封裝工藝流程演示文稿

第章封裝工藝流程演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)優(yōu)選第章封裝工藝流程當(dāng)前第2頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)傳統(tǒng)封裝與裝配硅片測(cè)試和揀選引線鍵合分片塑料封裝最終封裝與測(cè)試貼片當(dāng)前第3頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)凈化車間當(dāng)前第4頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)芯片封裝技術(shù)工藝流程圖硅片減薄硅片切割芯片貼裝芯片互連打碼上焊錫切筋成形去毛刺成型技術(shù)當(dāng)前第5頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2.2芯片減薄與切割芯片減薄

為什么要減薄

半導(dǎo)體集成電路用4英寸硅片厚度為520μm，6英寸厚度為670μm。這樣就對(duì)芯片的切分帶來(lái)困難。因此電路層制作完成后，需要對(duì)硅片背面進(jìn)行減薄，使其達(dá)到所需要的厚度，然后再進(jìn)行劃片加工，形成一個(gè)個(gè)減薄的裸芯片。當(dāng)前第6頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)減薄工藝

硅片背面減技術(shù)主要有：

磨削、研磨、化學(xué)拋光

干式拋光、電化學(xué)腐蝕、濕法腐蝕

等離子增強(qiáng)化學(xué)腐蝕、常壓等離子腐蝕等當(dāng)前第7頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)硅片減薄轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)稈轉(zhuǎn)動(dòng)卡盤上的硅片向下施加力Figure20.4

當(dāng)前第8頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)BackGrinding背面減薄Taping粘膠帶BackGrinding磨片De-Taping去膠帶將從晶圓廠出來(lái)的Wafer進(jìn)行背面研磨，來(lái)減薄晶圓達(dá)到

封裝需要的厚度（8-12mils,即200~300μm）；磨片時(shí)，需要在正面（ActiveArea）貼膠帶保護(hù)電路區(qū)域

同時(shí)研磨背面。研磨之后，去除膠帶，測(cè)量厚度；當(dāng)前第9頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2.2.2芯片切割（分片）減薄后的芯片貼在一個(gè)帶有金屬環(huán)的薄膜（藍(lán)膜）上，送到劃片機(jī)進(jìn)行劃片。方式：手動(dòng)操作（老式劃片機(jī)）；自動(dòng)劃片機(jī)（配備脈沖激光束或金剛石劃片刀）。劃片工藝：采用DBG、DBT技術(shù)。當(dāng)前第10頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)先劃片后減薄和減薄劃片兩種方法DBG(dicingbeforegrinding)在背面磨削之前，將硅片的正面切割出一定深度的切口，然后再進(jìn)行磨削。DBT(dicingbythinning)在減薄之前先用機(jī)械的或化學(xué)的方法切割出一定深度的切口，然后用磨削方法減薄到一定厚度后，采用常壓等離子腐蝕技術(shù)去除掉剩余加工量。。這兩種方法都很好地避免了或減少了減薄引起的硅片翹曲以及劃片引起的邊緣損害，大大增強(qiáng)了芯片的抗碎能力。當(dāng)前第11頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)分片硅片臺(tái)鋸刃當(dāng)前第12頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)WaferSaw晶圓切割WaferMount晶圓安裝WaferSaw晶圓切割WaferWash清洗將晶圓粘貼在藍(lán)膜（Mylar）上，使得即使被切割開后，不會(huì)散落；通過(guò)SawBlade將整片Wafer切割成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的Dice，方便后面的

DieAttach等工序；WaferWash主要清洗Saw時(shí)候產(chǎn)生的各種粉塵，清潔Wafer；當(dāng)前第13頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)OpticalInspection光學(xué)檢查主要是針對(duì)WaferSaw之后在顯微鏡下進(jìn)行Wafer的外觀檢查，是否有出現(xiàn)廢品。ChippingDie

崩邊當(dāng)前第14頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2.3芯片粘貼貼裝方式4種：共晶粘貼法（Au-Si合金）焊接粘貼法（Pb-Sn合金焊接）環(huán)氧樹脂粘結(jié)（重點(diǎn)）玻璃膠粘貼法芯片貼裝：也稱芯片粘貼，是將芯片固定于封裝基板或引腳架芯片的承載座上的工藝過(guò)程。當(dāng)前第15頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)裝架芯片引線引線框架塑料DIPFigure20.6

當(dāng)前第16頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2.3.1共晶粘貼法共晶反應(yīng)

