【正文】 厚膜介質(zhì)材料 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 晶化玻璃（結(jié)晶玻璃） 是在玻璃基質(zhì)中加一定的氧化物添加劑。 2）要求 厚膜介質(zhì)中，各類介質(zhì)用途不同，對(duì)其要求也不同，但總的有一些共同的要求：①絕緣強(qiáng)度高；②絕緣電阻大；③損耗??；④電容溫度系數(shù)??；⑤適合絲網(wǎng)印刷；⑥多次燒結(jié)不變形，氣孔率??；⑦熱膨脹系數(shù)與其它的相匹配，多次燒結(jié)不變形；⑧和導(dǎo)體相容性好；⑨粘附性好等。現(xiàn)大多采用 RuO2材料。在高可靠設(shè)備中已停止使用。 當(dāng)導(dǎo)電顆粒被這種玻璃層隔開時(shí)，導(dǎo)電鏈主要取決于這種玻璃層。 1/f噪聲產(chǎn)生是由電阻器導(dǎo)電鏈中，導(dǎo)電顆粒之間隧道電流的漲落（起伏）造成的，而隧道電流的漲落由隧道勢(shì)壘高度的起伏所引起。電壓系數(shù)的定義是：在規(guī)定的外加電壓范圍內(nèi)，電壓每變化 1伏時(shí)，阻值的平均相對(duì)變化， 式中， R1和 R2分別為電壓 V1和 V2時(shí)的阻值； V2為電阻器的額定電壓（由電阻器的功率和最高工作電壓： ）而 V1=。例如，電路中兩個(gè)電阻器 R1和 R2之間 TCR跟蹤，即為兩個(gè)電阻器 TCR之差：TCR1TCR2。 T1通常為 +25℃，而 T2目前規(guī)定為 +125℃ 或 55℃ 。 根據(jù)上面的方阻定義，可以得出方阻 Rs與膜厚度 t及材料電阻率 ρ 的關(guān)系。無(wú)法改變成分含量來(lái)改變阻值，故必須采用不均勻的分散相。目前已有滿足電子工業(yè)領(lǐng)域各種不同要求的各類樹脂漿料。先在 Al2O3上印刷 CuO漿料，干燥后，印刷硼硅酸玻璃（SiO3B2O3Al2Al3CaOMgO）絕緣體漿料，再干燥，干燥條件是 125℃ ， 10分鐘。 第三章 厚薄膜技術(shù) 厚膜材料 AgPd 銀 鈀導(dǎo)體 與貴金屬相比，銅具有很高的電導(dǎo)率，可焊性、耐遷移性、耐焊料浸蝕性都好，而且價(jià)格便宜。 焊接時(shí)要對(duì)膜加熱，加熱時(shí)間增加，金屬粒界與玻璃之間分散的 Bi2O3會(huì)發(fā)生如下還原反應(yīng)： 2Bi2O3+3Sn→ 4Bi+3SnO2 使用 AgPd導(dǎo)體時(shí)，通常進(jìn)行下述試驗(yàn)： ①測(cè)定電阻值 （按需要有時(shí)也包括 TCR） ②浸潤(rùn)性。這是由于 Ag與基板表面吸附的水分相互作用， Ag＋ 與 OH生成 AgOH。 基板只需一次燒成，導(dǎo)體采用 Mo、 W等賤金屬材料，因而成本低。 制作過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。目前用的最多的主要是氧化鋁多層陶瓷基板。微調(diào)對(duì)電阻來(lái)說(shuō)，通常是阻值上升，而電容器較多的是容量下降。 燒結(jié)也稱燒成，它是厚膜技術(shù)中的主要工序之一。其中的有機(jī)載體是由有機(jī)溶劑和樹脂配制而成的。在膜中又有薄膜和厚膜之分?；亓骱甘窃诨亓骱冈O(shè)備中進(jìn)行的。 激光印碼 利用激光就是在模塊表面寫標(biāo)識(shí)。 第二章 封裝工藝流程 打碼 打碼就是在封裝模塊的頂面印上去不掉的、字跡清楚的標(biāo)識(shí)，包括制造商的信息、國(guó)家、器件代碼等。上焊錫可用二種方法，電鍍和浸錫。也就是說(shuō)預(yù)熱、框架帶的放置、模具放置等工序都可以達(dá)到完全自動(dòng)化。 第二章 封裝工藝流程 成型技術(shù) 塑料封裝的種類和材料 塑料封裝的成型技術(shù)有多種，包括 轉(zhuǎn)移成型技術(shù) （Transfer Molding）、 噴射成型技術(shù) （ Inject Molding）、 預(yù)成型技術(shù) （ Premolding）等，但最主要的是轉(zhuǎn)移成型技術(shù)。 ⑩填料抗各種化學(xué)腐蝕的能力要強(qiáng)。 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。一般照射數(shù)秒后，讓 ACA達(dá)到“交聯(lián)”，這時(shí)可去除壓力，繼續(xù)光照，方可達(dá)到完全固化。 第二章 封裝工藝流程 環(huán)氧樹脂光固化倒裝焊法 這是一種微凸點(diǎn) FCB法。待調(diào)準(zhǔn)對(duì)位達(dá)到要求的精度后，即可落下壓焊頭進(jìn)行壓焊。 基本工序： Si3N4鈍化，用激光燒毀不合格的芯片 蒸發(fā) /濺散 TiWAu涂光刻膠 光刻電極窗口 腐蝕大面積 AuWTi去膠，保留窗口多層電極 閃濺金屬層（ Au） 貼厚光刻膠（膜） 套刻出凸點(diǎn)窗口 電鍍 Au凸點(diǎn) 去除厚膠（膜） 腐蝕閃濺 Au。 按凸點(diǎn)材料分類： Au凸點(diǎn)、 Ni/Sn凸點(diǎn)、 Cu凸點(diǎn)、 Cu/PbSn凸點(diǎn) In凸點(diǎn) Pb/Sn凸點(diǎn) (C4) 按凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)分類：周邊形、面陣形 按凸點(diǎn)形狀分類：蘑菇狀、直狀、球形、疊層 第二章 封裝工藝流程 第二章 封裝工藝流程 凸點(diǎn)芯片的制作工藝 蒸發(fā) /濺散凸點(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) 蒸發(fā) /濺散凸點(diǎn)制作法 這是早期常用的方法，因?yàn)樗c IC工藝兼容，工藝簡(jiǎn)單成熟。 倒裝芯片鍵合技術(shù) 倒裝焊（ FCB）芯片 ，放置面朝下。此外，焊頭的平行度、平整度要好，焊接時(shí)的傾斜度要合適，否則會(huì)影響焊接效果。完全使用熱壓焊焊接溫度高，熱壓再流焊的溫度低。 （ 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。將要刻蝕掉的部分曝光，腐蝕后留下引線圖案。 日本 Matsushita公司開發(fā)了凸塊轉(zhuǎn)移技術(shù)。 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。 芯片凸點(diǎn)金屬材料： 一般包括金屬 Au、 Cu、 Au/Sn、Pd/Sn。 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)。 