【正文】 c Bonding ,U/S bonding） 熱壓鍵合（ Thermopression Bonding T/C bonding） 熱超聲波鍵合（ Thermosonic Bonding,T/S bonding） 打線鍵合技術(shù)介紹 （ 1）超聲波鍵合 第二章 封裝工藝流程 優(yōu)點(diǎn) ： 鍵合點(diǎn)尺寸小，回繞高度低，適合于鍵合點(diǎn)間距小、密度高的芯片連接。 芯片互連 芯片互連是將芯片焊區(qū)與電子封裝外殼的 I/O引線或基板上的金屬焊區(qū)相連接。它是起導(dǎo)電作用的金屬粉（ Ag、 AgPd、 Au、 Cu等）與低溫玻璃粉和有機(jī)溶劑混合，制成膏狀。采用固體薄膜導(dǎo)電膠能自動化大規(guī)模生產(chǎn)。無應(yīng)力影響。 第二章 封裝工藝流程 導(dǎo)電膠有三種配方： （ 1）各向同性材料，能沿所有方向?qū)щ姟? 在焊接前先在芯片背面制作多層技術(shù)薄膜，目的是利用焊料的潤濕。 按照應(yīng)力和應(yīng)變的方向關(guān)系，可以將應(yīng)力分為正應(yīng)力 σ 和切應(yīng)力 τ，正應(yīng)力的方向與應(yīng)變方向平行，而切應(yīng)力的方向與應(yīng)變垂直。當(dāng)材料在外力作用下不能產(chǎn)生位移時，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種形變稱為 應(yīng)變（ Strain） 。然后利用合金焊料將芯片焊接在焊盤上。優(yōu)點(diǎn)是可以降低芯片粘貼時孔隙平整度不佳而造成的粘貼不完全的影響。 第二章 封裝工藝流程 ? 共晶粘貼法 ? 焊接粘貼法 ? 導(dǎo)電膠粘貼法 ? 玻璃膠粘貼法 貼裝方式 共晶反應(yīng) 指在一定的溫度下，一定成分的液體同時結(jié)晶出兩種一定成分的固相反應(yīng)。 DBT(dicing by thinning) 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。對于部分劃片，用頂針頂力使芯片完全分離。因此電路層制作完成后，需要對硅片背面進(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，形成一個個減薄的裸芯片。 現(xiàn)在大部分使用的封裝材料都是高分子聚合物，即所謂的 塑料封裝 。芯片一般在做成集成電路的硅片上進(jìn)行測試。集成電路封裝技術(shù) 為什么要學(xué)習(xí)封裝工藝流程 熟悉封裝工藝流程是認(rèn)識封裝技術(shù)的前提，是進(jìn)行封裝設(shè)計(jì)、制造和優(yōu)化的基礎(chǔ)。在測試中，先將有缺陷的芯片打上記號（打一個黑色墨點(diǎn)），然后在自動拾片機(jī)上分辨出合格的芯片。上圖所示的塑料成型技術(shù)有許多種，包括轉(zhuǎn)移成型技術(shù)、噴射成型技術(shù)、預(yù)成型技術(shù)，其中轉(zhuǎn)移成型技術(shù)使用最為普遍。 第二章 封裝工藝流程 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 第二章 封裝工藝流程 減薄厚硅片粘在一個帶有金屬環(huán)或塑料框架的薄膜（常稱為藍(lán)膜）上，送到劃片機(jī)進(jìn)行劃片。劃片時，邊緣或多或少會存在微裂紋和凹槽這取決于刀具的刃度。 。例如，含碳量為 %%的鐵碳合金，在 1148攝氏度的恆溫下發(fā)生共晶反應(yīng)，產(chǎn)物是奧氏體（固態(tài)）和滲碳體（固態(tài)）的機(jī)械混合物，稱為“萊氏體”。 第二章 封裝工藝流程 焊接粘貼法 焊接粘貼法是利用合金反應(yīng)進(jìn)行芯片粘貼的方法。焊接工藝應(yīng)在熱氮?dú)饣蚰芊乐寡趸臍夥罩羞M(jìn)行。 材料發(fā)生形變時內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力．把分布內(nèi)力在一點(diǎn)的集度稱為 應(yīng)力（ Stress） 。按照載荷（ Load）作用的形式不同，應(yīng)力又可以分為拉伸壓縮應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力），具有良好的抗疲勞與抗?jié)撟兲匦浴? 使用軟質(zhì)焊料可消除硬質(zhì)焊料的缺點(diǎn)。 （ 2）導(dǎo)電硅橡膠，能起到使器件與環(huán)境隔絕，防止水、汽對芯片的影響，同時還可以屏蔽電磁干擾。 三種導(dǎo)電膠的特點(diǎn)是：化學(xué)接合、具有導(dǎo)電功能。 導(dǎo)電膠粘貼法的缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性不好，高溫下會引起粘接可靠度下降，因此不適合于高可靠度封裝。 