指在一定的溫度下，一定成分的液體同時(shí)結(jié)晶出兩種一定成分的固相反應(yīng)。金—硅共晶（Au-Si）粘貼，在陶瓷封裝中廣泛應(yīng)用。利用金—硅合金，在高溫(363℃)時(shí),共晶熔合反應(yīng)使IC芯片粘貼固定。缺點(diǎn)：工藝溫度高，生產(chǎn)效率低，不適應(yīng)高速自動(dòng)化生產(chǎn)。只應(yīng)用于大功率元件。當(dāng)前第17頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)芯片粘結(jié)－Au-Si共晶貼片SiliconGoldfilm金/硅共晶合金Al2O3一般工藝方法陶瓷基板芯片座上鍍金膜-將芯片放置在芯片座上-熱氮?dú)夥罩校ǚ姥趸┘訜岵⑹拐迟N表面產(chǎn)生摩擦（去除粘貼表面氧化層）-約425℃時(shí)出現(xiàn)金-硅反應(yīng)液面，液面移動(dòng)時(shí)，硅逐漸擴(kuò)散至金中而形成緊密結(jié)合。當(dāng)前第18頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2.3.2焊接粘貼法另一種利用合金反應(yīng)進(jìn)行芯片粘貼的方法。工藝：在芯片背面淀積一定厚度的Au或Ni,同時(shí)在焊盤上淀積Au-Pb-Ag和Cu的金屬層，這樣可以使用Pb-Sn合金焊料焊接芯片在焊盤上。優(yōu)點(diǎn)：熱傳導(dǎo)性好，適合高功率器件的封裝。當(dāng)前第19頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2.3.3導(dǎo)電膠粘貼法也稱環(huán)氧樹脂粘結(jié)；優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、成本低、大量用于塑料封裝；缺點(diǎn)：熱穩(wěn)定性較差、易在高溫下劣化、可靠性差。當(dāng)前第20頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)芯片粘結(jié)－環(huán)氧樹脂粘貼芯片環(huán)氧樹脂引線框架Figure20.7

當(dāng)前第21頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)DieAttach芯片粘接WriteEpoxy點(diǎn)銀漿DieAttach芯片粘接EpoxyCure銀漿固化EpoxyStorage：

零下50度存放；EpoxyAging：

使用之前回溫，除去氣泡；EpoxyWriting：

點(diǎn)銀漿于L/F的Pad上；當(dāng)前第22頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)圖解操作當(dāng)前第23頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)DieAttach芯片粘接EpoxyWrite：

Coverage>75%;DieAttach：

Placement<0.05mm;當(dāng)前第24頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)EpoxyCure銀漿固化銀漿固化：175°C，1個(gè)小時(shí)；

N2環(huán)境，防止氧化：DieAttach質(zhì)量檢查：DieShear（芯片剪切力）當(dāng)前第25頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)導(dǎo)電膠粘貼法工藝過(guò)程和導(dǎo)電膠材料涂布粘貼劑放芯片到粘貼劑上固化處理。固化條件：150℃(or175℃)，1h或（186℃，0.5h）三種導(dǎo)電膠材料配方：①各向同性:能沿所有方向?qū)щ?。②?dǎo)電硅橡膠:能起到使器件與環(huán)境隔絕，防止水、汽對(duì)芯片的影響，同時(shí)還可以屏蔽電磁干擾。③各向異性導(dǎo)電聚合物:電流只能在一個(gè)方向流動(dòng)。導(dǎo)電膠功能：（形成化學(xué)結(jié)合、具有導(dǎo)電功能）當(dāng)前第26頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2.3.4玻璃膠粘貼法

與導(dǎo)電膠類似，玻璃膠也屬于厚膜導(dǎo)體材料（后面我們將介紹）。不過(guò)起粘接作用的是低溫玻璃粉。它是起導(dǎo)電作用的金屬粉（Ag、Ag-Pd、Au、Cu等）與低溫玻璃粉和有機(jī)溶劑混合，制成膏狀。為低成本芯片粘貼材料，適用于低成本的陶瓷封裝。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)縫隙、熱穩(wěn)定性優(yōu)良、低接合應(yīng)力與低濕氣含量。當(dāng)前第27頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)當(dāng)前第28頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2.4互連技術(shù)是微系統(tǒng)封裝的基礎(chǔ)技術(shù)和專有技術(shù)。服務(wù)對(duì)象：芯片與芯片間、芯片與封裝襯底間、器件與基板間的物理連接。在芯片封裝中，器件失效大約四分之一到三分之一由芯片互連引起的。因此，互連技術(shù)對(duì)器件性能的影響和可靠性影響至關(guān)重要。當(dāng)前第29頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)

引線鍵合（WireBonding,WB）載帶自動(dòng)鍵合（tapeautomatedbonding,TAB）倒裝芯片鍵合（flipchipbonding,FCB）也稱C4常用芯片互連技術(shù)有三種方法：當(dāng)前第30頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)

引線鍵合技術(shù)是將半導(dǎo)體裸芯片（Die）焊區(qū)與微電子封裝的I/O引線或基板上的金屬布線焊區(qū)（Pad）用金屬細(xì)絲連接起來(lái)的工藝技術(shù)。2.4.1引線鍵合技術(shù)當(dāng)前第31頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)WB技術(shù)作用機(jī)理

提供能量破壞被焊表面的氧化層和污染物，使焊區(qū)金屬產(chǎn)生塑性變形，使得引線與被焊面緊密接觸，達(dá)到原子間引力范圍并導(dǎo)致界面間原子擴(kuò)散而形成焊合點(diǎn)。引線鍵合鍵合接點(diǎn)形狀主要有楔形和球形，兩鍵合接點(diǎn)形狀可以相同或不同。當(dāng)前第32頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)三種鍵合方式：超聲波鍵合（加超聲）熱壓鍵合（加熱、加壓）熱超聲波鍵合（也稱為金絲球焊。加熱、加壓、加超聲）當(dāng)前第33頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)WireBonding引線焊接利用高純度的金線（Au）、銅線（Cu）或鋁線（Al）把Pad