可見 TAB技術(shù)與一般的壓絲引線技術(shù)不同。為增加機(jī)械強(qiáng)度，往往在金中添加 510ppm 鈹或銅。在工藝過(guò)程中，先在金屬線末端成球，再使用超聲波脈沖進(jìn)行金屬線與金屬接墊之間的接合。 此時(shí)球形鍵合點(diǎn)受壓稍有變形，其目的 一是增加鍵合面積， 二是穿破表面氧化層，以形成緊密鍵合。 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。采用固體薄膜導(dǎo)電膠能自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)。 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? 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。然后利用合金焊料將芯片焊接在焊盤上。 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(shí)結(jié)晶出兩種一定成分的固相反應(yīng)。對(duì)于部分劃片，用頂針頂力使芯片完全分離。 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 。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(shí)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)。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。劃片時(shí)，邊緣或多或少會(huì)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”。焊接工藝應(yīng)在熱氮?dú)饣蚰芊乐寡趸臍夥罩羞M(jìn)行。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? （ 2）導(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。 導(dǎo)電膠粘貼法的缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性不好，高溫下會(huì)引起粘接可靠度下降，因此不適合于高可靠度封裝。 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(dòng)鍵合（ TAB tape automate bonding） 這三種連接技術(shù)對(duì)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。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）。 此過(guò)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℃) 。金線抗氧化性好，常由于超聲波焊接中。 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。 （ 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。 第二章 封裝工藝流程 載帶自動(dòng)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(dòng)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(zhǎng)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。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。 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。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。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。 這兩種焊接方法都是使用自動(dòng)或半就自動(dòng)化的引線焊接機(jī)進(jìn)行多點(diǎn)一次焊接的。凸點(diǎn)的高度和載帶引線圖形的厚度的一致性也會(huì)影響焊接質(zhì)量。借助于凸點(diǎn)與基板焊區(qū)直接焊接。多層金屬和凸點(diǎn)金屬可以一次完成。 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。壓焊頭可加熱，并帶有超聲，同時(shí)承片臺(tái)也對(duì)基板加熱，在加熱、加壓、超聲到設(shè)定的時(shí)間后就完成所有凸點(diǎn)與基板焊區(qū)的焊接。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)。光照時(shí)需加壓，100μm 100μm 的凸點(diǎn)面積，需加壓 。 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。 第二章 封裝工藝流程 填料的填充方法 實(shí)際填充時(shí)，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。轉(zhuǎn)移成型使用的材料一般為熱固性聚合物（ Thermosetting Polymer）。 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。 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?。最常用印碼方式是油墨印碼和激光印碼兩種?，F(xiàn)有激光打碼機(jī)。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(dòng)電路板通過(guò)設(shè)備里各個(gè)設(shè)定的溫度區(qū)域，焊膏經(jīng)過(guò)了干燥、預(yù)熱、熔化、冷卻，將元器件焊接到電路板上。 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。 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