【正文】 the quality requirements of good airtightness, electrical and mechanical properties, thermal properties, and defect include gold migration and soldering defect in five typical problems. Finally on the advanced packaging technologies, the development of 3D encapsulation CSP and MCM as simply introduced, also a semiconductor packaging technology development, which illustrates the necessity of development, and the packaging industry in the future development of packaging.Keywords: Encapsulate process flow。所謂封裝，狹義上講是指利用膜技術(shù)及微細(xì)加工技術(shù)，將芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘貼固定及連接，引出接線(xiàn)端子并通過(guò)可塑性絕緣介質(zhì)灌封固定，構(gòu)成整體立體結(jié)構(gòu)的工藝。封裝為芯片提供了一種保護(hù)，人們平時(shí)所看到的電子設(shè)備如計(jì)算機(jī)、家用電器、通信設(shè)備等都經(jīng)過(guò)封裝好了的，沒(méi)有封裝的電子設(shè)備一般不能直接使用的。在這種切割方式下，金剛石刀片（Diamond Blade）以每分鐘3萬(wàn)轉(zhuǎn)到4萬(wàn)轉(zhuǎn)的高轉(zhuǎn)速切割晶圓的街區(qū)部分，同時(shí)，承載著晶圓的工作臺(tái)以一定的速度沿刀片與晶圓接觸點(diǎn)的切線(xiàn)方向呈直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，切割晶圓產(chǎn)生的硅屑被去離子水（DI water）沖走。若焊盤(pán)尺寸太大，則會(huì)導(dǎo)致引線(xiàn)跨度太大，在轉(zhuǎn)移成型過(guò)程中會(huì)由于流動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力而造成引線(xiàn)彎曲及芯片位移等現(xiàn)象。C,借助金硅共晶反應(yīng)液面的移動(dòng)使硅逐漸擴(kuò)散至金中而形成的緊密結(jié)合；接粘貼法是另一種利用合金反應(yīng)進(jìn)行芯片粘貼的方法，工藝是將芯片背面淀積一定厚度的Au或Ni，同時(shí)在焊盤(pán)上淀積AuPdAg和Cu的金屬層。冷卻過(guò)程要謹(jǐn)慎控制溫度以免造成應(yīng)力破裂，這是注意的事項(xiàng)。主要的打線(xiàn)鍵合技術(shù)有超聲波鍵合（Ultrasonic Bonding U/ S Bonding ），熱壓鍵合（ Thermopression Bonding T/C ），熱超聲波焊接（Thermosonic Bonding T/S Bonding）等三種。FCB的互連省略互連線(xiàn)，互連產(chǎn)生的雜散電容，互連電容、互連電感均比WB和TAB小很多。料封裝、金屬封裝、陶瓷封裝。轉(zhuǎn)移成型工藝流程：將完成粘貼及引線(xiàn)鍵合的框架置于模具中—將塑封的預(yù)成型塊在預(yù)熱爐中加熱（90~95度）—放入轉(zhuǎn)移成型機(jī)的轉(zhuǎn)移罐中（溫度在170~175度）—塑封料被擠壓到澆道中，經(jīng)過(guò)澆口注入模腔中—固化后，完成成型轉(zhuǎn)移。(5)去飛邊毛刺塑料封裝中塑封料樹(shù)脂溢出、貼帶毛邊、引線(xiàn)毛刺等統(tǒng)稱(chēng)為飛邊毛刺現(xiàn)象。毛刺的厚度一般要薄于10在一些比較先進(jìn)的封裝工藝中，已不再進(jìn)行去飛邊毛刺的工序。用介質(zhì)去飛邊毛刺時(shí)，是將研磨料（如粒狀的塑料球）與高壓空氣一起沖洗模塊。用溶劑來(lái)去飛邊毛刺通常只適用于很薄的毛刺。浸錫首先也是清洗工序，將預(yù)處理后元器件在助焊劑中浸泡，再浸入熔融鉛錫合金鍍層（Sn/Pb=63/67）。而鍍鈀工藝，則可以避免鉛的環(huán)境污染問(wèn)題，但鈀的粘性不好，需要先鍍上一層較厚、較密的富鎳阻擋層，鈀層的厚度僅為76um。