和Lead通過(guò)焊接的方法連接起來(lái)。Pad是芯片上電路的外接

點(diǎn)，Lead是LeadFrame上的連接點(diǎn)。W/B是封裝工藝中最為關(guān)鍵的一部工藝。當(dāng)前第34頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)從芯片壓點(diǎn)到引線框架的引線鍵合壓?；旌衔镆€框架壓點(diǎn)芯片鍵合的引線管腳尖Figure20.9

當(dāng)前第35頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)1、超聲波鍵合目前，通過(guò)鋁絲進(jìn)行引線鍵合大多采用超聲波鍵合法。采用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的能量，通過(guò)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)，劈刀相應(yīng)振動(dòng)；同時(shí)，對(duì)劈刀施加一定壓力。劈刀在兩種力的作用下，使金屬絲與鋁電極在常溫下直接鍵合。又稱楔壓焊。當(dāng)前第36頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)超聲鍵合工序引線楔壓劈刀(1)劈刀向上移動(dòng)導(dǎo)給劈刀更長(zhǎng)的引線(3)超聲能壓力引線框架(4)劈刀向上移動(dòng)在壓點(diǎn)旁將引線折斷(5)(2)Al壓點(diǎn)

超聲能壓力芯片F(xiàn)igure20.11

當(dāng)前第37頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2、熱壓鍵合原理：通過(guò)加熱和加壓，使焊區(qū)金屬發(fā)生塑性形變，同時(shí)破壞金屬焊區(qū)界面上的氧化層，使壓焊的金屬絲與焊區(qū)金屬接觸面的原子達(dá)到原子引力范圍，通過(guò)原子間吸引力，達(dá)到“鍵合”的目的。缺點(diǎn)：金屬絲變形過(guò)大，受損，影響鍵合質(zhì)量，限制了使用范圍。當(dāng)前第38頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)熱壓鍵合柱器件壓點(diǎn)Figure20.10

當(dāng)前第39頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)3、熱超聲波鍵合是熱壓鍵合和超聲波鍵合的混合技術(shù)。它采用加熱、加壓、加超聲。工藝過(guò)程：①用高壓電火花使金屬絲端部熔成球；②在芯片焊區(qū)上加熱加壓加超聲，使接觸面產(chǎn)生塑性變形并破壞界面的氧化膜，使其活性化；③通過(guò)接觸使兩金屬間擴(kuò)散結(jié)合而完成球焊，即形成第一焊點(diǎn)；④通過(guò)精細(xì)復(fù)雜的三維控制將焊頭移動(dòng)至封裝底座引線的內(nèi)引出端或基板上的焊區(qū)；⑤加熱加壓加超聲進(jìn)行第二個(gè)點(diǎn)的焊接；⑥完成楔焊，形成第二個(gè)焊點(diǎn)，完成一根線的連接。⑦重復(fù)①~⑥過(guò)程，進(jìn)行第二根、第三根…….線的連接。當(dāng)前第40頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)熱超聲鍵合(2)H2火焰球(1)金絲毛細(xì)管劈刀(5)壓力和加熱形成壓點(diǎn)引線框架(6)劈刀向上移動(dòng)在壓點(diǎn)旁將引線折斷在壓點(diǎn)上的焊球壓力和超聲能芯片(3)劈刀向上移動(dòng)并導(dǎo)入更長(zhǎng)的引線Die(4)當(dāng)前第41頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)熱超聲鍵合特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):可降低熱壓溫度,提高鍵合強(qiáng)度,有利于器件可靠性；目前，已取代熱壓鍵合和超聲鍵合；生產(chǎn)線上90%都采用熱超聲鍵合工藝的全自動(dòng)金絲球引線鍵合機(jī)（簡(jiǎn)稱金絲球焊機(jī)）。當(dāng)前第42頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)引線鍵合實(shí)例當(dāng)前第43頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)WireBond的質(zhì)量控制：WirePull、StitchPull（金線頸部和尾部拉力）WireLoop（金線弧高）BallThickness（金球厚度）Intermetallic（金屬間化合物測(cè)試）SizeThickness當(dāng)前第44頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)引線鍵合拉力試驗(yàn)柱器件測(cè)試中的芯片鉤

