【正文】 本論文是在張志娟老師的悉心指導(dǎo)下完成的。以晶圓級封裝(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。另一種方式是封裝堆疊，目前這種封裝已有多種形式，它能堆疊不同廠商的數(shù)/?；旌螴C的裸片，甚至可以在封裝工藝實施前進行檢測和預(yù)燒。具體方法，先在低于凸點熔點的溫度（180～250 ℃）下進行芯片和基板焊接，在這一溫度下它們靠金屬擴散來焊接；然后加熱到250～400 ℃，在這一溫度下焊料球熔化，焊接完畢。目前開發(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。下面三條基本經(jīng)驗也可以防止“墓碑”現(xiàn)象的發(fā)生：①通過熱再流焊曲線的控制，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。圖 41 金線偏移缺陷(1)翹曲 翹曲變形的發(fā)生，是因為材料間彼此熱膨脹系數(shù)的差異及流動應(yīng)力的影響再加上黏著力的限制，導(dǎo)致了整個封裝體在裝配過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，故而通過翹曲變形來達到消除內(nèi)應(yīng)力的目的。因此，對氣密性問題要充分重視。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)展起來的。J形引腳不易變形，比QFP容易操作，但焊接后的外觀檢查較為困難。當(dāng)端子數(shù)超過幾百個，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裝，難度極大，致使價格劇增，而且還存在可靠性及成品率方面的問題。在TSOP封裝方式中，內(nèi)存顆粒是通過芯片引腳焊在PCB板上的，焊點和PCB板的接觸面積較小，使得芯片向PCB板傳熱相對困難。它又可分為：導(dǎo)熱型，像常用的功率三極管，只有三個引腳排成一排，其上面有一個大的散熱片；COF是將芯片直接粘貼在柔性線路板上(現(xiàn)有的用FlipChip技術(shù))，再經(jīng)過塑料包封而成，它的特點是輕而且很薄，所以當(dāng)前被廣泛用在液晶顯示器(LCD)上，以滿足LCD分辨率增加的需要。它與DIP并無實質(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。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，加上沒有足夠的引腳，性能不能令人滿意。產(chǎn)品鑒定或工藝認(rèn)證設(shè)備則有各類環(huán)境驗試設(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、鹽霧驗試等設(shè)備。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)下的最低價格。封裝的質(zhì)量低劣是由于從價格上考慮比從達到高封裝質(zhì)量更多而造成的。激光印碼是利用激光技術(shù)在模塊表面寫標(biāo)識。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）。毛刺的厚度一般要薄于10FCB的互連省略互連線，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。若焊盤尺寸太大，則會導(dǎo)致引線跨度太大，在轉(zhuǎn)移成型過程中會由于流動產(chǎn)生的應(yīng)力而造成引線彎曲及芯片位移等現(xiàn)象。關(guān)鍵詞： 封裝工藝流程；封裝形式；封裝缺陷 AbstractThis paper first introduces the semiconductor packaging process, process flow is mainly chip cutting, chip mounted, chip interconnection, molding technology and flash burr, soldering, cutting steel, the assembly code and ponents. The technology of semiconductor packaging technology level, encapsulation, equipment, material, packaging process quality requirements and defect analysis and the development of packaging technology is introduced, including 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。 