對(duì)于PTH裝配要求而言，由于引腳數(shù)較少，引腳較粗，基本上沒(méi)有問(wèn)題；而對(duì)于SMT裝配而言，尤其是高引腳數(shù)目框架和微細(xì)間距框架器件，一個(gè)突出的問(wèn)題是引腳的非共面性（Lead Non Coplanarity）原因有兩個(gè)，工藝過(guò)程中的不恰當(dāng)處理，但隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高，人為因素大大減少，使得這方面的問(wèn)題幾乎不復(fù)存在；另外是原因是由于成型過(guò)程中產(chǎn)生的熱收縮應(yīng)力。打碼的方法有多種，其中最常用的是印碼（Print）。激光印碼是利用激光技術(shù)在模塊表面寫(xiě)標(biāo)識(shí)。波峰焊主要進(jìn)行插孔式PTH封裝類(lèi)型元器件的裝配，而表面貼裝式SMT及混合型元器件裝配則大多使用回流焊。回流工藝看似簡(jiǎn)單，其中包含了多個(gè)工藝階段：將錫膏（Solder Paste）中的溶劑蒸發(fā)掉；激活助焊劑（Flux），并使助焊劑作用得到發(fā)揮；小心地將要裝配的元器件和PCB板進(jìn)行預(yù)熱；讓焊劑融化并潤(rùn)濕所有的焊接點(diǎn)；以可控的降溫速率將整個(gè)裝配系統(tǒng)冷卻到一定的溫度。半導(dǎo)體封裝工藝是直接關(guān)系到器件和集成電路的穩(wěn)定性、可靠性以及成品率等的大問(wèn)題。封裝的質(zhì)量低劣是由于從價(jià)格上考慮比從達(dá)到高封裝質(zhì)量更多而造成的。最終合格的產(chǎn)品就可以出廠(chǎng)了。(2)傳遞電路信號(hào)，主要是將電信號(hào)的延遲盡可能減小，布線(xiàn)應(yīng)盡可能使信號(hào)與芯片的互連路徑以及通過(guò)封裝的I/O接口引出的路徑達(dá)到最短，對(duì)于高頻信號(hào)，還要考慮信號(hào)間的串?dāng)_，以進(jìn)行合理的信號(hào)分配布線(xiàn)和接地線(xiàn)分配。(4)結(jié)構(gòu)保護(hù)與支持，主要是指芯片封裝可為芯片和其他連接部件提供牢固可靠的機(jī)械支撐，并能適應(yīng)各種工作環(huán)境和條件的變化。如下圖31所示： 圖 31 封裝性能示意圖(1)成本：電路在最佳性能指標(biāo)下的最低價(jià)格。因此，為了保證集成電路在整機(jī)上長(zhǎng)期使用穩(wěn)定的可靠，必須根據(jù)整機(jī)的要求，對(duì)集成電路封裝方法提出具體的要求和規(guī)定。第三層次：將數(shù)個(gè)第二層次完成的封裝組成的電路卡組合成在一個(gè)主電路板上一個(gè)部件或子系統(tǒng)的工藝。因此封裝材料也多種多樣，主要分為絕緣材料與導(dǎo)體材料。產(chǎn)品鑒定或工藝認(rèn)證設(shè)備則有各類(lèi)環(huán)境驗(yàn)試設(shè)備，高低溫循環(huán)、高低溫貯存、高溫高濕加偏置貯存、高壓蒸煮、鹽霧驗(yàn)試等設(shè)備。 按外形、尺寸、結(jié)構(gòu)分類(lèi)的半導(dǎo)體封裝形式(1)引腳插入式封裝此封裝形式有引腳出來(lái)，并將引腳直接插入印刷電路板中，再由浸錫法進(jìn)行波峰焊接，以實(shí)現(xiàn)電路連接和機(jī)械固定。ended)和引腳矩陣封裝(Pin其吸引人之處在于只占據(jù)很少的電路板面積，然而在某些體系中，封閉式的電路板限制了SIP封裝的高度和應(yīng)用，加上沒(méi)有足夠的引腳，性能不能令人滿(mǎn)意。當(dāng)然，也可以直接插在有相同焊孔數(shù)和幾何排列的電路板上進(jìn)行焊接。②芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大。它與DIP并無(wú)實(shí)質(zhì)區(qū)別，只是引腳呈Z狀排列，其目的是為了增加引腳的數(shù)量。形狀與DIP相同，()，引腳數(shù)一般不超過(guò)100，材料有陶瓷和塑料兩種。此封裝其引腳不是單排或雙排，而是在整個(gè)平面呈矩陣排布，在芯片的內(nèi)外有多個(gè)方陣形的插針，每個(gè)方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列，與DIP相比，在不增加引腳間距的情況下，可以按近似平方的關(guān)系提高引腳數(shù)。用這種方法焊上去的芯片，如果不用專(zhuān)用工具是很難拆卸下來(lái)的。它又可分為：導(dǎo)熱型，像常用的功率三極管，只有三個(gè)引腳排成一排，其上面有一個(gè)大的散熱片；COF是將芯片直接粘貼在柔性線(xiàn)路板上(現(xiàn)有的用FlipChip技術(shù))，再經(jīng)過(guò)塑料包封而成，它的特點(diǎn)是輕而且很薄，所以當(dāng)前被廣泛用在液晶顯示器(LCD)上，以滿(mǎn)足LCD分辨率增加的需要。