樣品卡Figure20.13

當(dāng)前第45頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)引線鍵合的主要材料金絲：用于熱壓焊、（熱超聲）金絲球焊；鋁絲、鋁合金絲：用于超聲焊；銅：近年來(lái)，大量用于集成電路互連。銅比鋁有較高的導(dǎo)電率；銅絲相對(duì)于金絲具有成本低、強(qiáng)度和剛度高、適合于細(xì)間距鍵合的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前第46頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)引線鍵合的關(guān)鍵工藝關(guān)鍵工藝：溫度控制、精確定位控制、工作參數(shù)設(shè)定。應(yīng)用對(duì)象：低密度連線封裝（＜300個(gè)接點(diǎn)）當(dāng)前第47頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)引線鍵合的技術(shù)缺陷多根引線并聯(lián)產(chǎn)生鄰近效應(yīng)，導(dǎo)致電流分布不均；寄生電感很大，產(chǎn)生較高的過(guò)電壓；引線細(xì)（直徑25-125um）導(dǎo)致傳熱性能不佳。當(dāng)前第48頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2.4.2載帶自動(dòng)鍵合技術(shù)(TAB)載帶自動(dòng)健合技術(shù)是在類似于135膠片的柔性載帶粘結(jié)金屬薄片，（像電影膠片一樣卷在一帶卷上，載帶寬度8-70mm。在其特定的位置上開出一個(gè)窗口。窗口為蝕刻出一定的印刷線路圖形的金屬箔片（0.035mm厚）。引線排從窗口伸出，并與載帶相連，載帶邊上有供傳輸帶用的齒輪孔。當(dāng)載帶卷轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，載帶依靠齒孔往前運(yùn)動(dòng)，使帶上的窗口精確對(duì)準(zhǔn)帶下的芯片。再利用熱壓模將導(dǎo)線排精確鍵合到芯片上。可見TAB技術(shù)與一般的壓絲引線技術(shù)不同。后者的特點(diǎn)是將一根、一根的引線先后分立的快速的鍵合到搭接片上。TAB技術(shù)中內(nèi)引線鍵合后還要作后道工序，包括電學(xué)測(cè)試、通電老化，外引線鍵合、切下，最后進(jìn)行封裝工藝。（這些都在載帶上完成。當(dāng)前第49頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)載帶自動(dòng)焊鍵合技術(shù)（TAB）主要工藝技術(shù)包括：載帶制造技術(shù)、凸點(diǎn)形成技術(shù)、引線壓焊技術(shù)、密封技術(shù)。TAB法適合于自動(dòng)化流水線大批量生產(chǎn)，效率高；適應(yīng)高密度I/O及高速超大規(guī)模集成電路的封裝要求。應(yīng)用對(duì)象：I/O接點(diǎn)大于500個(gè)。當(dāng)前第50頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)各種TAB封裝載帶自動(dòng)焊：TAB-TapeAutomaticBonding特點(diǎn)：與Wirebonding相比，封裝高度??；單位面積上可容納更多的引線；采用Cu箔引線，導(dǎo)熱、導(dǎo)電及機(jī)械性能好；鍵合強(qiáng)度是Wirebonding的3~10倍。當(dāng)前第51頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)TAB技術(shù)較之常用的引線工藝的優(yōu)點(diǎn)：（1）對(duì)高速電路來(lái)說(shuō)，常規(guī)的引線使用圓形導(dǎo)線，而且引線較長(zhǎng)，往往引線中高頻電流的趨膚效應(yīng)使電感增加，造成信號(hào)傳遞延遲和畸變，這是十分不利的。TAB技術(shù)采用矩形截面的引線，因而電感小，這是它的優(yōu)點(diǎn)。（2）傳統(tǒng)引線工藝要求鍵合面積4mil2，而TAB工藝的內(nèi)引線鍵合面積僅為2mil2這樣就可以增加I/O密度，適應(yīng)超級(jí)計(jì)算機(jī)與微處理器的更新?lián)Q代。（3）TAB技術(shù)中使用銅線而不使用鋁線，從而改善器件的熱耗散性能。（4）在芯片最終封裝前可進(jìn)行預(yù)測(cè)試和通電老化。這樣可剔除壞芯片，不使它流入下一道工序，從而節(jié)省了成本，提高了可靠性。（5）TAB工藝中引線的鍵合平面低，使器件薄化。當(dāng)前第52頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)1、基本工藝---載帶制造技術(shù)

