封装技术及分类演示幻灯片.ppt

第十章封装二、封装的分类根据所用的材料来划分半导体器件封装形式有金属封装、陶瓷封装和塑料封装。金属封装是半导体器件封装的最原始的形式，它的优点是气密性好，不受外界环境因素的影响；缺点是价格昂贵，外型灵活性小，不能满足半导体器件日益快速发展的需要。陶瓷是硬脆性材料，作为一种封装材料，陶瓷有良好的可靠性、可塑性，且密封性好。塑料封装由于其成本低廉、性能价格比优越、工艺简单，并适于大批量生产，因而具有极强的生命力，自诞生起发展得越来越快，在封装中所占的份额越来越大。三、常见封装的形式1．DIP双列直插式封装2．PGA针栅阵列封装3．SOP小外形封装4．QFP方型扁平式封装5．BGA球栅阵列封装第二节封装工艺一、封装工艺流程1.减薄减薄是将晶圆的背面研磨使晶圆达到一个合适的厚度。2.晶圆贴膜切割晶圆贴膜切割主要作用是将晶圆上做好的晶粒切割分开成单个，以便后续的工作。3.粘片固化粘片固化主要作用是将单个晶粒通过粘结剂固定在引线框架上指定位置，便于后续的互连。4.互连互连的作用是将芯片的焊区与封装的外引脚连接起来，电子封装常见的连接方法有引线键合（WireBonding，WB）、载带自动焊（TapeAutomatedBonding，TAB）与倒装芯片（FlipChip，FC）等。5.塑封固化塑封固化工序主要是通过环氧树脂等塑封料将互连好的芯片包封起来。6.切筋打弯切筋工艺是指切除框架外引脚之间连在一起的地方；打弯工艺则是将引脚弯成一定的形状，以适合装配的需要。7.引线电镀引线电镀工序是在框架引脚上作保护性镀层，以增加其抗蚀性和可焊性。8.打码打码就是在封装模块的顶表面印上去不掉的、字迹清楚的字母和标识。9.测试这些测试包括一般的目检、电气性能测试和老化试验等。10.包装对于连续的生产流程，元件的包装形式应该方便表面组装工艺中贴片机的拾取，而且不需要作调整就能够应用到自动贴片机上。二、封装材料封装材料主要包括金属封装材料、高分子封装材料和其他封装材料。1．金属封装材料在封装过程中，将会用到许多的金属材料，主要包括键合金属线和焊接材料等。（1）键合金属线材料集成电路引线键合是实现集成电路芯片与封装外壳多种电连接中最通用，引线键合工艺中所用导电丝主要有金丝、铜丝和铝丝。①金丝纯金键合丝有很好的抗拉强度和延展率。采用键合金丝主要的问题是原材料价格昂贵，制造成本高。②铜丝铜丝的导电性能好、成本低、最大允许电流高、高温下的稳定性高等特点，其优势逐步体现出来。但铜丝也有缺点，比如铜丝在高温下容易氧化，要在保护气氛下键合；铜丝相对其他线材的硬度比较高。③铝丝纯铝太软而难拉成丝，一般加入百分之一的硅或者百分之一的镁以提高强度，掺百分之一镁的铝丝强度和掺百分之一硅的铝丝强度相当。（2）焊接材料封装中常用的焊接材料是指低熔点的合金，焊接过程中在被焊表面之间形成冶金结合，起到机械支撑、热传导及电气连接等作用。①锡铅焊料目前使用最广泛的是锡铅（Sn-Pb）焊料。63Sn／37Pb为共晶合金，其熔点为183℃的。②无铅焊料锡银铜系无铅焊料是新一代代表性焊料，并正在世界范围内推广使用。这种合金具有优良的物理性能和高温稳定性，因此也成为各种无铅焊接工艺中的首选焊料。2．高分子封装材料封装用高分子材料包括合成胶粘剂、塑料封装材料及导电胶等。（1）合成胶粘剂合成胶粘剂通常是多组分体系，除了主要起粘接作用的材料外，为了满足特定的化学和物理特性，尚需加入各种添加剂，合成胶粘剂一般包括以下组成。①粘料②固化剂和固化促进剂③稀释剂④填料（2）塑料封装材料目前采用的半导体塑封材料，绝大多数均采用邻甲酚酚醛环氧树脂。随着集成电路线宽越来越小，集成度越来越高，对塑料封装材料的性能要求越来越高，要求塑料封装材料具有以下性能：①具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性。②电绝缘性能好。③吸水性、透湿率低。④与器件及引线框架的粘接性能好、机械强度高。⑤热膨胀系数小，热导率高。⑥成形、硬化时间短，脱模性好。⑦流动性及充填性好。（3）导电胶导电胶是由高分子材料和导电粒子组成的复合材料，具有与金属相近的导电性能。导电胶分为各向同性导电胶和各向异性导电胶两大类。各向同性导电胶在各个方向有相同的导电性能；各向异性导电胶在XY方向是绝缘的，而在Z方向上是导电的。通过选择不同形状和添加量的导电粒子，可以分别做成各向同性导电胶或各向异性导电胶。第三节互连方法在集成电路封装互连中，芯片和引线框架（基板）的连接为电源和信号的分配提供了电路连接。有三种方式实现内部连接：引线键合、载带自动焊和倒装焊。一、引线键合1．引线键合概述集成电路封装中采用引线键合过程如下，芯片先固定于金属导线架上，再以引线键合工艺将细金属线依序与芯片及导线架完成接合。引线键合工艺中所用导电丝主要有金丝、铜丝和铝丝。引线键合焊的原理是采用加热、加压和超声