它的封裝形式比較多，又可細(xì)分為SOT、SOP、SOJ、SSOP、HSOP及其他。SOT封裝既大大降低了高度，又顯著減小了PCB占用空間。 薄型小尺寸封裝TSOP。在TSOP封裝方式中，內(nèi)存顆粒是通過(guò)芯片引腳焊在PCB板上的，焊點(diǎn)和PCB板的接觸面積較小，使得芯片向PCB板傳熱相對(duì)困難。用SOJ封裝的DRAM器件很多都裝配在SIMM上。它在印刷電路板(PWB)上不是靠引腳插入PWB的通孔中，所以不必在主板上打孔，而是采用SMT方式即通過(guò)焊料等貼附在PWB上，一般在主板表面上有設(shè)計(jì)好的相應(yīng)管腳的焊點(diǎn)，將封裝各腳對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的焊點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)與主板的焊接。此種封裝引腳之間距離很小、管腳很細(xì)，一般大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式。當(dāng)端子數(shù)超過(guò)幾百個(gè)，要精確地搭載在電路圖形上，并與其他電路組件一起采用再流焊一次完成實(shí)裝，難度極大，致使價(jià)格劇增，而且還存在可靠性及成品率方面的問(wèn)題。　　此封裝的基材有陶瓷、金屬和塑料三種。為了防止引腳變形，現(xiàn)已出現(xiàn)了幾種改進(jìn)的QFP品種。PQFP封裝適用于SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線(xiàn)，適合高頻使用，它具有操作方便、可靠性高、芯片面積與封裝面積比值較小等優(yōu)點(diǎn)。J形引腳不易變形，比QFP容易操作，但焊接后的外觀(guān)檢查較為困難。指陶瓷基板的四個(gè)側(cè)面只有電極接觸而無(wú)引腳的表面貼裝型封裝。 　　球型矩陣封裝BGA。由于該種封裝尺寸嚴(yán)格、精度高、金屬零件便于大量生產(chǎn)，故其價(jià)格低、性能優(yōu)良、封裝工藝容易靈活，被廣泛應(yīng)用于晶體管和混合集成電路如振蕩器、放大器、交直流轉(zhuǎn)換器、濾波器、繼電器等等產(chǎn)品上，現(xiàn)在及將來(lái)許多微型封裝及多芯片模塊(MCM)也采用此金屬封裝。它是以傳統(tǒng)多層陶瓷工藝為基礎(chǔ)，以金屬和陶瓷材料為框架而發(fā)展起來(lái)的。塑料封裝由于其成本低廉、工藝簡(jiǎn)單，并適于大批量生產(chǎn)，因而具有極強(qiáng)的生命力，自誕生起發(fā)展得越來(lái)越快，在封裝中所占的份額越來(lái)越大。氣密性封裝。由于目前封裝技術(shù)及材料的改進(jìn)，樹(shù)脂封裝占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。因此，對(duì)氣密性問(wèn)題要充分重視。對(duì)于微波低超聲管殼，則必須考慮引線(xiàn)電感、分布電容、微帶線(xiàn)阻抗和高頻電流的趨膚深度，否則就會(huì)影響管子的頻率特性和電流云帶能力。同時(shí)，引線(xiàn)能受得起抗拉和彎曲試驗(yàn)。這往往是由于零部件的選擇和處理不當(dāng)（如電鍍質(zhì)量差、合金成分配制不均勻、沒(méi)有進(jìn)行退火處理以及未清潔處理好等）造成的。圖 41 金線(xiàn)偏移缺陷(1)翹曲 翹曲變形的發(fā)生，是因?yàn)椴牧祥g彼此熱膨脹系數(shù)的差異及流動(dòng)應(yīng)力的影響再加上黏著力的限制，導(dǎo)致了整個(gè)封裝體在裝配過(guò)程中受到了外界溫度變化的影響，材料間為了釋放溫度影響所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，故而通過(guò)翹曲變形來(lái)達(dá)到消除內(nèi)應(yīng)力的目的。經(jīng)常清洗模板，避免阻塞。(2)錫珠 錫珠是再流焊中經(jīng)常出現(xiàn)的缺陷。必須將錫膏恢復(fù)至室溫后再升溫（通常要求在4小時(shí)左右），并進(jìn)行均勻攪拌后方可使用。下面三條基本經(jīng)驗(yàn)也可以防止“墓碑”現(xiàn)象的發(fā)生：①通過(guò)熱再流焊曲線(xiàn)的控制，減小板子中的△T；②控制板子、元件和元件貼裝容差；③控制N2系統(tǒng)中O2的含量。 另外，空洞中的氣體存在可能會(huì)在熱循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生收縮和膨脹的應(yīng)力作用。