TAB載帶有多種形式，按層數(shù)和構(gòu)成分：?jiǎn)螌尤饘?、雙層（聚酰亞胺和銅）、三層（聚酰亞胺、粘附層和銅）、雙金屬層載帶等類型。載帶的制作一般采用光刻銅箔方法。當(dāng)前第53頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)銅箔雙層帶當(dāng)前第54頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)各種載帶制作（1）單層結(jié)構(gòu)載帶這僅為一銅帶，其上腐蝕出引線圖案以及支撐結(jié)構(gòu)。方法是將光刻膠涂在銅帶的兩側(cè)。將要刻蝕掉的部分曝光，腐蝕后留下引線圖案。帶上可事先制備出凸點(diǎn)，這種情況下可選用不帶凸點(diǎn)的芯片。再將載帶上的引線排與芯片的I/O鍵合點(diǎn)鍵合。單層結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是全部引線與金屬支撐架相連接，妨礙了帶上器件的測(cè)試檢驗(yàn)和通電老化。（2）雙層結(jié)構(gòu)載帶雙層結(jié)構(gòu)載帶可用兩種方法制作。用液體聚酰亞胺涂敷銅帶（1.4mil厚），然后再干燥處理。聚酰亞胺的厚度為2-3mil。將聚酰亞胺進(jìn)行光刻，然后窗口和齒孔用KOH或NaOH腐蝕出來(lái)，再用FeCl3銅標(biāo)腐蝕液將銅帶上所需圖形腐蝕出來(lái)。（3）三層結(jié)構(gòu)載帶所用載帶厚度為5mil，比雙層帶厚，因而更穩(wěn)定。它的制作方法是：用粘接劑涂敷12或24英寸的Kapton帶，再將帶條裁成TAB產(chǎn)品所需要的合適寬度。窗口和齒孔用硬工具沖制而成。然后將銅帶與Kapton帶進(jìn)行疊合處理，使銅帶壓合在齒孔機(jī)的Kapton。最后光刻銅帶，形成引線排。三層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是膠帶和銅之間有很高的結(jié)合強(qiáng)度，且絕緣性能好，吸濕性低。當(dāng)前第55頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)載帶材料基帶材料要求高溫性能與Cu箔的粘接性、熱匹配性好尺寸穩(wěn)定；化學(xué)穩(wěn)定性好；機(jī)械強(qiáng)度高材料聚酰亞胺(PI)薄膜，早期最廣泛使用的材料，價(jià)格稍高聚乙烯對(duì)苯二甲酸脂(PET)薄膜苯丙環(huán)丁稀(BCB)薄膜導(dǎo)體材料Cu箔與基帶連接牢固；導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能好；易于電鍍。厚度有18、35、70微米鋁箔使用較少規(guī)格寬度以35mm最常用。另有70mm和158mm等規(guī)格。當(dāng)前第56頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)

載帶上Cu箔引線的圖形結(jié)構(gòu)當(dāng)前第57頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2、凸點(diǎn)形成技術(shù)：基本工藝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)：粘附層、阻擋層和壓焊金屬層，一般采用鈦---鎢---金結(jié)構(gòu)。凸點(diǎn)形狀分為兩種：蘑菇狀凸點(diǎn)、柱狀凸點(diǎn)。鍍點(diǎn)高度一般在20~30um.凸點(diǎn)制作技術(shù)主要是針對(duì)凸塊式芯片TAB。當(dāng)前第58頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)凸點(diǎn)種類當(dāng)前第59頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)金凸塊制作的傳統(tǒng)工藝金凸塊制作的傳統(tǒng)工藝:

第一步，對(duì)芯片進(jìn)行清潔處理

第二步，通過(guò)真空濺散的方法，在芯片鍵合的上表面形成粘著層和阻擋層。粘著層提供IC芯片上的鋁鍵合點(diǎn)與凸塊間良好的鍵合力與低的接觸電阻特性。常用的材料是Ti、Cr、和Al，這幾種金屬與鋁和氧化硅的粘著性很好。擴(kuò)散阻擋層的作用是阻止芯片上的鋁與凸塊材料之間的擴(kuò)散反應(yīng)而形成金屬間化合物。主要材料為鈀、鉑、銅、鎳或鎢。金屬層做好后、接著涂25微米厚的光刻膠，然后用電鍍的方法制作金屬凸塊。凸塊制作完成后在其頂面電鍍一層25微米的金（凸塊金屬不是金的情況），目的是起抗氧化作用。當(dāng)前第60頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)金凸塊制作流程1、多層金屬薄膜制作：由三層薄膜組成（粘附層、阻擋層、抗氧化保護(hù)金屬層。當(dāng)前第61頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)凸塊轉(zhuǎn)移技術(shù)一般的凸塊制作工藝流程，可以看出，它的制作工藝復(fù)雜，技術(shù)難度大，成本高。因此改進(jìn)凸塊制作技術(shù)成為一項(xiàng)研究的熱門課題。日本Matsushita公司開發(fā)了凸塊轉(zhuǎn)移技術(shù)。

這種技術(shù)分2次鍵合：

第1次是將在玻璃基板上做成的凸塊，轉(zhuǎn)移到載帶內(nèi)引腳前端與芯片鍵合點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的位置。

第2次鍵合。在引腳前端有凸點(diǎn)的載帶由專門的制造商提供，這樣就避免了在芯片焊區(qū)制作凸點(diǎn)的麻煩，降低了生產(chǎn)成本。當(dāng)前第62頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)轉(zhuǎn)移凸塊技術(shù)當(dāng)前第63頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)3、引線壓焊技術(shù)基本工藝分為：內(nèi)引線壓焊、外引線壓焊內(nèi)引線壓焊---將載帶的內(nèi)焊點(diǎn)同芯片凸點(diǎn)鍵合在一起的工藝過(guò)程。主要方法有：熱壓焊、熱壓再流焊。工藝的選擇取決于金屬化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。外引線焊接是將引線焊接到外殼或基板焊區(qū)當(dāng)前第64頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)內(nèi)引線焊接程序圖主要工藝操作：對(duì)位、焊接、抬起、芯片傳送。當(dāng)前第65頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)