第二章 封裝工藝流程 在芯片粘貼時，用蓋印、絲網(wǎng)印刷、點(diǎn)膠等方法將膠涂布于基板的芯片座中，再將芯片置放在玻璃膠之上，將基板加溫到玻璃熔融溫度以上即可完成粘貼。 芯片互連常見的方法： 第二章 封裝工藝流程 打線鍵合（ WB wire bonding） 倒裝芯片鍵合 (FCB flip chip bonding， C4) 載帶自動鍵合（ TAB tape automate bonding） 這三種連接技術(shù)對于不同的封裝形式和集成電路芯片集成度的限制各有不同的應(yīng)用范圍。 缺點(diǎn)： 所有的連線必須沿回繞方向排列（這不可能），因此在連線過程中要不斷改變芯片與封裝基板的位置再進(jìn)行第 2根引線的鍵合。 球形鍵合完成后，鍵合工具升起并引導(dǎo)金屬線至第二鍵合點(diǎn)上進(jìn)行楔形接合（不需燒成金屬球，而是將金屬線直接壓到焊區(qū)上 ）。鋁線的 2個焊接點(diǎn)是楔形的。 此過程中接合工具不被加熱，僅給接合的基板加熱 (溫度維持在 100150℃) 。令你一種是含 %鎂的鋁導(dǎo)線。金線抗氧化性好，常由于超聲波焊接中。 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。 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。但是隨著芯片信息容量及隨之而來的引腳數(shù)的增加，傳統(tǒng)的分立引線工藝顯得力不從心。 （ 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)超級計(jì)算機(jī)與微處理器的更新?lián)Q代。 （ 5） TAB工藝中引線的鍵合平面低，使器件薄化。 第二章 封裝工藝流程 載帶自動鍵合技術(shù) TAB的關(guān)鍵技術(shù) 芯片凸點(diǎn)制作技術(shù) TAB載帶制作技術(shù) 載帶引線與芯片凸點(diǎn)的內(nèi)引線焊接和載帶外引線焊接技術(shù) 第二章 封裝工藝流程 載帶自動鍵合技術(shù) TAB的關(guān)鍵技術(shù) 芯片凸點(diǎn)制作技術(shù) 第二章 封裝工藝流程 IC芯片制作完成后其表面均鍍有鈍化保護(hù)層，厚度高于電路的鍵合點(diǎn)，因此必須在 IC芯片的鍵合點(diǎn)上或 TAB載帶的內(nèi)引線前端先長成鍵合凸塊才能進(jìn)行后續(xù)的鍵合，通常 TAB載帶技術(shù)也據(jù)此區(qū)分為凸塊化載帶與凸塊化芯片 TAB兩大類。 載帶自動鍵合技術(shù) 芯片凸點(diǎn)制作技術(shù) 凸點(diǎn)因形狀不同可分為兩種 第二章 封裝工藝流程 蘑菇狀凸點(diǎn)一般用光刻膠做掩膜制作，電鍍時，光刻膠 以上凸點(diǎn)除了繼續(xù)升高以外，還橫向發(fā)展，凸點(diǎn)越來越高，橫向也越來越大，所以凸點(diǎn)形狀像蘑菇。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。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。 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)相對應(yīng)的位置。 內(nèi)引線焊接是引線與芯片焊接，外引線焊接是將引線焊接到外殼或基板焊區(qū)。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。用液體聚酰亞胺涂敷銅帶（ ），然后再干燥處理。它的制作方法是：用粘接劑涂敷 12或 24英寸的 Kapton帶，再將帶條分裂成 TAB產(chǎn)品所需要的合適寬度。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。 這兩種焊接方法都是使用自動或半就自動化的引線焊接機(jī)進(jìn)行多點(diǎn)一次焊接的。 抬起 抬起熱壓焊頭，焊接機(jī)將壓焊到載帶上的 IC芯片通過鏈輪步進(jìn)卷繞到卷軸上，同時下一個載帶引線圖形也步進(jìn)到焊接對位的位置上。凸點(diǎn)的高度和載帶引線圖形的厚度的一致性也會影響焊接質(zhì)量。在烘烤硬化時應(yīng)注意加溫條件，避免氣泡和預(yù)應(yīng)力的產(chǎn)生。借助于凸點(diǎn)與基板焊區(qū)直接焊接。 UBM一般有三層，分別為鉻 /鉻 銅（ 50%50%） /銅。多層金屬和凸點(diǎn)金屬可以一次完成。成本高效率低，不適合大批量生產(chǎn)。 