【正文】 屬材料： 要求導(dǎo)電性能好，強(qiáng)度高，延展性、表面平滑性良好，與各種基帶粘貼牢固，不易剝離，易于用光刻法制作出精細(xì)復(fù)雜的圖形，易電鍍 Au、 Ni、 Pb/Sn焊接材料，例如， Al、 Cu。 （ 5） TAB工藝中引線的鍵合平面低，使器件薄化。 （ 4）在芯片最終封裝前可進(jìn)行預(yù)測(cè)試和通電老化。 （ 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 TAB技術(shù)較之常用的引線工藝的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）對(duì)高速電路來(lái)說(shuō)，常規(guī)的引線使用圓形導(dǎo)線，而且引線較長(zhǎng)，往往引線中高頻電流的趨膚效應(yīng)使電感增加，造成信號(hào)傳遞延遲和畸變，這是十分不利的。但是隨著芯片信息容量及隨之而來(lái)的引腳數(shù)的增加，傳統(tǒng)的分立引線工藝顯得力不從心。這些都在載帶上完成。 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。再利用熱壓模將導(dǎo)線排精確鍵合到芯片上。 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。 在其特定的位置上開(kāi)出一個(gè)窗口。金線抗氧化性好，常由于超聲波焊接中。 金線 純金線的純度一般用 4個(gè) 9。令你一種是含 %鎂的鋁導(dǎo)線。 第二章 封裝工藝流程 打線鍵合的線材與可靠度 （ 1）合金線材 鋁合金線 因純鋁線材太軟很少使用。 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℃) 。 （ 3）熱超聲波鍵合 熱超聲波鍵合 是熱壓鍵合與超聲波鍵合的混合技術(shù)。鋁線的 2個(gè)焊接點(diǎn)是楔形的。 由于熱壓焊是在高溫下進(jìn)行的，通常使用的金屬線為金線（抗氧化性強(qiáng)）。 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 ）。 打線鍵合技術(shù)介紹 （ 2）熱壓鍵合 第二章 封裝工藝流程 先將金屬線穿過(guò)毛細(xì)管狀的鍵合工具（稱 為瓷嘴或焊針），該工具是由碳化鎢或氧化鋁等耐高溫材料制成；然后再電子點(diǎn)火或氫焰將金屬線燒斷并利用熔融金屬的表面張力作用使線的末端灼燒成球（直徑約為金屬線直徑的 23倍），鍵合工具再將金屬球壓至已經(jīng)預(yù)熱到 150250℃ 的第一金屬焊墊上進(jìn)行球形鍵合。 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(guò)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。可見(jiàn) C4適合于高密度組裝。 芯片互連常見(jiàn)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。在降溫時(shí)要控制降溫速度，否則會(huì)造成應(yīng)力破壞，影響可靠度。 第二章 封裝工藝流程 在芯片粘貼時(shí)，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。不過(guò)起粘接作用的是低溫玻璃粉。 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。 固體薄膜： 將其切割成合適的大小放置于芯片與基座之間，然后再進(jìn)行熱壓接合。 三種導(dǎo)電膠的特點(diǎn)是：化學(xué)接合、具有導(dǎo)電功能。在倒裝芯片封裝中應(yīng)用較多。 （ 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。銀粉起導(dǎo)電作用，而環(huán)氧樹(shù)脂起粘接作用。 使用軟質(zhì)焊料可消除硬質(zhì)焊料的缺點(diǎn)。 軟質(zhì)焊料： 鉛 錫、鉛 銀 銦。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?。在所考察的截面某一點(diǎn)單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力（ Stress）。 材料發(fā)生形變時(shí)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） 。 優(yōu)點(diǎn)： 塑變應(yīng)力值高（ “內(nèi)應(yīng)力 ”指組成單一構(gòu)造的不同材質(zhì)之間，因材質(zhì)差異而導(dǎo)致變形方式的不同，繼而產(chǎn)生的各種應(yīng)力。焊接工藝應(yīng)在熱氮?dú)饣蚰芊乐寡趸臍夥罩羞M(jìn)行。 一般工藝方法 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。 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。 第二章 封裝工藝流程 預(yù)型片法 ，此方法適用于較大面積的芯片粘貼。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”。 芯片貼裝 芯片貼裝，也稱芯片粘貼，是將芯片固定于封裝基板或引腳架芯片的承載座上的工藝過(guò)程。 。 先劃片后減薄和減薄劃片兩種方法 第二章 封裝工藝流程 DBG(dicing before grinding) 在背面磨削之前，將硅片的正面切割出一定深度的切口，然后再進(jìn)行磨削。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。切割分部分劃片（不劃到底，留有殘留厚度）和完全分割劃片。 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(gè)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。這樣就對(duì)芯片的切分帶來(lái)困難。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。成型工序是在凈化環(huán)境中進(jìn)行的，由于轉(zhuǎn)移成型操作中機(jī)械水壓機(jī)和預(yù)成型品中的粉塵達(dá)到 1000級(jí)以上（空氣中 粉塵達(dá) 1000個(gè) /m3以上）。