【正文】 即將封裝模塊進(jìn)行切割，觀察其截面情況。剖面制備的方法可以通過帶鋸、輪鋸等金剛石工具進(jìn)行切割，然后用研磨、拋光等方法，對截面進(jìn)行進(jìn)一步的加工，以使表面更易觀察。但是，剖面制備過程中，也可能破壞原有的器件結(jié)構(gòu)，使某些失效信息丟失，因此，在進(jìn)行剖面分析之前，要進(jìn)行全面的考慮，擬定完整的分 析方案。目前，在 微米工藝中，已有一些制造商采用了銅布線，而在 ，以銅替代鋁已是不爭的事實(shí)。同時，由于芯片的特征尺寸越來越小，對引線鍵合工藝造成的壓力也越來越大，因?yàn)橐谌绱思?xì)微的間距中進(jìn)行引線鍵合，對于金屬引線的尺寸要求和鍵合方法都是一種考驗(yàn)。倒裝（ flip chip）焊或倒扣技術(shù)就是一個十分吸引人的選擇。所以，無論是引線鍵合還是凸緣鍵合，只要其芯片有源區(qū)面向基板，都稱為倒扣芯片技術(shù)。這種技術(shù)的特點(diǎn)是可以達(dá)到相當(dāng)高的互連密度，若同時采用陶瓷封裝工藝的話，其器件的可靠性也很高，但它的價格亦十分昂貴，所以，它 主要應(yīng)用于航天航空工業(yè)及軍事方面，以及一些對可靠性有特殊要求的場合。而且，印刷電路板上的芯片直接倒扣封裝技術(shù)，在應(yīng)用了底部填充料技術(shù)后，其可靠性也有了很大的提高，它在價格方面的優(yōu)勢，使它的應(yīng)用范圍越來越廣。無論哪一種技術(shù)，其關(guān)鍵是芯片上凸緣（ bump）的制備。 C4技術(shù)的凸緣制備主要是通過電子束蒸發(fā)、濺射等工藝，將 UBM（ under bump metallurgy）或 BLM（ ball limiting metallurgy）沉積在芯片的鋁焊盤上。在 UBM 的上面，還有一層很薄的金層，主要是防止金屬銅的氧化。 IBM 常用的組分是 5wt%Sn/95wt%Pb，它的熔點(diǎn)分別為 308℃ （ solid）和 312℃ （ liquid）或 3wt%Sn/97wt%Pb 它的熔點(diǎn)分別為 314℃ （ solid）和 320℃ （ liquid）。由于 IBM的 C4技術(shù)工藝復(fù)雜、設(shè)備昂貴，所以長期以 來，其應(yīng)用都局限在一些高性能、高要求、高成本的場合。 從上面的描述中可以看出，以前在做 bumping 工藝時，都是在已經(jīng)做完周邊布線的晶圓上在設(shè)計(jì)階段，就可以考慮后道封裝的要求，將周邊布線改為面柵陣列（ area grid array），同時可以取消 UBM 工藝及金屬銅層的制備，大大減少了工藝步驟，使倒裝焊技術(shù)得以加快推廣的步伐。 各種封裝的圖片： 從 80年代中后期開始電子產(chǎn)品正朝著、便攜式，小型化、 網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化方向發(fā)展，這種市場需求。 一、什么是封裝 封裝技術(shù)其實(shí)就是一種將集成電路打包的技術(shù)。這種打包對于芯片來說是必須的，也是至關(guān)重要的。另一方面。由于封裝技術(shù)的好壞 還直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的 PCB(PrintCircuil Board，印刷電路板 )的設(shè)計(jì)和制造，因此它是至關(guān)重要的。 芯片上的接點(diǎn)通過導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。對于很多集成電路產(chǎn)品而言。 芯片的封裝技術(shù)種類實(shí)在是多種多樣。芯片的封裝技術(shù)已經(jīng)歷經(jīng)好幾代的變遷，技術(shù)指標(biāo)一代比一代先進(jìn)，包括芯片面積與封裝面積之比越來越接近。引腳間距減?。亓繙p小，可靠性提高，使用更加方便等等，都是看得見的變化。