11级电子制造技术基础 提纲 辰宇出品 必属精品1

2011级电子制造技术知识顺序

第一章电子制造概述

1 封装的定义、功能及分级

(PPT)把零级和一级封装称为电子封装（Electronic Packaging）

（技术）;

把二级和三级封装称为电子组装（Electronic Assembly）

（技术）。

二级封装主要有两大技术：通孔组装技术（THT，

Through Hole Technology）和表面安装技术（SMT，

Surface Mounting Technology）。

2 电子封装的4个功能（PPT）

为半导体芯片提供机械支撑和环境保护；

•硅芯片免于受外力与水/湿气之破坏与腐蚀等

•接通半导体芯片的电流通路；

•利用封装体为一个引接的接口, 使用内部电气讯号

可以透过封装材料将之连接到系统主机板

•提供信号输入和输出通路；

•提供热通路，散逸半导体芯片产生的热。

3 缩写

CSP: chip scale package芯片尺寸级封装

MCM: multi chip module多芯片模块

QFP: quad flat package 扁平封装

MEMS：Micro Electronic Mechanical system; 微机电系统

第二章芯片设计与制造技术

1半导体工艺流程

(ppt)前道工序

如何从硅原材料制作成带有不同功能的晶片的过程，

包括的半导体工艺有：

晶圆（Wafer）制作；氧化（Oxidation）；

化学气相淀积（Chemical Vapor Deposition）；

光刻（Lithography）；掩模（Mask）制作

离子注入（Ion Implanting）；扩散(Diffusion)；

溅射（Spluttering）；

前道工序中各工艺的执行顺序是什么？他们在半导体工

艺中具体起到什么作用？请用自己的语言描述。(PPT)

（网络）光刻、外延、薄膜淀积、氧化、扩散、注入、溅射、蒸镀、刻蚀、划片和封装

第三章元器件的互连封装技术

1 引线键合方法比较

2球形键合过程

1 引线键合的缺陷和产生原因（PPT）

1固有缺陷

引线键合技术由于受到自身特征的制约存在一些固有

技术缺陷，包括:

多根引线并联会产生邻近效应，导致同一硅片的键合线

之间或同一模块内的不同硅片的键合线之间电流分布不

均;

键合引线的寄生电感很大，会给器件带来较高的开关过

电压;