并且在政府的專項資金支持下，本土封裝企業(yè)的技術(shù)也在快速進步。因此，封裝技術(shù)已經(jīng)成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最重要的組成部分之一。 Packaged form。貼裝的方法主要有共晶粘貼法、焊接粘貼法、導(dǎo)電膠粘貼法和玻璃膠粘貼法。FCB主要特點：芯片安裝和互連是同時完成！缺點：芯片面朝下，焊點不能直觀檢查，只能用紅外和X光檢查。um，它對于后續(xù)工序（如切筋成形）帶來麻煩，甚至?xí)p壞機器。工藝流程為：去飛邊→去油→去氧化物→浸助焊劑→熱浸錫→清洗→烘干。激光源常常是CO2或Nd：YAG。事實上，塑料封裝的質(zhì)量與元器件的性能和可靠性有很大的關(guān)系，但封裝性能更多取決于封裝設(shè)計和材料選擇而不是封裝生產(chǎn)，可靠性問題卻與封裝生產(chǎn)密切相關(guān)。(2)外形與結(jié)構(gòu)：諸如產(chǎn)品的測試、整機安裝，器件布局、空間利用與外形、維修更換以及同類產(chǎn)品的型號代替等。各類機械驗試類設(shè)備有引線鍵合強度、芯片鍵合剪切強度、引線拉力或芯片拉力，沖擊、振動、引線抗彎曲度等檢測設(shè)備目前除了少數(shù)低檔工藝設(shè)備和少部分產(chǎn)品鑒定認(rèn)證設(shè)備外，絕大多數(shù)上列工藝和工藝檢測設(shè)備都依賴進口。多數(shù)為定制產(chǎn)品，它的封裝形狀還有ZIP和SIPH。陶瓷Z形雙列直插式封裝CZIP與ZIP外形一樣，只是用陶瓷材料封裝。其缺點一是Film的價格很貴，二是貼片機的價格也很貴。而且TSOP封裝方式的內(nèi)存在超過150MHz后，會有很大的信號干擾和電磁干擾。采用J字型引線端子的PLCC等可以緩解一些矛盾，但不能從根本上解決QFP的上述問題。它與LCC封裝的區(qū)別僅在于前者用塑料，后者用陶瓷，但現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)用陶瓷制作的J形引腳封裝和用塑料制作的無引腳封裝。最大特征是高頻特性好、噪音低而被用于微波功率器件。(2)電性能通常把器件的電性能保持穩(wěn)定，作為衡量封裝質(zhì)量的主要標(biāo)志之一。引起翹曲問題的主要原因是由于施加到元件上的力的不平衡造成的。(4)空洞 這是指分布在焊點表面或內(nèi)部的氣孔、針孔。就目前來看，CSP的引腳數(shù)還不可能太多，從幾十到一百多。第一步的溫度是經(jīng)過成品率試驗得到的，當(dāng)?shù)陀?50 ℃時斷路現(xiàn)象增加；而當(dāng)高于300 ℃時，則相鄰焊點的短路現(xiàn)象增多。其組裝過程類似于裸片堆疊，在PCB裝配過程中需要設(shè)計另外的表面貼裝堆疊工藝。世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史告訴我們：要做大做強我國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，必須要堅持不斷地創(chuàng)新，有自主的知識產(chǎn)權(quán)，自己的核心技術(shù)。感謝張老師給我提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，并且抽出時間給予我學(xué)術(shù)上的幫助。我相信其中的酸甜苦辣最終都會化為甜美的甘泉。且半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展因資金投資密集，在硅周期低潮時，除市場引導(dǎo)型企業(yè)外，IDM企業(yè)很難逃脫虧損的厄運，故產(chǎn)業(yè)鏈逐步細化而形成了設(shè)計、芯片制造、封裝測試三大塊，但隨著三大塊技術(shù)的日益發(fā)展以及三大塊之間技術(shù)滲透與高密度封裝的需求，已很難把傳統(tǒng)意義的三大塊完全區(qū)分，界限已趨模糊。其優(yōu)點顯而易見，封裝體積小，但其結(jié)構(gòu)決定了該封裝方式的致命弱點，當(dāng)堆疊中一層電路出現(xiàn)故障時，整個芯片都將出現(xiàn)故障。如果采用金凸點，則由金絲成球的方式形成凸點，在250～400 ℃下，加壓力使芯片與基板互連；若用鉛錫凸點，則采用 Pb95Sn5（重量比）的凸點，這樣的凸點具有較高的熔點，而不致在下道工藝過程中熔化。就目前來看，人們對芯片級封裝還沒有一個統(tǒng)一的定義，有的公司將封裝本體面積與芯片面積之比小于2的定為CSP。在有些地方會是這兩類原因的組合，因此在焊膏的選擇中，熱可靠性問題和合金的選擇必須正確考慮。