【正文】 同發(fā)展。 20 世紀(jì) 90 年代初， QFP 在不斷縮小引腳間距達(dá) 工藝技術(shù)極限時，在封裝、貼裝、焊接更高 I/O 的引腳的 VLSI 和某些 ASIC 時遇到了難以克服的困難。這就促使綜合體現(xiàn)各類先進(jìn) 集成電路 封裝技術(shù)的 MCM得以迅速發(fā)展。 封裝技術(shù)其實(shí)就是一種將集成電路打包的技術(shù)。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。因此。它是集成電路芯片生產(chǎn)完成后不可缺少的一道工序，是器件到系統(tǒng)的橋梁。 2 封裝 技術(shù) 概述 微電子芯片封裝在滿足器件的電、熱、光、機(jī)械性能的基礎(chǔ)上，主要應(yīng)實(shí)現(xiàn)芯片與外電路的互聯(lián)，并對器件和系統(tǒng)的小型化、高可靠性、高性價比也起到關(guān)鍵作用。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。 封裝主要分為 DIP 雙列直插和 SDM 貼片封裝兩種。說它同時處在這兩種位置都有很充分的根據(jù)。 雖然 IC 的物理結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域、 I/O 數(shù)量差異很大，但是 IC 封裝的作用和功能卻差別不大，封裝的目的也相當(dāng)?shù)囊恢??？梢允褂靡€鍵合技術(shù)等標(biāo)準(zhǔn)的互連技術(shù)來直接進(jìn)行互連。 1. 固定引腳系統(tǒng) 要讓芯片正常工作，就必須與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而封裝最重要的意義便體現(xiàn)在這里。具體選用何種引 腳系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際情況來定。 3. 環(huán)境性保護(hù) 封裝的另一個作用便是對芯片的環(huán)境性保護(hù)，可以讓芯片免受濕氣等其他可能干擾芯片正常功能的氣體對它正常工作產(chǎn)生不良影響。 隨著微電子機(jī)械系統(tǒng) (MEMS)器件和片上實(shí)驗(yàn)室（ labonchip）器件的不斷發(fā)展，封裝起到了更多的作用：如限制芯片與外界的接觸、滿足壓差的要求以及滿足化學(xué)和大氣環(huán)境的要求。 集成電路封裝必須充分地適應(yīng)電子整機(jī)的需要和發(fā)展。隨著宇航、航空、機(jī)械、輕工、化工等各個行業(yè)的不斷發(fā)展，整機(jī)也向著多 功能、小型化方向變化。以便使集成電路 制造者不因選用封裝不當(dāng)而降低集成電路性能；也使集成電路使用者在采用集成電路進(jìn)行整機(jī)設(shè)計(jì)和組裝時，合 理進(jìn)行平面布局、空間占用，做到選型恰當(dāng)、應(yīng)用合理。反過來，微電子封裝技術(shù)的提高，又促使了集成電路和電子器件 的發(fā)展?，F(xiàn)在，器件封裝在國際上已成為獨(dú)立的封裝產(chǎn)業(yè)，并與器件測試、器件設(shè)計(jì)和器件制造共同構(gòu)成微電子產(chǎn)業(yè)的四大支柱。當(dāng)時采用金屬和陶瓷兩大類封殼，它們曾是電子工業(yè)界的“轅馬”，憑其結(jié)實(shí)、可靠、散熱好、功耗大、能承受嚴(yán)酷環(huán)境條件等優(yōu)點(diǎn)，廣泛滿足從消費(fèi)類電子產(chǎn)品到空間電子產(chǎn)品的需求。隨著硅技術(shù)的發(fā)展，芯片尺寸愈來愈大 ，相應(yīng)地封殼也要變大。 1976 年～ 1977 年間，它的變體即塑料有引線載體（ PLCC）面世，且生存了約 10 年，其引腳數(shù)有 16 個～ 132 個。