【正文】 鍵合。 第二章 封裝工藝流程 載帶自動鍵合技術(shù) TAB技術(shù)的關(guān)鍵材料 基帶材料： 要求耐高溫，與金屬箔粘貼性好，熱匹配性好，抗化學腐蝕性強，機械強度高，吸水率低。 （ 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。為降低引線成本的需要， TAB技術(shù)越來越受到人們的青睞，促使許多半導體廠家積極開發(fā)研究。 TAB技術(shù)中內(nèi)引線鍵合后還要作后道工序，包括電學測試、通電老化，外引線鍵合、切下，最后進行封裝工藝（。 當載帶卷轉(zhuǎn)動時，載帶依靠齒孔往前運動，使帶上的窗口精確對準帶下的芯片。 第二章 封裝工藝流程 （ 2）影響打線鍵合可靠度因素 第二章 封裝工藝流程 封膠和粘貼材料 與線材的反應 金屬間化合物的形成 可靠度常用拉力試驗 和鍵合點的剪切試驗 測試檢查 可靠度因素 載帶自動鍵合技術(shù) 第二章 封裝工藝流程 載帶自動健合技術(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 870mm。其優(yōu)點是抗疲勞性優(yōu)良，生成金屬間化合物的影響小。其目的是抑制鍵合界面的金屬間化合物（類似于化學鍵，金屬原子的價電子形成鍵）的成長，和降低基板高分子材料因高溫產(chǎn)生形變。原因是鋁線不易在線的末端灼燒成球。 由于鍵合工具頂端是圓錐形的，所以得到的焊點通常為新月狀。從而限制了打線速度。 打線鍵合 適用引腳數(shù)為 3257；載帶自動鍵合的適用引腳數(shù)為 12600；倒裝芯片鍵合適用的引腳數(shù)為616000。由于完成粘貼的溫度要比導電膠高得多，所以它只適用于陶瓷封裝中。 玻璃膠粘貼法 與導電膠類似，玻璃膠也屬于厚膜導體材料（后面我們將介紹）。 導電膠貼裝工藝 第二章 封裝工藝流程 膏狀導電膠： 用針筒或注射器將粘貼劑涂布到芯片焊盤上（不能太靠近芯片表面，否則會引起銀遷移現(xiàn)象），然后用自動拾片機（機械手）將芯片精確地放置到焊盤的粘貼劑上，在一定溫度下固化處理（ 150℃ 1小時或 186℃ 半小時）。 （ 3）各向異性導電聚合物，電流只能在一個方向流動。 導電膠粘貼法 導電膠是銀粉與高分子聚合物（環(huán)氧樹脂）的混合物。 缺點： 因材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)不同而引發(fā)應力破壞。物體由于外因而變形時，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復到變形前的位置。 第二章 封裝工藝流程 合金焊料 硬質(zhì)焊料 軟質(zhì)焊料 硬質(zhì)焊料： 金 硅、金 錫、金 鍺。優(yōu)點是熱傳導性好。 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 熱氮氣氛中（防氧化）加熱并使粘貼表面產(chǎn)生摩擦（去除粘貼表面氧化層） 約 425℃ 時出現(xiàn)金 硅反應液面，液面移動時，硅逐漸擴散至金中而形成緊密結(jié)合。 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，大大增強了芯片的抗碎能力。這樣會嚴重影響芯片的碎裂強度。現(xiàn)在劃片機都是自動的，機器上配備激光或金鋼石的劃片刀具。 第二章 封裝工藝流程 硅片減薄 硅片切割 芯片貼裝 芯片互連 去飛邊毛刺 切筋成形 上焊錫 打碼 成型技術(shù) 芯片切割 、為什么要減薄 半導體集成電路用硅片 4吋厚度為 520μm ， 6吋厚度為670μm 。 第二章 封裝工藝流程 封裝工藝流程概況 流程一般可以分成兩個部分：在用塑料封裝之前的工序稱為 前段工序 ，在成型之后的操作稱為 后段工序 。 芯片封裝和芯片制造不在同一工廠完成 它們可能在同一工廠不同的生產(chǎn)區(qū)、或不同的地區(qū)，甚至在不同的國家。許多工廠將生產(chǎn)好的芯片送到幾千公里以外的地方去做封裝。成型工序是在凈化環(huán)境中進行的，由于轉(zhuǎn)移成型操作中機械水壓機和預成型品中的粉塵達到 1000級以上（空氣中 粉塵達 1000個 /m3以上）。這樣就對芯片的切分帶來困難。