金線偏移的原因一般有以下幾種：(1)樹脂流動而產(chǎn)生的拖拽力（Viscous Drag Force）； (2)導(dǎo)線架變形； (3)氣泡的移動；(4)填充物的碰撞；此外，隨著多引腳數(shù)IC的發(fā)展，在封裝中的金線數(shù)目及接腳數(shù)目也隨之增加，也就是說，金線密度的提升會造成金線偏移的現(xiàn)象更加明顯，為了有效的降低金線偏移量預(yù)防斷路或者斷線的狀況發(fā)生，應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎的選用封裝材料及準(zhǔn)確的控制制造參數(shù)，降低模穴內(nèi)金線受到模流所產(chǎn)生的拖曳力，以避免金線偏移量過大的狀況發(fā)生。因為有些芯片在封裝前電性能和成品率指標(biāo)都很高，但由于封裝漏氣，結(jié)果例行試驗不合格，產(chǎn)品質(zhì)量變劣，給器件的性能、可靠性帶來了影響。 金屬陶瓷封裝。引腳數(shù)從18到84。但是由于QFP的引線端子在四周布置，且伸出PKG之外，若引線間距過窄，引線過細，則端子難免在制造及實裝過程中發(fā)生變形。TSOP內(nèi)存封裝的外形呈長方形，且封裝芯片的周圍都有I/O引腳。此封裝形式的特點是引腳全部在一邊，而且引腳的數(shù)量通常比較少。Z形雙列直插式封裝ZIP。引腳只從封裝的一個側(cè)面引出，排列成一條直線，引腳數(shù)最多為二三十，當(dāng)裝配到印刷基板上時封裝呈側(cè)立狀。塑封工藝最常用的工藝檢測設(shè)備為各類光學(xué)顯微鏡、輪廓放大儀、X光透射儀、超聲掃描顯微鏡等。在使用中，有的環(huán)境條件極為惡劣，必須將芯片嚴(yán)加密封和包封，所以，半導(dǎo)體芯片封裝對半導(dǎo)體芯片環(huán)境保護作用顯得尤為重要。質(zhì)量低劣的封裝可危害集成電路元器件性能的其他優(yōu)點，如速度、價格低廉、尺寸小等。油墨通常是高分子化合物，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。電鍍目前都是在流水線式的電鍍槽中進行的，包括首先進行清洗，然后在不同濃度的電鍍槽中進行電鍍，最后沖洗、吹干，放入烘箱中烘干。造成溢料或毛刺的原因很復(fù)雜，一般認(rèn)為是與模具設(shè)計、注模條件及塑封料本身有關(guān)。倒裝焊（FCB）是芯片面朝下，芯片焊區(qū)直接與基板焊區(qū)互連的一種方法。已切割下來的芯片要貼裝到引腳架的中間焊盤上，焊盤的尺寸要與芯片大小相匹配。最后對先進的封裝技術(shù)3D、將要發(fā)展的封裝形式CSP及MCM等進行簡單的介紹，同時也說明了半導(dǎo)體封裝技術(shù)發(fā)展所面臨的問題，從而闡釋了封裝發(fā)展的必然性，以及我國封裝產(chǎn)業(yè)界今后努力發(fā)展的方向。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的三個方面———設(shè)計業(yè)、芯片制造業(yè)、封裝業(yè)都將以嶄新的面貌、空前的規(guī)模向新世紀(jì)挺進。二、 課題研究的主要內(nèi)容：1．闡釋封裝的概念、作用及性能； 2．具體封裝工藝流程；　 3．封裝實現(xiàn)的性能、技術(shù)要素和層次；　 4．封裝的技術(shù)詳細分類；　　5．封裝的質(zhì)量與缺陷分析； 6．封裝的形式、設(shè)備、材料；　　　7．封裝技術(shù)的發(fā)展面臨的問題和未來的封裝技術(shù)。 Encapsulate defects 第1章 前言半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)中占有重要地位，2005年銷售收入達345億元，占國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)的49%，在我國西部地區(qū)這一比重更高，并且在全球也占相當(dāng)大的比重。共晶粘帖法,利用金—硅共晶粘帖，IC芯片與封裝基板之間的粘貼在陶瓷封裝中有廣泛的應(yīng)用。工藝流程：鍵合點上長成焊錫凸塊（Solder Bump）—C芯片置放到封裝基板上—連接點對位—（reflow）熱處理配合焊錫熔融時的表面張力效應(yīng)使焊錫成球—C芯片與封裝基板的連接。因此，在切筋成形工序之前，要進行去飛邊毛刺工序（Deflash）。其中浸錫容易引起鍍層不均勻，一般是由于熔融焊料表面張力的作用使得浸錫部分中間厚，邊上?。欢婂兊姆椒〞斐伤^的“狗骨頭”（DodBone）問題，即角周圍厚，中間薄，這是因為在電鍍的時候容易造成電荷聚集效應(yīng)，更大的問題是電鍍液造成離子污染。與油墨印碼相比，激光印碼最大的優(yōu)點是不易被擦去，而且，它對模塊表面的要求相對較低，不需要后固化工序。在完成封裝模塊的打碼（Marking）工序后，所有的元器件都要100%進行測試，在完成模塊在PCB板上的裝配之后，還要進行整塊