其后相繼出現(xiàn)了多種改進(jìn)型， 如薄型 QFP（ TQFP） 、細(xì)引腳間距 QFP（ VQFP） 、縮小型 QFP（ SQFP） 、塑料 QFP（ PQFP）、 金屬 QFP(MetalQFP)、載帶 QFP（ TapeQFP） 等。實(shí)際上， 1968 年～ 1969 年，菲利浦公司就開發(fā)出小外形封裝 （ SOP） 。 隨著半導(dǎo)體工業(yè)的飛速發(fā)展，芯片的功能愈來愈強(qiáng)，需要的外引腳數(shù)也不斷增加，再停留在周邊引線的老模式上，即使把引線間距再縮小，其局限性也日漸突出，于是有了面陣列的新概念，誕生了陣列式封裝。 BGA 成為當(dāng)今最活躍的封裝形式。但裸芯片 面臨一個確認(rèn)優(yōu)質(zhì)芯片 （ KGD） 的問題。它是以柔性帶取代剛性板作載體的一種封裝。 盡管已有這么多封裝可供選擇，但新的封裝還會不斷出現(xiàn)。 PDIP/SOP/QFP 封裝 數(shù)十年來，芯片封裝技 術(shù)一直 跟著 IC 的發(fā)展而發(fā)展 ，一代 IC 就有對應(yīng)一代的封裝技術(shù)相配合 .而 SMT(Surface Mount Tectlfqology，表面組裝技術(shù) )的發(fā)展 .更加匆匆入芯片封裝技術(shù)不斷到達(dá)新的水平。而且適于使用 SMT 在 PCB 或其他基板上表面貼裝。 QFP 的引腳間距目前已從 發(fā)鋪到了 O 3ram。 另方面由于受器件引腳框架加工精度等制造技術(shù)的限制 .0 3mm 已是 QFP 引腳間距的極限，這都限制了組裝密度的提高。 NVIDIA 公司最新的 GeForce 圖形芯片 (GPU)體現(xiàn)了當(dāng)前工程技術(shù)的最 高造詣，相信望到芯片照片上那 1144 個焊球的人都會驚嘆不已。焊點(diǎn)缺陷率低 (1ppm/焊點(diǎn) ),焊點(diǎn)穩(wěn)定。 (6)能與原有的 SMT 貼裝工藝和裝備兼容。它的英文含義是封裝尺寸與裸芯片一樣或封裝尺寸比裸芯片稍大。 CSP 之所以受到極大關(guān)注，是由于它提供了比 BGA 更高的組裝密度。目前日本有多家公司出產(chǎn) CSP。采取微型引 線框架的 QFN 封裝稱為 MLF 封裝 (Micro Lead Frame 一微引線框架 )， QFN 封裝和 CSP(Chip Size Package，芯片尺寸封裝 )有些相似，但元件底部沒有焊球。一般將散暖焊盤直接焊接在電路板上，而且 PCB 中的散暖過孔有助于將多余的功耗擴(kuò)散到銅接地板中，從而接收多余的暖量。圖 6 是一個 24 引腳 QFN 與一枚硬幣尺寸的比擬。 但是人們在使用中也發(fā)現(xiàn)。 它是電路組件功能實(shí)現(xiàn)體系級的基本。 對 MCM 發(fā)鋪影響最大的莫過于 lC 芯片。還可象一般芯片一樣入行考試?yán)匣Y選，使 MCM 的成品率才有保證．大大匆匆入了 MCM 的發(fā)鋪和推廣使用。 QFN 的主要特色 QFN(Quad Flat No— lead Package，方形扁平無引腳封裝 )是一種焊盤尺寸小、體積小、以塑料作為密封資料的新興的表面貼裝芯片封裝技術(shù)。全引腳封裝為整個引腳厚度可 從器件的四邊察望到。前三類屬一級封裝的范疇，涉及裸芯片及其電極和引線的封裝或封接，筆者只 作簡單闡述，后二類屬二級封裝的范疇，對 PCB 設(shè)計(jì)大有用處，筆者將作詳細(xì)分析。從材料上看，基板有有機(jī)和無機(jī)之分，從結(jié)構(gòu)上看，基板有 單層的、雙層的、多層的和復(fù)合的。顧名思義，該類型的引腳在芯片兩側(cè)排列，是插入式封裝中最常見的一種，引腳節(jié)距為 mm，電氣性能優(yōu)良，又有利于散熱，可制成大功率器件。該類型的引腳也在芯片單側(cè)排列，只是引腳比 SIP 粗短些，節(jié)距等特征也與 DIP 基本相同。