外引線壓焊：也有回流、熱壓、超聲熱壓三種焊接方法。一般在密封、測(cè)試后進(jìn)行外引線焊接過(guò)程當(dāng)前第66頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)TAB封裝技術(shù)特點(diǎn)封裝體韌性良好，尺寸小，結(jié)構(gòu)輕、薄，封裝高度＜1mm；可實(shí)現(xiàn)高密度輸入輸出（I/O）引腳；10mm見方的芯片WB最多300根引腳，TAB可達(dá)到500根以上；封裝體電性能好，適用于高頻電路；增加散熱體散熱性能，提高導(dǎo)熱效果；適合自動(dòng)化組裝。當(dāng)前第67頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)主要材料TAB的關(guān)鍵材料包括：基帶材料（聚酰亞胺PI）銅箔引線材料芯片凸點(diǎn)金屬材料當(dāng)前第68頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2.4.3倒裝芯片鍵合FCB技術(shù)倒裝焊是芯片面朝下，芯片焊區(qū)與基板焊區(qū)直接互連的一種方法。原理是FCB的互連代替?zhèn)鹘y(tǒng)的引線鍵合（WB）。優(yōu)點(diǎn)：具有精度高、芯片占用體積小、輸入輸出密度高、互連線短、引線寄生參數(shù)小等，有利于高頻產(chǎn)品應(yīng)用。當(dāng)前第69頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)FCB的發(fā)展歷史---C4技術(shù)C4（controlled-collapsechipconnection）可控塌陷芯片連接。20世紀(jì)60年代，由IBM公司首先研制，成為IBM公司system/360系列計(jì)算機(jī)邏輯基礎(chǔ)。C4的凸點(diǎn)：多層金屬化系統(tǒng)組成；（由三層薄膜組成）Cr/Cr-Cu/Cu。采用Pb/Sn焊料作為焊接凸點(diǎn)?；澹禾沾苫?。當(dāng)前第70頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)IBM公司C4技術(shù)當(dāng)前第71頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)Pb/Sn焊料（C4技術(shù)）的優(yōu)點(diǎn)：易熔化再流，彌補(bǔ)了凸點(diǎn)高度不一致或基板不平引起的高度差；Pb/Sn熔化狀態(tài)，焊接壓力小。不宜損傷芯片和焊點(diǎn)；熔化的Pb/Sn表面張力大。焊接具有自對(duì)準(zhǔn)效果。當(dāng)前第72頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)倒裝焊工藝主要技術(shù)包含兩部分：凸點(diǎn)制作；倒裝裝配。當(dāng)前第73頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)倒裝焊工藝流程

形成金屬化層芯片面朝下與基板上的金屬化層對(duì)準(zhǔn)制作合金凸點(diǎn)基板間填充樹脂塑封制作外引線凸點(diǎn)當(dāng)前第74頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)

多層金屬化系統(tǒng)，通常由三層組成。粘附層---一般選用Cr、Ti、Ni阻擋層---一般選用Cu、Pt、Ni、Pb導(dǎo)電層---凸點(diǎn)金屬，一般選用很薄的Au、Cu、Pb/Sn等。UBM----凸點(diǎn)下金屬層；BLM----焊球受限冶金學(xué)；1、凸點(diǎn)下金屬（UBM）當(dāng)前第75頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2、凸點(diǎn)芯片制作工藝蒸發(fā)/濺射凸點(diǎn)制作法；電鍍凸點(diǎn)制作法；置球及模板印刷制作焊料凸點(diǎn)法化學(xué)鍍凸點(diǎn)制作法、打球凸點(diǎn)制作法、移植法等。當(dāng)前第76頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)凸點(diǎn)類型按凸點(diǎn)材料分類：Au凸點(diǎn)、Cu凸點(diǎn)、Cu/Pb-Sn凸點(diǎn)、Pb/Sn凸點(diǎn)(C4)等；按凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)分類：周邊型、面陣型；按凸點(diǎn)形狀分類：蘑菇狀、直狀、球形、疊形。當(dāng)前第77頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)

蒸發(fā)/濺散凸點(diǎn)制作法這是早期常用的方法，因?yàn)樗cIC工藝兼容，工藝簡(jiǎn)單成熟。多層金屬和凸點(diǎn)金屬可以一次完成。

工藝流程：制作掩模板-Si圓片安裝制作好的掩模板-Si圓片光刻掩?？?蒸發(fā)/濺射各金屬層-蒸發(fā)/濺射凸點(diǎn)金屬-去掩模板、去除光刻膠，剝離多余的金屬層-形成凸點(diǎn)。

缺點(diǎn):是形成的凸點(diǎn)大且低。如果形成一定高度的凸點(diǎn)需要的時(shí)間長(zhǎng)，真空濺散設(shè)備應(yīng)是多源多靶的，價(jià)格貴。成本高效率低，不適合大批量生產(chǎn)。當(dāng)前第78頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)電鍍凸點(diǎn)制作法

1多層金屬化系統(tǒng)制作；三層金屬在真空室中依次淀積完成；（組成：鈦---鎢---金）2光刻，去除多余阻擋層；3電鍍Au凸點(diǎn)；4去除光刻膠；5加熱重熔；6去除阻擋層。當(dāng)前第79頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖當(dāng)前第80頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)