在測(cè)試中，先將有缺陷的芯片打上記號(hào)（打一個(gè)黑色墨點(diǎn)），然后在自動(dòng)拾片機(jī)上分辨出合格的芯片。許多工廠將生產(chǎn)好的芯片送到幾千公里以外的地方去做封裝。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)。 芯片封裝和芯片制造不在同一工廠完成 它們可能在同一工廠不同的生產(chǎn)區(qū)、或不同的地區(qū)，甚至在不同的國(guó)家。芯片一般在做成集成電路的硅片上進(jìn)行測(cè)試。 第二章 封裝工藝流程 封裝工藝流程概況 流程一般可以分成兩個(gè)部分：在用塑料封裝之前的工序稱為 前段工序 ，在成型之后的操作稱為 后段工序 。 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 。 第二章 封裝工藝流程 硅片減薄 硅片切割 芯片貼裝 芯片互連 去飛邊毛刺 切筋成形 上焊錫 打碼 成型技術(shù) 芯片切割 、為什么要減薄 半導(dǎo)體集成電路用硅片 4吋厚度為 520μm ， 6吋厚度為670μm 。因此電路層制作完成后，需要對(duì)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(gè)個(gè)減薄的裸芯片?，F(xiàn)在劃片機(jī)都是自動(dòng)的，機(jī)器上配備激光或金鋼石的劃片刀具。對(duì)于部分劃片，用頂針頂力使芯片完全分離。這樣會(huì)嚴(yán)重影響芯片的碎裂強(qiáng)度。 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。 這兩種方法都很好地避免了或減少了減薄引起的硅片翹曲以及劃片引起的邊緣損害，大大增強(qiáng)了芯片的抗碎能力。 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)。 一般工藝方法 陶瓷基板芯片座上鍍金膜 將芯片放置在芯片座上 熱氮?dú)夥罩校ǚ姥趸┘訜岵⑹拐迟N表面產(chǎn)生摩擦（去除粘貼表面氧化層） 約 425℃ 時(shí)出現(xiàn)金 硅反應(yīng)液面，液面移動(dòng)時(shí)，硅逐漸擴(kuò)散至金中而形成緊密結(jié)合。優(yōu)點(diǎn)是可以降低芯片粘貼時(shí)孔隙平整度不佳而造成的粘貼不完全的影響。優(yōu)點(diǎn)是熱傳導(dǎo)性好。然后利用合金焊料將芯片焊接在焊盤(pán)上。 第二章 封裝工藝流程 合金焊料 硬質(zhì)焊料 軟質(zhì)焊料 硬質(zhì)焊料： 金 硅、金 錫、金 鍺。當(dāng)材料在外力作用下不能產(chǎn)生位移時(shí)，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） 。物體由于外因而變形時(shí)，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復(fù)到變形前的位置。 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。 缺點(diǎn)： 因材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)不同而引發(fā)應(yīng)力破壞。 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(rùn)濕。 導(dǎo)電膠粘貼法 導(dǎo)電膠是銀粉與高分子聚合物（環(huán)氧樹(shù)脂）的混合物。 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? （ 3）各向異性導(dǎo)電聚合物，電流只能在一個(gè)方向流動(dòng)。無(wú)應(yīng)力影響。 導(dǎo)電膠貼裝工藝 第二章 封裝工藝流程 膏狀導(dǎo)電膠： 用針筒或注射器將粘貼劑涂布到芯片焊盤(pán)上（不能太靠近芯片表面，否則會(huì)引起銀遷移現(xiàn)象），然后用自動(dòng)拾片機(jī)（機(jī)械手）將芯片精確地放置到焊盤(pán)的粘貼劑上，在一定溫度下固化處理（ 150℃ 1小時(shí)或 186℃ 半小時(shí)）。采用固體薄膜導(dǎo)電膠能自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)。 玻璃膠粘貼法 與導(dǎo)電膠類似，玻璃膠也屬于厚膜導(dǎo)體材料（后面我們將介紹）。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。由于完成粘貼的溫度要比導(dǎo)電膠高得多，所以它只適用于陶瓷封裝中。 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。 打線鍵合 適用引腳數(shù)為 3257；載帶自動(dòng)鍵合的適用引腳數(shù)為 12600；倒裝芯片鍵合適用的引腳數(shù)為616000。 打線鍵合技術(shù) 第二章 封裝工藝流程 打線鍵合技術(shù) 超聲波鍵合（ Ultrasonic 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。從而限制了打線速度。 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 。 由于鍵合工具頂端是圓錐形的，所以得到的焊點(diǎn)通常為新月?tīng)?。為降低成本有時(shí)也用鋁線。原因是鋁線不易在線的末端灼燒成球。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。其目的是抑制鍵合界面的金屬間化合物（類似于化學(xué)鍵，金屬原子的價(jià)電子形成鍵）的成長(zhǎng)，和降低基板高分子材料因高溫產(chǎn)生形變。鋁合金線標(biāo)準(zhǔn)線材是鋁 1%硅。其優(yōu)點(diǎn)是抗疲勞性優(yōu)良，生成金屬間化合物的影響小。為增加機(jī)械強(qiáng)度，往往在金中添加 510ppm 鈹或銅。 第二章 封裝工藝流程 （ 2）影響打線鍵合可靠度因素 第二章 封裝工藝流程 封膠和粘貼材料 與線材的反應(yīng) 金屬間化合物的形成 可靠度常用拉力試驗(yàn) 和鍵合點(diǎn)的剪切試驗(yàn) 測(cè)試檢查 可靠度因素 載帶自動(dòng)鍵合技術(shù) 第二章 封裝工藝流程 載帶自動(dòng)健合技術(shù)是在類似于 135膠片的柔性載帶粘結(jié)金屬薄片，（像電影膠片一樣卷在一帶卷上，載帶寬度 870mm。窗口為蝕刻出一定的印刷線路圖形的