除了 芯片的寬度是 DIP 的 1/2 以外，其它特征與 DIP 相同。用于高速的且大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。 MSP：微方型封裝。 SVP：表面安裝型垂直封裝。 LCCC：無引線陶瓷封裝載體。一種塑料封裝的 LCC。 BGA：球柵陣列封裝。一種超小型表面貼裝型封裝，其引腳也是球形端子，節(jié)距為 、 等。 按芯片的封裝材料分類 按芯片的封裝材料分有金屬封裝、陶瓷封裝、金屬 陶瓷封裝、塑料封裝。 塑料封裝：塑料的可塑性強(qiáng)，成本低廉，工藝簡單，適合大批量生產(chǎn)。 在選擇封裝時所需考慮的問題是 : 1． 管腳數(shù) 括輸入 /輸入端，控制端、電源端、地線端等的總數(shù)）。這種限制包括長度和寬度兩個方面。因此， 集成電路設(shè)計(jì)者應(yīng)畫出封裝的外形尺寸圖作為提供給用戶的完整性能手冊的一部分。當(dāng)然表面安裝式會節(jié)約印刷電路板的面積，但在技術(shù)上也帶來了一些新的問題，引腳的平面一致性不夠時會使有的引腳不同時接觸到焊接表面因而造成虛焊等問題。外界環(huán)境會有明顯的差別。 5 常見 集成電路 （ IC）芯片的封裝圖及引腳識別 集成電路 （ IC）芯片的封裝圖如表 51 所示 表 51 常見 集成電路 （ IC）芯片的封裝圖 SOP(Small OutLine Package) 雙列 表面安裝 式 封裝 SIP(Single Inline Package)單列直插式封裝 引腳中心距通常為 ，引腳數(shù) 2 23，多數(shù)為定制產(chǎn)品。散熱好，價格高，屏蔽性能良好，主要用于高檔產(chǎn)品。適合在 PCB 板上 插 孔焊接，操作方便。 電熱性能 好， 信號傳輸延遲小，可靠性高。引腳中心距通常為 ，引腳數(shù)從 64 到 447 左右。 PQFP（ Plastic Quad Flat Package） 塑料方型扁平式 封裝 芯片引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，一般大規(guī)?；虺笮图呻娐范疾捎眠@種封裝形式，其引腳數(shù)一般在 100 個以上 。 J 形引腳不易變形，但焊接后的外觀檢查較為困難。 COB(Chip On Board) 板上芯片封裝 裸芯片貼裝技術(shù)之一 ， 俗稱 “ 軟封裝 ” 。 其它同 PLCC。雖然 封裝區(qū)域?qū)崈舳人降囊筮h(yuǎn)不如晶片生產(chǎn)區(qū)域來得高 ，保持一定的潔凈度仍是非常重要的 。 在封裝區(qū)域內(nèi)來自于外界環(huán)境的最致命的危害是靜電。靜電累積可以積累起高達(dá)數(shù)萬伏的電壓。對生產(chǎn)軍用件的封裝廠來說，所提供的防靜電方案將是能否得到定單的必要條件之一。在 封裝工序中也有一些基本的操作 。在具體的工藝流程中，某道工序不一定被執(zhí)行，取決于特定的芯片及封裝的要求。對于要求在最低溫度下可熔化的金 硅共體封裝中的芯片其底部要求鍍一層金。 5． 粘片 各個芯片用銀漿粘貼材料或金 硅低熔點(diǎn)鍍金層形式粘貼在封裝體的芯片安裝區(qū)域。驗(yàn)收的內(nèi)容有芯片在封裝引腳架上的位置擺放是否準(zhǔn)確，金線連接點(diǎn)的位置是否準(zhǔn)確，有無污染物，芯片粘貼的質(zhì)量好壞以及金線連接點(diǎn)的質(zhì)量好壞。 9． 最終測試 為確保質(zhì)量，會對每一個芯片封裝體進(jìn)行一系列的最終測試，包括電性測試及環(huán)境適應(yīng)的可靠性測試。這個粘片區(qū)域可 以實(shí)現(xiàn)芯片的底部與余下的引腳系統(tǒng)之間的電性連接。內(nèi)部引腳通常是引腳系統(tǒng)中最窄的部分。側(cè)銅焊封裝形式例外。 3． 芯片╱封裝體的連接 :芯片與封裝體的電性連接是由壓焊線、壓焊球或其它芯片上的連接體完成 4． 