第二章 封裝工藝流程 置球及模板印刷制作焊料凸點(diǎn) 工藝流程 鈍化好的圓片 〉 覆蓋并固定掩模板 〉 置 PbSn焊料球 〉 H2或 N2保護(hù)氣氛下焊料球再流 〉 焊料冷卻收球 〉 取下掩模板 〉 PbSn焊料芯片凸點(diǎn)形成 〉 第二章 封裝工藝流程 凸點(diǎn)芯片的 FCB技術(shù) 制作的凸點(diǎn)芯片既可用于厚膜陶瓷基板上進(jìn)行 FCB又可在薄膜陶瓷基板上進(jìn)行 FCB,還可在 PWB上直接將芯片 FCB。 第二章 封裝工藝流程 熱壓 FCB法 使用倒裝焊接機(jī)完成對各種凸點(diǎn)，如 Au凸點(diǎn)、 NiAl凸點(diǎn)、 CuPbSn凸點(diǎn)的 FCB。壓焊頭可加熱，并帶有超聲，同時承片臺也對基板加熱，在加熱、加壓、超聲到設(shè)定的時間后就完成所有凸點(diǎn)與基板焊區(qū)的焊接。 C4技術(shù)倒裝焊的特點(diǎn)是： 1） C4除具有一般凸點(diǎn)芯片 FCB的優(yōu)點(diǎn)外，它的凸點(diǎn)還可整個芯片面陣分布，再流時能夠彌補(bǔ)基板的凹凸不平或扭曲等，所以，不但可與光滑平整的陶瓷 /硅基板金屬焊區(qū)互連，還能與 PWB上的金屬焊區(qū)互連。日本曾用這種方法對 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個微凸點(diǎn)。 第二章 封裝工藝流程 各向異性導(dǎo)電膠 ACA有 熱固型 、 熱塑型 和 紫外光 (UV)固化型 幾種，而以UV型最佳，熱固型次之。光照時需加壓，100μ m 100μ m的凸點(diǎn)面積，需加壓 。 第二章 封裝工藝流程 倒裝焊接后的芯片下填充 倒裝焊后，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)械振動和沖擊。 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(Coefficient of Thermal Expansion 熱膨脹系數(shù) )應(yīng)大致匹配。 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，流動性要好，即填料的粘滯性應(yīng)隨著溫度的提高而降低。 第二章 封裝工藝流程 填料的填充方法 實(shí)際填充時，將倒芯片和基板加熱到 7075℃ ，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?？稍诤嫦渲蟹侄紊郎?，待達(dá)到固化溫度后，保溫 34小時，即可達(dá)到完全固化。轉(zhuǎn)移成型使用的材料一般為熱固性聚合物（ Thermosetting Polymer）。 將塑封的預(yù)成型塊在預(yù)熱爐中加熱（預(yù)熱溫度在 9095℃ 之間） 。 第二章 封裝工藝流程 轉(zhuǎn)移成型技術(shù)設(shè)備 預(yù)加熱器 壓機(jī) 模具和固化爐 去飛邊毛刺 塑料封裝中塑封料樹脂溢出、貼帶毛邊、引線毛刺等統(tǒng)稱為飛邊毛刺現(xiàn)象。用溶劑來去飛邊毛刺通常只適用于很薄的毛刺。 電鍍工序： 清洗 在電鍍槽中進(jìn)行電鍍 沖洗 吹干 烘干（在烘箱中） 浸錫工序： 去飛邊 去油 去氧化物 浸助焊劑 熱浸錫（熔融焊錫，Sn/Pb=63/67） 清洗 烘干 二種方法比較： 浸錫容易引起鍍層不均勻，中間厚，邊上?。ū砻鎻埩ψ饔茫? 切筋成型通常是兩道工序，但同時完成（在機(jī)器上）。最常用印碼方式是油墨印碼和激光印碼兩種。另外油墨也容易擦去?，F(xiàn)有激光打碼機(jī)。 回流焊 也叫再流焊（其核心環(huán)節(jié)是利用外部熱源加熱，使焊料熔化而再次流動浸潤以完成電路板的焊接），是伴隨著微型化電子產(chǎn)品的出現(xiàn)而發(fā)展起來的焊接技術(shù)，它最適合表面貼裝元器件，也可以用于插孔式元器件與表面貼裝器件混合電路的裝配。將貼好元器件的電路板進(jìn)入再流焊設(shè)備，傳送系統(tǒng)帶動電路板通過設(shè)備里各個設(shè)定的溫度區(qū)域，焊膏經(jīng)過了干燥、預(yù)熱、熔化、冷卻，將元器件焊接到電路板上。另外根據(jù)焊接特殊需要還有充氮回流焊。 按膜厚的經(jīng)典分類認(rèn)為，小于 1μm 的為薄膜，大于 1μm的為厚膜。它的基本內(nèi)容是印刷和燒結(jié)，但目前已發(fā)展成綜合性很高的一種技術(shù)。 第三章 厚薄膜技術(shù) ： 根據(jù)不同的漿料（導(dǎo)體、電阻、介質(zhì)等）的成分和配方，將各種固體粉料先均勻混合，再加入適量載體，使粉料均勻分散于載體中，然后再進(jìn)行研磨，便獲得結(jié)構(gòu)均勻的分散體系，即厚膜漿料。印刷時，將基板放在絲網(wǎng)下面，而將漿料放在絲網(wǎng)上面，然后用橡膠或塑料制成的刮板以一定的速度和壓力在絲網(wǎng)上移動，使它