帶引線圖形是與芯片凸點(diǎn)的布局緊密配合的，即首先預(yù)知或精的載帶引線圖形是與芯片凸點(diǎn)的布局緊密配合的，即首先預(yù)知或精確測(cè)量出芯片凸點(diǎn)的位置、尺寸和節(jié)距，然后再設(shè)計(jì)載帶引線圖形。引線圖確測(cè)量出芯片凸點(diǎn)的位置、尺寸和節(jié)距，然后再設(shè)計(jì)載帶引線圖形。引線圖形的指端位置（與凸點(diǎn)焊接的形的指端位置（與凸點(diǎn)焊接的Cu箔引線端）、尺寸和節(jié)距要和每個(gè)芯片凸箔引線端）、尺寸和節(jié)距要和每個(gè)芯片凸點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。其次，載帶外引線焊區(qū)又要與電子封裝的基板或點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。其次，載帶外引線焊區(qū)又要與電子封裝的基板或PWB

53、布線焊布線焊區(qū)一一對(duì)應(yīng)，由此這決定了每根載帶引線的長度和寬度。區(qū)一一對(duì)應(yīng)，由此這決定了每根載帶引線的長度和寬度。 根據(jù)根據(jù)I/O引腳數(shù)量、器件性能要求以及成本等，來確定選擇單層帶、雙層引腳數(shù)量、器件性能要求以及成本等，來確定選擇單層帶、雙層帶、三層帶或雙金屬層帶。單層帶的帶、三層帶或雙金屬層帶。單層帶的Cu箔厚度為箔厚度為50-70微米，以保持載帶引微米，以保持載帶引線圖形在工藝制作過程和使用中的強(qiáng)度，也有利于保持引線指端的共面性，線圖形在工藝制作過程和使用中的強(qiáng)度，也有利于保持引線指端的共面性，其他幾類載帶，因有其他幾類載帶，因有PI支撐，可選擇支撐，可選擇18-35微米或更薄的微米或更薄的

54、Cu箔。箔。 從芯片凸點(diǎn)焊區(qū)到外引線焊區(qū)，載帶引線從內(nèi)向四周均勻從芯片凸點(diǎn)焊區(qū)到外引線焊區(qū)，載帶引線從內(nèi)向四周均勻“扇出扇出”。載帶。載帶引線接觸芯片凸點(diǎn)的部分較窄，而越接近外焊區(qū)載帶引線越寬。寬度的變引線接觸芯片凸點(diǎn)的部分較窄，而越接近外焊區(qū)載帶引線越寬。寬度的變化是漸變的，這樣可以減少引線的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力?；菨u變的，這樣可以減少引線的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。Cu箔引線（載帶引線）箔引線（載帶引線） PIPI框架對(duì)載帶引線圖形起支撐作用，焊接前后特別對(duì)內(nèi)引線框架對(duì)載帶引線圖形起支撐作用，焊接前后特別對(duì)內(nèi)引線起著支撐共面的作用。起著支撐共面的作用。PIPI框架要靠內(nèi)引線近一些，但不能緊靠引框架要

55、靠內(nèi)引線近一些，但不能緊靠引線指端也不能太寬，以免產(chǎn)生熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。此外，在腐蝕線指端也不能太寬，以免產(chǎn)生熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。此外，在腐蝕CuCu箔（制作引線圖形）時(shí)，有相同速率的橫向腐蝕，因此引線圖箔（制作引線圖形）時(shí)，有相同速率的橫向腐蝕，因此引線圖形的尺寸應(yīng)適當(dāng)放寬。形的尺寸應(yīng)適當(dāng)放寬。3.4.7 TAB3.4.7 TAB載帶的制作技術(shù)載帶的制作技術(shù) 1. TAB 1. TAB單層帶的制作技術(shù)單層帶的制作技術(shù) 單層帶是厚度為單層帶是厚度為50-70m50-70m的的CuCu箔。箔。1)1)在整張?jiān)谡麖圕uCu箔上先用光刻法（雙箔上先用光刻法（雙面光刻）沖制出定位傳送孔，然后清洗面光刻）

56、沖制出定位傳送孔，然后清洗CuCu箔。箔。2)2)在在CuCu箔的一面涂光刻膠，箔的一面涂光刻膠，進(jìn)行光刻，曝光和顯影進(jìn)行光刻，曝光和顯影( (露出需要刻蝕的露出需要刻蝕的CuCu）后，整個(gè)背面涂光刻膠保）后，整個(gè)背面涂光刻膠保護(hù)（否則護(hù)（否則CuCu箔從背面全部被刻蝕）。箔從背面全部被刻蝕）。3)3)腐蝕，去光刻膠。腐蝕，去光刻膠。4)4)電鍍（鍍金，電鍍（鍍金，提高電性能）和退火（消除應(yīng)力，改善延展性，凈化表面）。提高電性能）和退火（消除應(yīng)力，改善延展性，凈化表面）。 外焊區(qū)外焊區(qū)單層銅箔引線圖形制作工藝流程單層銅箔引線圖形制作工藝流程TAB 2. TAB 2. TAB雙層帶的制作技術(shù)雙層