封裝 ::粘片區(qū)、壓焊線、內(nèi)部及外部引腳組成了封裝體的電子部分。封裝的完整性分為兩大類：密封型與非密封型 。 （ 2） 非密封型封裝體足以滿足大多數(shù)消費(fèi)型電子產(chǎn)品如計(jì)算機(jī)和娛樂系統(tǒng)的要求。 封裝工藝 封裝前晶片的準(zhǔn)備 當(dāng)晶片廠最后一道鈍化膜及合金工序完成后，電路部分就算完成了。增厚的晶片在劃片工序需要更昂貴的完全劃開的方法。另一個需要晶片磨薄的場合是電特性的要求。晶片被打磨到 到 微米厚。 晶片打磨是個令人頭疼的工序。這種保護(hù)可以通過在晶片正面涂一層較厚的光刻膠來實(shí)現(xiàn)。芯片的變形會在粘片工序時產(chǎn)生問題。 1. 劃片 芯片的封 裝工藝始于將晶片分離成單個的芯片。此方法要求晶片在精密工作臺上精確地定位，然后用尖端鑲有鉆石的劃片器從劃線的中心劃過。此處的分裂是沿著晶片的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行的，所以會在芯片上產(chǎn)生一個直角的邊緣。鋸片機(jī)由下列部分組成：可旋轉(zhuǎn)的晶片載臺，自動或手動的劃痕定位影像系統(tǒng)和一個鑲?cè)脬@石的圓形鋸片。第二種劃片的方法是用鋸片將晶片完全鋸開成單個的芯片。 2． 取放芯片 劃片后，分離的芯片被傳送到一個工作臺來挑選出好品（非墨點(diǎn)芯片）。 在自動模式中，存有好品芯片（從晶圓電測來）位置數(shù)據(jù)的磁盤或磁帶被上載到機(jī)器后，真空吸筆會自動地揀出好品芯片并將其置入用在下一工序 中分區(qū)的托盤里。這項(xiàng)檢查可以用顯微鏡人工檢查或用光學(xué)成像系統(tǒng)來自動檢查。此結(jié)合不應(yīng)松動或在余下的流水作業(yè)中變壞或 在最終的電子產(chǎn)品使用中失效。 （ 1） 低熔點(diǎn)粘片技術(shù) 粘片技術(shù)有兩種最主要的：低熔點(diǎn)融合法和銀漿粘貼法。C，而硅是 1415186。金會被鍍到粘片區(qū)，然后在加熱的條件下與芯片底部的硅形成合金。當(dāng)加熱時，這兩層膜連同芯片底部的一層硅膜形成了一層薄的合金膜。第二步把芯片安放在粘片區(qū)。 低熔點(diǎn)粘片法可以人工來完成或使用能完成這四步操作的自動化設(shè)備。正是在這一步當(dāng)在加熱的條件下形成了金 硅合金膜。 低熔點(diǎn)粘片法需要四步。芯片底部的粘片區(qū)域被沉積上或被鍍上一層金。當(dāng)兩種材料混在一起 時，它們會在 380186。對于粘片工藝，這兩種材料分別是金和硅 。此外，粘片劑的選用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為不含污染物和在余下的流水作業(yè)的加熱環(huán)節(jié)中不會釋放氣體。 4． 粘片 粘片有幾個目的：在芯片與封裝體之間產(chǎn)生很牢固的物理性連接，在芯片與封裝體之間產(chǎn)生傳導(dǎo)性或絕緣性的連接，作為一個介質(zhì)把芯片上產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)到封裝體上。我們最關(guān)心的是芯片棱角的質(zhì)量，不應(yīng)有任何崩角和裂紋。對于貼在塑料膜上進(jìn)入工作臺的晶片，首先將其放在一個框架上，此框架將塑料膜伸展開。在芯片被分離后，還會繼續(xù)貼在塑料膜上，這樣會對下一步提取芯片的工藝有所幫助。對于薄的晶片，鋸片降低到晶片的表面劃出一條深入三分之一晶片厚度的淺槽。 (2)鋸片法 。晶片通過加壓的圓柱滾軸后芯片得以分離。 (1)劃片法。對應(yīng)用于低熔點(diǎn)封裝技術(shù) 的晶片在封裝時，其背部需要這層鍍金層。必須控制在打磨╱拋光工藝中產(chǎn)生的應(yīng)力以防止晶片或芯片在應(yīng)力下的彎曲變形。由于晶片要被