切割分部分劃片（不劃到底，留有殘留厚度）和完全分割劃片。 先劃片后減薄和減薄劃片兩種方法 第二章 封裝工藝流程 DBG(dicing before grinding) 在背面磨削之前，將硅片的正面切割出一定深度的切口，然后再進行磨削。 芯片貼裝 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程。 第二章 封裝工藝流程 預型片法 ，此方法適用于較大面積的芯片粘貼。 一般工藝方法 將芯片背面淀積一定厚度的 Au或 Ni，同時在焊盤上淀積AuPdAg和 Cu的金屬層。 優(yōu)點： 塑變應力值高（ “內(nèi)應力 ”指組成單一構(gòu)造的不同材質(zhì)之間，因材質(zhì)差異而導致變形方式的不同，繼而產(chǎn)生的各種應力。在所考察的截面某一點單位面積上的內(nèi)力稱為應力（ Stress）。 軟質(zhì)焊料： 鉛 錫、鉛 銀 銦。銀粉起導電作用，而環(huán)氧樹脂起粘接作用。在倒裝芯片封裝中應用較多。 固體薄膜： 將其切割成合適的大小放置于芯片與基座之間，然后再進行熱壓接合。不過起粘接作用的是低溫玻璃粉。在降溫時要控制降溫速度，否則會造成應力破壞，影響可靠度?？梢?C4適合于高密度組裝。 打線鍵合技術(shù)介紹 （ 2）熱壓鍵合 第二章 封裝工藝流程 先將金屬線穿過毛細管狀的鍵合工具（稱 為瓷嘴或焊針），該工具是由碳化鎢或氧化鋁等耐高溫材料制成；然后再電子點火或氫焰將金屬線燒斷并利用熔融金屬的表面張力作用使線的末端灼燒成球（直徑約為金屬線直徑的 23倍），鍵合工具再將金屬球壓至已經(jīng)預熱到 150250℃ 的第一金屬焊墊上進行球形鍵合。 由于熱壓焊是在高溫下進行的，通常使用的金屬線為金線（抗氧化性強）。 （ 3）熱超聲波鍵合 熱超聲波鍵合 是熱壓鍵合與超聲波鍵合的混合技術(shù)。 第二章 封裝工藝流程 打線鍵合的線材與可靠度 （ 1）合金線材 鋁合金線 因純鋁線材太軟很少使用。 金線 純金線的純度一般用 4個 9。 在其特定的位置上開出一個窗口。再利用熱壓模將導線排精確鍵合到芯片上。這些都在載帶上完成。 第二章 封裝工藝流程 TAB技術(shù)較之常用的引線工藝的優(yōu)點： （ 1）對高速電路來說，常規(guī)的引線使用圓形導線，而且引線較長，往往引線中高頻電流的趨膚效應使電感增加，造成信號傳遞延遲和畸變，這是十分不利的。 （ 4）在芯片最終封裝前可進行預測試和通電老化。 例如，聚酰亞胺（ PI）、聚乙烯對本二甲酸脂（ PET）和苯并環(huán)丁烯（ BCB） TAB金屬材料： 要求導電性能好，強度高，延展性、表面平滑性良好，與各種基帶粘貼牢固，不易剝離，易于用光刻法制作出精細復雜的圖形，易電鍍 Au、 Ni、 Pb/Sn焊接材料，例如， Al、 Cu。 凸塊式芯片 TAB，先將金屬凸塊長成于 IC芯片的鋁鍵合點上，再與載帶的內(nèi)引腳鍵合。 直狀凸點制作是使用厚膜抗腐蝕劑做掩膜，掩膜的厚度與要求的凸點高度一致，所以始終電流密度均勻，凸點的平面是平整的。擴散阻擋層的作用是阻止芯片上的鋁與凸塊材料之間的擴散反應而形成金屬間化合物。因此改進凸塊制作技術(shù)成為一項研究的熱門課題。在引腳前端有凸點的載帶由專門的制造商提供，這樣就避免了在芯片焊區(qū)制作凸點的麻煩，降低了生產(chǎn)成本。方法是將光刻膠涂在銅帶的兩側(cè)。單層結(jié)構(gòu)的缺點是全部引線與金屬支撐架相連接，妨礙了帶上器件的測試檢驗和通電老化。將聚酰亞胺進行光刻，然后窗口和齒孔用 KOH或 NaOH腐蝕出來，再用FeCl3銅標腐蝕液將銅帶上所需圖形腐蝕出來。然后將銅帶與 Kapton帶進行疊合處理，使銅帶壓合在齒孔機的 Kapton。當芯片凸點是 Au、 Au/Ni、 Cu/Au，而載帶Cu箔引線也是鍍這類凸點金屬時，使用熱壓焊；而載帶 Cu箔引線鍍層為 Pb/Sn時，或者芯片凸點具有 Pb/Sn，而載帶Cu箔引線是上述硬金屬時就要用熱壓再流焊。 第二章 封裝工藝流程 載帶自動鍵合技術(shù) 內(nèi)引線焊接 第二章 封裝工藝流程 TAB內(nèi)引線焊接技術(shù),焊接程序 對位 給做成電路的晶圓片上的芯片進行測試，給壞芯片打上標記 —用劃片機劃片 —將劃過片的大圓片（晶圓片的背面有粘著層，經(jīng)劃片后仍呈大圓片狀）放置在焊接機的承片臺上 —按設(shè)計程序?qū)⑿阅芎玫?IC芯片置于載帶引線圖形下面，使載帶引線圖形對芯片凸點進行精確對位。 