凸點(diǎn)形成工藝—電鍍法當(dāng)前第81頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)置球及模板印刷制作焊料凸點(diǎn)法1、置球法制作焊料凸點(diǎn)多層金屬化系統(tǒng)制作同上；通過(guò)掩膜板定位，放焊料球。再在N2氣保護(hù)下在回流過(guò)程中再流；關(guān)鍵：制作高精度模板。2、模板印刷制作焊料凸點(diǎn)法（也稱絲網(wǎng)印刷法）將置料球換成印刷焊膏也可制作焊料凸點(diǎn)。該方法比置球法效率高、工藝簡(jiǎn)單。當(dāng)前第82頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)凸點(diǎn)制作工藝—置球法：

當(dāng)前第83頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)倒裝焊基板材料厚膜陶瓷基板；薄膜陶瓷基板；Si基板；PCB環(huán)氧樹脂基板；3、凸點(diǎn)芯片的倒裝焊當(dāng)前第84頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)倒裝焊的工藝方法有以下幾種：熱壓焊FCB法再流焊FCB法環(huán)氧樹脂光固化FCB法各向異性導(dǎo)電膠粘貼FCB法當(dāng)前第85頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)熱壓焊FCB法使用倒裝焊機(jī)完成對(duì)硬凸點(diǎn)芯片連接。凸點(diǎn)材料：Ni/AuCu凸點(diǎn)、CuC凸點(diǎn)等；壓焊頭可加壓、加熱、加超聲。關(guān)鍵：對(duì)芯片與基板的平行度要求很高。當(dāng)前第86頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)熱壓或熱聲倒裝焊接：調(diào)準(zhǔn)對(duì)位-落焊頭壓焊（加熱）當(dāng)前第87頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)

是目前國(guó)際最流行、且具有發(fā)展?jié)摿Φ腇CB技術(shù)。將做好凸點(diǎn)的芯片與基板上的焊區(qū)對(duì)應(yīng)鍵合在一起。對(duì)于低熔點(diǎn)的凸點(diǎn)，一般采用該方法，即在對(duì)準(zhǔn)以后加熱，使焊料融化，冷卻后形成牢固的電氣機(jī)械互連。再流焊FCB法---C4技術(shù)當(dāng)前第88頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)

C4技術(shù)的特點(diǎn)：可于多種基板互連；不同熔點(diǎn)，可彌補(bǔ)基板缺陷；Pb/Sn焊料熔化再流，自對(duì)準(zhǔn)效應(yīng)，對(duì)精度要求降低；可采用SMT設(shè)備，達(dá)到規(guī)?；a(chǎn)。當(dāng)前第89頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)自對(duì)準(zhǔn)效應(yīng)當(dāng)前第90頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)當(dāng)前第91頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)當(dāng)前第92頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)環(huán)氧樹脂光固化倒裝焊法這是一種微凸點(diǎn)FCB法。日本曾用這種方法對(duì)6mm×6mm芯片成功進(jìn)行倒裝焊，Au凸點(diǎn)僅為5μm×5μm，節(jié)距只有10μm，載有2320個(gè)微凸點(diǎn)。與一般倒裝焊截然不同的是，這里利用光敏樹脂光固化時(shí)產(chǎn)生的收縮力將凸點(diǎn)與基板上謹(jǐn)慎焊區(qū)牢固地互連在一起，不是“焊接”，而是“機(jī)械接觸”。當(dāng)前第93頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)各向異性導(dǎo)電膠粘貼FCB法所謂各向異性導(dǎo)電膠（ACA）可理解為縱向?qū)щ?，橫向不導(dǎo)電的材料。主要用于各種液晶顯示器（LCD）與芯片連接。ACA的幾種類型：熱固型、熱塑型、紫外光固化型。當(dāng)前第94頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)當(dāng)前第95頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)為了制作更小、精度更高的LCD，就要不斷縮小IC芯片的凸點(diǎn)尺寸、凸點(diǎn)節(jié)距或倒裝焊節(jié)距。例如小于50μm凸點(diǎn)尺寸或節(jié)距，這樣使用ACA常規(guī)倒裝焊方法，將使橫向短路的可能性隨之增加。為了消除這種不良影響，使用ACA倒裝焊方法要加以改進(jìn)，其中設(shè)置尖峰狀的絕緣介質(zhì)壩就是一種有效的方法。當(dāng)前第96頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)4、倒裝焊接后芯片下面充填在倒裝焊后，在芯片與基板間填充環(huán)氧樹脂EpoxyUnderFill。

在芯片與基板間填充環(huán)氧樹脂，不但可以保護(hù)芯片免受環(huán)境如濕汽、離子等污染，利于芯片在惡劣環(huán)境下正常工作，而且可以使芯片耐受機(jī)械振動(dòng)和沖擊。特別是填充樹脂后可以減少芯片與基板（尤其PWB）間膨脹失配的影響，即可減小芯片凸點(diǎn)連接處的應(yīng)力和應(yīng)變當(dāng)前第97頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)倒裝焊接后芯片下面的填充