57、帶的制作技術(shù) 在在CuCu箔上涂覆液態(tài)的聚酰胺酸（箔上涂覆液態(tài)的聚酰胺酸（PAPA），并初步亞胺化，然后在兩面），并初步亞胺化，然后在兩面涂覆光刻膠，光刻刻蝕，形成初步亞胺化的涂覆光刻膠，光刻刻蝕，形成初步亞胺化的PIPI框架和金屬引線圖形框架和金屬引線圖形（一（一面刻蝕面刻蝕CuCu，另一面刻蝕，另一面刻蝕PIPI），同時(shí)沖壓制作定位傳送孔；最后在，同時(shí)沖壓制作定位傳送孔；最后在350350下將下將PAPA完全亞胺化，形成具有完全亞胺化，形成具有PIPI支撐架和金屬引線圖形的支撐架和金屬引線圖形的TABTAB雙層帶，然后雙層帶，然后對(duì)引線圖形進(jìn)行電鍍。對(duì)引線圖形進(jìn)行電鍍。外焊區(qū)外焊區(qū)雙層帶制

58、作工藝流程雙層帶制作工藝流程TAB 3. TAB 3. TAB三層帶的制作技術(shù)三層帶的制作技術(shù) TAB TAB三層帶使用最多，適宜大批量生產(chǎn)，是由三層帶使用最多，適宜大批量生產(chǎn)，是由CuCu箔箔粘接劑粘接劑PIPI膜膜（或其他有機(jī)薄膜）三層構(gòu)成，其制作工藝更復(fù)雜。（或其他有機(jī)薄膜）三層構(gòu)成，其制作工藝更復(fù)雜。CuCu箔的厚度一般是箔的厚度一般是18m18m或或35m35m，用于形成引線圖形。粘接劑的厚度約為，用于形成引線圖形。粘接劑的厚度約為20-25m20-25m，是具，是具有與有與CuCu粘接力強(qiáng)、絕緣性好、耐高壓和機(jī)械強(qiáng)度好等特性的環(huán)氧類粘接粘接力強(qiáng)、絕緣性好、耐高壓和機(jī)械強(qiáng)度好等特性的

59、環(huán)氧類粘接劑。劑。PIPI膜的厚度約為膜的厚度約為70m70m，主要對(duì)，主要對(duì)CuCu箔引線圖形起支撐作用，以保持箔引線圖形起支撐作用，以保持內(nèi)引線的共面性。三層帶的總厚度約為內(nèi)引線的共面性。三層帶的總厚度約為120m120m。外焊區(qū)外焊區(qū)三層帶制作工藝流程三層帶制作工藝流程TAB 制作沖壓模具，制作用于沖制制作沖壓模具，制作用于沖制PIPI膜定膜定位傳送孔和位傳送孔和PIPI框架的硬質(zhì)合金模具。框架的硬質(zhì)合金模具。 沖壓沖壓PIPI膜定位傳送孔和膜定位傳送孔和PIPI框架孔?？蚣芸住?涂覆粘接劑。粘接劑事先已附在涂覆粘接劑。粘接劑事先已附在PIPI膜膜上，沖壓時(shí)，通孔處的粘接劑層被沖上，沖壓

60、時(shí)，通孔處的粘接劑層被沖壓掉。壓掉。 粘覆粘覆CuCu箔。此過程需加熱加壓。箔。此過程需加熱加壓。 將大面積沖壓好的三層帶進(jìn)行切割，將大面積沖壓好的三層帶進(jìn)行切割，可制成供多個(gè)芯片使用的可制成供多個(gè)芯片使用的TABTAB三層帶。三層帶。 將設(shè)計(jì)好的引線圖形制版，經(jīng)光刻、將設(shè)計(jì)好的引線圖形制版，經(jīng)光刻、刻蝕、電鍍等工藝，完成引線圖形?？涛g、電鍍等工藝，完成引線圖形。4. 4. TAB雙金屬帶的制作技術(shù)雙金屬帶的制作技術(shù)TAB雙金屬帶的制作，可將雙金屬帶的制作，可將PI膜先沖壓出引線圖形的支撐框架，然后膜先沖壓出引線圖形的支撐框架，然后雙面粘接雙面粘接Cu箔，應(yīng)用雙面光刻技術(shù)，制作出雙面引線圖形，