六、七十年代的中、小型規(guī)模 IC，曾大量使用 T0型封裝，后來 又開發(fā)出 DIP、 PDIP(如圖 1).并成為這個時期的主導(dǎo)產(chǎn)品形式； 八十年代出現(xiàn)了 SMT。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)十多年研制開發(fā)的 QFP(Quad Flat Package，扁平封裝 )不但解決了 LSl 的封裝問題。使 QFP 終于成為 SMT 主導(dǎo)電子產(chǎn)品并延續(xù)至 今 (圖 2)。 為了適應(yīng)電路組裝密度的進(jìn)一步提高。由于引腳間距不斷縮小。封裝體積也不斷加大，給電路組裝生產(chǎn)帶來了許多困難，導(dǎo)致成品率下降和組裝成本的提高。 引腳間距、 304條引腳的 QFP 已經(jīng)是目前電子封裝生產(chǎn)所能制造 QFP 封裝的最大 值 .若要容納更多的引腳，只有尋找更新的封裝技術(shù)手段 .種種跡象表明 QFP 封裝的發(fā)展已走到了盡頭。它的 I/O 引線以圓形或柱狀焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面 .引線間距大，引線長度短，這樣 BGA 消除了精細(xì)間 距器件中由于引線而引起的共面度和翹曲的問題。如圖 3 所示的 NVIDIA 公司最新的 GeForce 圖形芯片 (GPU)體現(xiàn)了當(dāng)前工程技術(shù)的最高成就，相信看到芯片照片上那 1144個焊球 的人都會驚嘆不已。 概括起來，和 QFP 相比， BGA 的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)： (1)I/O引線間距大 (如 , )，可容納的 I/O數(shù)目大 (如 BGA在 25毫米邊長的面積上可容納 350個 I/O，而 QFP 在 40毫米邊長的面積上只 容納 304個 I/O)。焊點(diǎn)缺陷率低 (1ppm/焊點(diǎn) ),焊點(diǎn)牢固。 (4)回流焊時，焊點(diǎn)之間的張力產(chǎn)生良好的自對中效果，允許有 50％的貼片精度誤差。 (6)能與原有的 SMT 貼裝工藝和設(shè)備兼容。 BGA 的興起和發(fā)展盡管解決了 QFP 面臨的困難。它的英文含義是封裝尺寸與裸芯片相同或封裝尺寸比裸芯片稍大。 CSP 與 BGA結(jié)構(gòu)基本一樣，只是錫球直徑和球中心距縮小了、更薄了，這樣在相同封裝尺寸時可有更多的 I／ 0數(shù)，使組裝密度進(jìn)一步 提高。圖 4展示的是行業(yè)領(lǐng)先內(nèi)存廠商 K_flgmax 生產(chǎn)的基于 CSP 封裝技術(shù)的內(nèi)存芯片。而比采用倒裝片的板極組裝密度低。正是由于這些無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，才使 CSP 得以迅速發(fā)展并 進(jìn)入實(shí)用化階段。而且正越來越多地應(yīng)用于移動電話、數(shù)碼錄像機(jī)、筆記本電腦等產(chǎn)品上。 近幾年來， QFN 封裝 (Quad Flat No—lead，方形扁平無引腳封裝 )由于具有良好的電和熱性能、體積小、重量輕，其應(yīng)用正在快速增長。封裝底部中央位置有一個大面積裸露焊盤用來導(dǎo)熱，圍繞大焊盤的封裝外圍四周有實(shí)現(xiàn)電氣連接 的導(dǎo)電焊盤，如圖 5所示。此外，它還通過外露的引線框架焊盤提供了出色的散熱性能，該焊盤具有直接散熱通道，用于釋放封裝內(nèi)的熱量。由于體積小、重量輕，加上杰出的電性能和 熱性能，這種封裝特別適合任何一個對尺寸、重量和性能都有要求的應(yīng)用。所以非常適合應(yīng)用 在手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、 PDA 以及其它便攜小型電子設(shè)備的高密度印刷電路板上。 