焊接工藝條件： 焊接溫度 T=450500℃ ；焊接壓力 P=50g；焊接時間 t=。 封膠的材料 一般為環(huán)氧樹脂 (Epoxy)和硅橡膠 (Silicone)。 對于微電子封裝的引線框架或在生產(chǎn)線上連接安裝載帶芯片的電子產(chǎn)品，可使用外引線壓焊機將卷繞的載帶芯片連接進行外引線焊接，焊接時要及時應用切斷裝置，將每個焊點外沿處將引線和聚酰亞胺（ PI）支撐框架以外的部分切斷并焊接。 倒裝焊的典型例子是 IBM公司的 C4(ControlledCollapse Chip Connection，可控塌陷芯片連接 )技術(shù)。在多層化金屬上可用多種方法形成不同尺寸和高度要求的凸點金屬，其分類可按凸點材料分類，也可按凸點結(jié)構(gòu)形狀進行分類。 缺點 : 是形成的凸點大且低。加工過程少，工藝簡單易行，適合大批量制作各種類型的凸點。 （ 1） FCB互連基板的金屬焊區(qū)制作 要使 FCB芯片與各類基板互連達到一定的可靠性要求，關(guān)鍵是安裝互連 FCB芯片的基板頂層金屬焊區(qū)要與芯片凸點一一對應，與凸點金屬具有良好的壓焊或焊料浸潤特性。 將欲 FCB的基板放置在承片臺上，用檢拾焊頭檢拾帶有凸點的芯片，面朝下對著基板，一路光學攝像頭對著凸點芯片面，一路光學攝像頭對著基板上的焊區(qū)，分別進行調(diào)準對位，并顯示在屏上。 第二章 封裝工藝流程 再流 FCB法 這種焊接方法專對各類 PbSn焊料凸點進行再流焊接，俗稱再流焊接法。 3）倒裝焊時 PbSn焊料熔化再流時較高的表面張力會產(chǎn)生“自對準效果，這就使 C4芯片倒裝焊時對準精度要求大為寬松。 第二章 封裝工藝流程 各向異性導電膠 在大量的液晶顯示器 (LCD)與 IC芯片連接的應用中，典型的是使用 各向異性導電膠薄膜 （ ACAF）將 TAB的外引線焊接（ OLB）到玻璃顯示板的焊區(qū)上，但最小外引腳焊接（ OLB outer lead bonding）的節(jié)距為 70μm 。 UV的光強可在 1500mW/cm2以上，光強越強，固化時間越短。例如小于 50μm 凸點尺寸或節(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。 第二章 封裝工藝流程 倒裝焊芯片下填充環(huán)氧樹脂填料要求 應小于倒裝焊芯片與基板間的間隙，以達到芯片下各處完全填充覆蓋。 ④要達到耐熱循環(huán)沖擊的可靠性，填料應有高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。 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。一個 ， 10分鐘可完全充滿縫隙，用料大約 。這種成型技術(shù)有 金屬封裝 、 塑料封裝 、陶瓷封裝 等，但從成本的角度和其它方面綜合考慮，塑料封裝是最為常用的封裝方式，它占據(jù) 90%左右的市場。若繼續(xù)加熱，則聚合物只能變軟而不可能熔化、流動。 第二章 封裝工藝流程 成型技術(shù) 轉(zhuǎn)移成型設(shè)備 在自動化生產(chǎn)設(shè)備中，產(chǎn)品的預熱、模具的加熱和轉(zhuǎn)移成型操作都在同一臺設(shè)備中完成，并由計算機實施控制。在去飛邊毛刺過程中，介質(zhì)會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。 上焊錫 封裝后要對框架外引線進行上焊錫處理，目的是在框架引腳上做保護層和增加其可焊性。電鍍液還會造成離子污染。先切筋，然后完成上焊錫，再進行成型工序，其好處是可以減少沒有上焊錫的截面面積，如切口部分的面積。油墨是高分子化合物，是基于環(huán)氧或酚醛的聚合物，需要進行熱固化，或使用紫外光固化。粗糙的表面油墨的粘附性好。缺點是字跡較淡。貼片元器件是通過焊膏固定的。此時完成了再流焊。 厚膜與薄膜的概念 相對于三維塊體材料，從一般意義上講，所謂膜，由于其厚度尺寸小，可以看著是物質(zhì)的二維形態(tài)。厚膜是通過絲網(wǎng)印刷（或噴涂）和燒結(jié)（聚合）的方法，而薄膜是通過