書上插圖當(dāng)前第98頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)倒裝焊芯片下填充環(huán)氧樹脂填料要求應(yīng)小于倒裝焊芯片與基板間的間隙，以達(dá)到芯片下各處完全填充覆蓋。①填料應(yīng)無(wú)揮發(fā)性，因?yàn)閾]發(fā)能使芯片下產(chǎn)生間隙，從而導(dǎo)致機(jī)械失效。②應(yīng)盡可能減小乃至消除失配應(yīng)力，填料與倒裝芯片凸點(diǎn)連接處的z方向CTE(CoefficientofThermalExpansion熱膨脹系數(shù))應(yīng)大致匹配。③為避免PWB產(chǎn)生形變，填料的固化溫度要低一些。④要達(dá)到耐熱循環(huán)沖擊的可靠性，填料應(yīng)有高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。⑤對(duì)于存儲(chǔ)器等敏感器件，填充α放射性低的填料至關(guān)重要。⑥填料的粒子尺寸⑦在填充溫度操作條件下的填料粘滯性要低，流動(dòng)性要好，即填料的粘滯性應(yīng)隨著溫度的提高而降低。⑧為使倒裝焊互連具有較小的應(yīng)力，填料應(yīng)具有較高的彈性模量和彎曲強(qiáng)度。⑨在高溫高濕環(huán)境條件下，填料的絕緣電阻要高，即要求雜質(zhì)離子（Cl-、Na＋、K＋等）數(shù)量要低。⑩填料抗各種化學(xué)腐蝕的能力要強(qiáng)。當(dāng)前第99頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)填料的填充方法

實(shí)際填充時(shí)，將倒芯片和基板加熱到70-75℃，利用加有填料、形狀如同“L”的注射器，沿著芯片的邊緣雙向注射填料。由于毛細(xì)管虹吸作用，填料被吸入，并向芯片-基板的中心流動(dòng)。一個(gè)12.7mm見方的芯片，10分鐘可完全充滿縫隙，用料大約0.03ml。填充后要對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行固化。可在烘箱中分段升溫，待達(dá)到固化溫度后，保溫3-4小時(shí)，即可達(dá)到完全固化。當(dāng)前第100頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)總結(jié)FCB的優(yōu)點(diǎn)與不足

優(yōu)點(diǎn)：互聯(lián)線短、電容、電感小，適合高頻、高速元器件；芯片焊區(qū)可面分布，高I/O器件；芯片安裝和互聯(lián)同時(shí)進(jìn)行，工藝簡(jiǎn)單、適合SMT工業(yè)化大批量生產(chǎn)。缺點(diǎn)：需精選芯片；芯片面朝下，焊點(diǎn)檢測(cè)困難；芯片制作工藝復(fù)雜，成本高；材料間匹配性生產(chǎn)周期加長(zhǎng)，散熱能力有待提高。當(dāng)前第101頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2.5成型技術(shù)即：將芯片與引線框架包裝起來(lái)。金屬封裝、塑料封裝、陶瓷封裝等；塑料封裝最常用方式，占90%的市場(chǎng)。塑料封裝的成型技術(shù)包括：轉(zhuǎn)移成型技術(shù)（主要方法）噴射成型技術(shù)預(yù)成型技術(shù)當(dāng)前第102頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)典型成型技術(shù)工藝過(guò)程轉(zhuǎn)移成型技術(shù)使用的材料：熱固性聚合物成型技術(shù)工藝過(guò)程：

芯片放置于模具中---預(yù)成型塊預(yù)加熱----放入轉(zhuǎn)移成型機(jī)---塑封料擠壓到澆道----注入模腔---固化----保壓---頂桿頂出----放入固化爐固化。預(yù)熱溫度：90~95℃；模具溫度：170~175℃當(dāng)前第103頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)Molding（注塑）為了防止外部環(huán)境的沖擊，利用EMC

把WireBonding完成后的產(chǎn)品封裝起

來(lái)的過(guò)程，并需要加熱硬化。BeforeMoldingAfterMolding當(dāng)前第104頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)EOL–Molding（注塑）MoldingCycle-L/F置于模具中，每個(gè)Die位于Cavity中，模具合模。-塊狀EMC放入模具孔中-高溫下，EMC開始熔化，順著軌道流向Cavity中-從底部開始，逐漸覆蓋芯片-完全覆蓋包裹完畢，成型固化當(dāng)前第105頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期四\22點(diǎn)2.6去飛邊毛刺去飛邊毛刺工藝：介質(zhì)去飛邊毛刺（常用）溶劑去飛邊毛刺水去飛邊毛刺（常用）用介質(zhì)去飛邊毛刺時(shí)，是將研磨料（如顆粒狀的塑料球）與高壓空氣一起沖洗模塊。在去飛邊毛刺過(guò)程中，介質(zhì)會(huì)將框架引腳的表面輕微擦磨，這將有助于焊料和金屬框架的粘連。用水去飛邊毛刺工藝是利用高壓的水流來(lái)沖擊模塊，有時(shí)也會(huì)將研磨料與高壓水流一起使用。用溶劑來(lái)去飛邊毛刺通常只適用于很薄的毛刺。溶劑包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)或雙甲基呋喃（DMF）。