四、以后的封裝 MCM 封裝 為了適應(yīng)目前電路組裝高密度要求，芯片封裝技術(shù) 的發(fā)展正日新月異，各種新技術(shù)、新工藝層出不窮。使電路組裝密度大幅度提高。無論采用何種封裝技術(shù)后的裸芯片，在封裝后裸芯片的性能總是比未封裝的要差一些。它把幾塊 IC 芯片或 CSP 組裝在一塊電路板上，構(gòu)成功能電路板，就是多芯片組件 (如圖 7所示的帶有八顆核 心的 IBM Power 5處理器 )。隨著 MCM 的興起，使封裝的概念發(fā)生了本質(zhì)的變化，在 80年代以前，所有的封裝是面向器件的，而 MCM 可以說是 面向部件的或者說是面向系統(tǒng)或整機(jī)的。 MCM 的出現(xiàn)使電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)小型化、模塊化、低功耗、高可靠性提供了更有效的 技術(shù)保障。因?yàn)?MCM 高成品率要求各類 lC 芯片都是良好的芯片 (KGD)，而裸芯片無論是生產(chǎn)廠家還是使用者都難以全 面測試?yán)匣Y選，給組裝 MCM 帶來了不確定因素。 CSP 不但具有裸芯片的優(yōu)點(diǎn)。目前 MCM 已經(jīng)成功地用于大型通用計(jì)算機(jī)和超級巨型機(jī)中。 1992年至 1996年 MCM 以 11． 1％的年遞增率發(fā)展，2020年產(chǎn)值有可能突破 110億美元， 21世紀(jì)初將進(jìn)入全 面實(shí)用化階段，迎來 MCM 全面推廣應(yīng)用和電子設(shè)備革命的年代。由于底部中央的大暴露焊盤被焊接到 PCB 的散熱焊盤上，這使得 QFN 具有極佳的電和熱性能。表面貼裝封裝 非常薄的元件厚度 (1mm)，可以滿足對空間有嚴(yán)格要求的應(yīng)用 具有優(yōu)異的熱性能，主要是因?yàn)榈撞坑写竺娣e散熱焊盤 適合便攜式應(yīng)用 全引腳封裝為整個引腳厚度可從器件的四邊觀察到。從各個 角度顯示 QFN 全引腳和引腳縮回封裝的示意圖 BGA 封裝 (ball grid array) 球形觸點(diǎn)陳列，表面貼裝型封裝之一。也 稱為凸 點(diǎn)陳列載體 (PAC)。 封裝本體也可做得比 QFP(四側(cè)引腳扁平封裝 )小。而且 BGA 不 用擔(dān)心 QFP 那樣的引腳變形問題。最初， BGA 的引腳 (凸點(diǎn) )中心距為 ，引腳數(shù)為 225。 BGA 的問題是回流焊后的外觀檢查。有的認(rèn)為 ， 由于焊接的中心距較大，連接可以看作是穩(wěn)定的，只能通過功能檢查來處理。 BQFP 封裝 (quad flat package with bumper) 帶緩沖墊的四側(cè)引腳扁平封裝。美國半導(dǎo)體廠家主要在微處理 器和 ASIC 等電路中 采用 此封裝。 碰焊 PGA 封裝 (butt joint pin grid array) 表面貼裝型 PGA 的別稱 (見表面貼裝型 PGA)。例如， CDIP 表示的是 陶瓷 DIP。 Cerdip 封裝 用玻璃密封的陶瓷雙列直插式封裝，用于 ECL RAM， DSP(數(shù)字信號處理器 )等 電路。引腳中 心 距 ，引腳數(shù)從 8 到 42。 Cerquad 封裝 表面貼裝型封裝之一，即用下密封的陶瓷 QFP，用于封裝 DSP 等的邏輯 LSI 電路。散熱性比塑料 QFP 好，在自然空冷條件下可容許 1. 5～ 2W 的功率。引腳中心距有 、 、 、 、 等多種規(guī)格。 帶引腳的陶瓷芯片載體，表面貼裝型封裝之一，引腳從封 裝的四個側(cè)面引出，呈丁字形 。此封裝也稱為 QFJ、 QFJ－ G(見 QFJ)。帶有窗口的 用于封裝紫外線擦除型 EPROM 以及帶有 EPROM 的微機(jī)電路等。 COB 封裝 (chip on board) 板上芯片封裝，是裸芯片貼裝技術(shù)之一，半導(dǎo)體芯片交接貼裝在印刷線路板上，芯片與基 板的電氣連接用引線縫合方法實(shí)現(xiàn)，芯片與基板的電氣連接用引線縫合方法實(shí)現(xiàn)，并用樹脂 覆 蓋以確保可 *性。 