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接受標(biāo)準(zhǔn)為：焊盤(pán)層的空洞不能大于焊球面積的10％，即空洞的直徑不能超過(guò)焊球直徑的30％。產(chǎn)生原因：元件引腳導(dǎo)熱率大，故升溫迅速，以致焊料優(yōu)先潤(rùn)濕引腳，焊料與引腳之間的潤(rùn)濕力遠(yuǎn)大于焊料與焊盤(pán)之間的潤(rùn)濕力；此外，引腳的上翹更會(huì)加劇芯吸現(xiàn)象的發(fā)生。目前開(kāi)發(fā)應(yīng)用最為廣泛的是FBGA和QFN等，主要用于內(nèi)存和邏輯器件。 CSP封裝具有以下特點(diǎn)：解決了IC裸芯片不能進(jìn)行交流參數(shù)測(cè)試和老化篩選的問(wèn)題；封裝面積縮小到BGA的1/4至1/10；延遲時(shí)間縮到極短；CSP封裝的內(nèi)存顆粒不僅可以通過(guò)PCB板散熱，還可以從背面散熱，且散熱效率良好。它和CSP封裝一樣屬于已有封裝形式的派生品。它有著更明顯的優(yōu)勢(shì)：首先是工藝大大優(yōu)化，晶圓直接進(jìn)入封裝工序，而傳統(tǒng)工藝在封裝之前還要對(duì)晶圓進(jìn)行切割、分類(lèi)；所有集成電路一次封裝，刻印工作直接在晶圓上進(jìn)行，設(shè)備測(cè)試一次完成，有別于傳統(tǒng)組裝工藝；生產(chǎn)周期和成本大幅下降，芯片所需引腳數(shù)減少，提高了集成度；引腳產(chǎn)生的電磁干擾幾乎被消除，采用此封裝的內(nèi)存可以支持到800MHz的頻率，最大容量可達(dá)封裝 。具體方法，先在低于凸點(diǎn)熔點(diǎn)的溫度（180～250 ℃）下進(jìn)行芯片和基板焊接，在這一溫度下它們靠金屬擴(kuò)散來(lái)焊接；然后加熱到250～400 ℃，在這一溫度下焊料球熔化，焊接完畢。這最后一步是將基板疊裝后，再在230～250 ℃的溫度下進(jìn)行焊接。疊層載帶是用載帶自動(dòng)鍵合（TAB）實(shí)現(xiàn)IC互連，可進(jìn)而分為印刷電路板（PCB）疊層TAB和引線(xiàn)框架TAB。另外，3D封裝體內(nèi)部單位面積的互連點(diǎn)數(shù)大大增加，集成度更高，外部連接點(diǎn)數(shù)也更少，從而提高了IC芯片的工作穩(wěn)定性。另一種方式是封裝堆疊，目前這種封裝已有多種形式，它能堆疊不同廠(chǎng)商的數(shù)/?；旌螴C的裸片，甚至可以在封裝工藝實(shí)施前進(jìn)行檢測(cè)和預(yù)燒。每種設(shè)備之間都會(huì)互聯(lián)互通。系統(tǒng)對(duì)芯片的SoC嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件的難度要求越來(lái)越高。對(duì)于半導(dǎo)體封裝材料的生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，封裝業(yè)是我國(guó)近幾年快速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，隨著海峽兩岸關(guān)系的改善，封裝業(yè)有快速向大陸轉(zhuǎn)移的跡象，這對(duì)材料企業(yè)是一個(gè)機(jī)遇。以晶圓級(jí)封裝(WLCSP)工藝為例，它將半導(dǎo)體制造技術(shù)與高密度封裝技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，由此可以獲得真正與芯片尺寸大小一致的CSP封裝，降低了單位芯片的生產(chǎn)本。我國(guó)本身也已意識(shí)到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的前景，因此也付出了很多人力和財(cái)力來(lái)發(fā)展半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)、制造和封裝等產(chǎn)業(yè)。而半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展史告訴我們，要做大做強(qiáng)我國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，必須要堅(jiān)持不斷地創(chuàng)新，有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，自己的核心技術(shù)。還有需要被關(guān)注的一方面就是質(zhì)量要求與缺陷問(wèn)題，它既影響產(chǎn)品的使用壽命，也影響產(chǎn)品的可靠性。本論文是在張志娟老師的悉心指導(dǎo)下完成的。同時(shí)感謝所有的認(rèn)課老師，在學(xué)習(xí)中給予我的幫助