DFP(dual flat package) 雙側(cè)引腳扁平封裝。以前曾有此稱法，現(xiàn)在已基本上不用。 歐洲 半導(dǎo)體廠家 多用此名稱。插裝型封裝之一，引腳從封裝兩側(cè) 引出，封裝材料有塑料和陶瓷兩種。 引腳中心距 ，引腳數(shù)從 6 到 64。有的把寬度為 和 的封裝分別稱為 skinny DIP 和 slim DIP(窄體型 DIP)。另外，用低熔點(diǎn)玻璃密封的陶瓷 DIP 也稱為 cerdip(見 cerdip)。 SOP 的別稱 (見 SOP)。 1 DICP(dual tape carrier package) 雙側(cè)引腳帶載封裝。引腳制作在絕緣帶上并從封裝兩側(cè)引出。常用于液晶顯示驅(qū)動 LSI，但多數(shù)為定制品。在日本，按照 EIAJ(日本電子機(jī)械工業(yè) )會標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定，將 DICP 命名為 DTP。日本電子機(jī)械工業(yè)會標(biāo)準(zhǔn)對 DTCP 的命名 (見 DTCP)。表面貼裝型封裝之一。部 分半導(dǎo)體廠家采用此名稱。裸芯片封裝技術(shù)之一，在 LSI 芯片的電極區(qū)制作好金屬凸點(diǎn)，然后把金 屬凸點(diǎn)與印刷基板上的電極區(qū)進(jìn)行壓焊連接。是所有封裝技術(shù)中體積最小、最薄的一種。因此必須用樹脂來加固 LSI 芯片，并使用熱膨脹系數(shù)基本相同的基板材料。支持 PCI Express X16接口，提供 顯卡 最高 8GB/s 雙向傳輸帶寬。內(nèi)建矽統(tǒng)科技獨(dú)家 Advanced HyperStreaming Technology， MuTIOL 1G Technology。通常指引腳中心距小于 的 QFP(見 QFP)。塑料四邊引出扁平封裝 PQFP(Plastic Quad Flat Package) PQFP 的封裝形式最為普遍。 Intel 系列 CPU 中 8028 80386和某些 486主板芯片采用這種封裝形式。采用 SMT 技術(shù)安裝的芯片不必在電路板上打孔，一般在電路板表面上有設(shè)計(jì)好的相應(yīng)引腳的焊點(diǎn)。用這種方法焊上去的芯片，如果不用專用工具是很難拆卸下來的。 以下是一顆 AMD 的 QFP 封裝的 286處理器芯片。 PQFP 封裝的主板聲卡芯片 1 CPAC(globe top pad array carrier) 美國 Motorola 公司 對 BGA 的別稱 (見 BGA)。這種封裝在軍用品以及航太工業(yè)用晶片才有機(jī)會見到。外圍有螺絲孔可以將晶片牢牢固定在主機(jī)板上。 2 H(with heat sink) 表示帶散熱器的標(biāo)記。 2 Pin Grid Array(Surface Mount Type) 表面貼裝 型 PGA。表面貼裝型 PGA 在封裝的 底面有陳列狀的引腳，其長度從 到 。因?yàn)橐_中心距只有 ，比插裝型 PGA 小一半，所以封裝本體可制作得不 怎么大，而引腳數(shù)比插裝型多 (250～ 528)，是大規(guī)模邏輯 LSI 用的封裝。以多層陶瓷基材制作封裝已經(jīng)實(shí)用化。指帶窗口 CLCC 和帶窗口的 陶瓷 QFJ 的別稱 (見 CLCC 和 QFJ)。 2 LCC 封裝 (Leadless chip carrier) 無引腳芯片載體。是高速和高頻 IC 用封裝，也稱為 陶瓷 QFN 或 QFN－ C(見 QFN)。即在底面制作有陣列狀態(tài)坦電極觸點(diǎn)的封裝?，F(xiàn)已實(shí)用的有 227 觸點(diǎn) ( 中心距 )和 447 觸點(diǎn) ( 中心距 )的陶瓷 LGA，應(yīng)用于高速邏輯 LSI 電路。另外，由于引線的阻抗小，對于高速 LSI 是很適用