引线本身很细，又普遍采用平面封装结构，传热性能不

够好等

2 键合失效形式–焊盘产生弹坑

超声键合中常见的一种缺陷，指焊盘金属化下面的半导体玻璃

或者其他层的破坏。原因多种：

过高的超声能导致Si晶格点阵的破坏积累。

太高或者太低的键合压力。

键合头运动到焊盘的速度太大。

球太小导致坚硬的键合头接触了焊盘

1-3 微米厚的焊盘发生破坏的可能性小，小于0.6微米厚的焊盘容易破坏。

丝线和焊盘硬度匹配可达到最优的效果。

在Al的超声键合中，丝线太硬容易导致弹坑的产生

3 键合失效- 键合点开裂和翘起

键合点的后部过分地被削弱，而前部过于柔软会导致开

裂。在弧度循环中丝线太柔软也是一个导致这种现象产

生的原因。这种开裂常常发生在Al楔形键合第一点和球

形键合的第二点。

开裂原因

使用的截断工具太尖。

对位工具的移动。

当键合头提起时候机器的振动。

过度的变形。

第一键合点完成后工具移动太快。

键合的弧度太高，如果第二键合点低于第一点

，开裂现象会加剧。

4键合失效- 键合点尾部不一致

楔形键合容易发生这种问题，又极其不容易解决。原因有：丝线的通道不干净。

丝线的进料角度不对。

劈刀有部分堵塞。

丝线夹太脏。

不正确地丝线夹距或者夹力。

丝线张力不对。

尾部太短会导致键合力加在过小的面积上，产生较大的变形；太长又会导致焊盘间的短路。

5键合点剥离

当键合头将丝线部分拖断而不是截断的时候会发

生这种情况。常常由于工艺参数选择不对或者是工具已经老化失效的原因。

6可靠性失效—IMC的形成

可靠性失效- 键合点翘起

可靠性失效－键合点腐蚀

键合失效－引线框架腐蚀

可靠性失效－金属迁移

可靠性失效—振动疲劳

2载带自动焊技术

TAB关键工艺

关键工艺有：

•芯片凸点制作

•TAB载带制作

•内、外引线焊接

载带引线和芯片凸点的内引线焊接与外引线焊接技术

载带自动焊优缺点

优点

1. 半导体上芯片的键合只需较少的键合区域，比丝焊更小的

焊区间距。这就在节约了芯片面积的同时使得芯片间的互

连可容纳更多的终端（最高可达到1000左右）。

2. 相对于普通的组装而言，外引线键合对电路板的空间要求

要少的多；也要比丝焊芯片互连要求的空间小。组装比丝

焊更简单也更快。

3. 每个键合区域的金凸点给下面的Al金属镀层提供了一个密

封的空间。这降低了被腐蚀的可能性，提高了可靠性。因

此，TAB适用于不需要另外包装的场合。

4. 引线键合（丝焊）每次只能键合一个焊点，而群体焊

操作起来的效率则高得多，并且有更高的产品收益。

5. TAB载带还可以用作单独的，灵活的小印刷电路板，

在小印刷电路板上同样可以组装其它元件。

缺点

1. 它要求非标准的的Si芯片工艺（沉积金凸点）。

2. 它要求特殊的载带与导体图案之间的装配，这很昂贵而

且费时。

3. PCB上的组装要求专门的设备，每个不同几何图案的组

件要有专门的工具。对每个组件进行单独组装/焊接不

仅浪费时间而且昂贵。

4. 对印刷电路板进行修理(替换一个缺陷元件)要求很苛刻。

5. 很少标准电路可用于TAB形式。很少有公司在中间商的基

础上提供产品。

6. 有关尺寸与加工的标准很少，这就增加了成本。

1 倒装芯片FC flip chip 引线键合WB wire bonding 载带自动焊TAP tape automated bonding 之间的比较

2 倒装芯片的优缺点

优点

小尺寸: 小的IC引脚图形(只有扁平封装的5％）减小了高度和重量。

功能增强: 使用倒装芯片能增加I/O 的数量。I/O 不像引线键合中处于四周而受到数量限制，面阵列使得在更小的空间

里进行更多信号、功率以及电源等的互连。一般的倒装芯片

焊盘可达400个。

性能提升：短的互连减小了电感、电阻以及电容，保证了信号延迟减少、较好的高频率以及从晶片背面较好的热通道。

可靠性提高：环氧填充确保了高可靠性，倒装芯片可减少2/3 的互连引脚数。

低成本：在晶圆上批量的凸点制作降低了成本。

缺点

裸芯片很难测试

凸点芯片适应性有限

随着间距减小和引脚数增多

导致PCB技术面临挑战

必须使用X射线检测设备检测

不可见的焊点

操作夹持裸晶片比较困难

要求很高的组装精度

目前使用底部填充要求一定的固化

时间

维修很困难或者不可能

3倒装芯片工艺步骤

主要工艺步骤：

•第一步：晶片凸点底部金属化(UBM)

•第二步：晶片凸点回流形成凸点

•第三步：已制备凸点的晶片组装到基板／板卡上

•第四步：使用非导电材料填充芯片底部孔隙

4 不同的倒装芯片的连接方法

1. 焊料连接

2. 热压连接

3. 热超声连接

4. 再流焊

5. 导电胶连接

倒装焊互连基板的金属焊区要求：

焊区与芯片凸点金属具有良好的

浸润性；

基板焊区：Ag/Pd、Au、Cu(厚膜）

Au、Ni、Cu（薄膜）

5 再流焊FC技术（C4技术）

将做好凸点的芯片与基板上的焊区对应键合在一起。对于低熔

点的凸点，一般采用该方法，即在对准以后加热，使焊料融化，

冷却后形成牢固的电气机械互连。是目前国际最流行、且具有发

展潜力的FCB技术。

技术特点：

可于多种基板互连；

不同熔点，可弥补基板缺陷；

Pb/Sn焊料熔化再流，自对准效应，对精度要求降低；

可采用SMT设备，达到规模化生产。

自对准效应

6 ICA ACA 的工作原理并进行比较

（各向异性导电胶和各向异性导电胶膜可实现迄今为止最高密度的互连）各向异性导电胶（Anisotropic Conductive Adhesive，ACA）是膏状或者薄

膜状的热塑性环氧树脂，加入了一定含量的金属颗粒或金属涂覆的高分子颗粒。在连接前，导电胶在各个方向上都是绝缘的，但是在连接后它在垂直方

向上导电。金属颗粒或高分子颗粒外的金属涂层一般为金或者镍。

各向同性导电胶（Isotropic Conductive Adhesive，ICA）是一种膏状的高

分子树脂，加入了一定含量的导电颗粒，因此在各个方向上都可以导电。通

常高分子树脂为环氧树脂，导电颗粒为银。

7 底部填充

作用

Si的CTE为2.8ppm/ ℃、FR4的为15.8ppm/ ℃，在功率循环与热循环工

作中，CTE失配导致焊点热应力而发生疲劳失效。

底部填充材料将集中的应力分散到芯片的塑封材料中去。

还可阻止焊料蠕变，并增加倒装芯片连接的强度与刚度。

保护芯片免受环境的影响（湿气、离子污染等）

使得芯片耐受机械振动与冲击

方式

焊接前焊接后

固化时间（WB中的塑封有固化时间吗？）

填充完毕后，在烘箱中分段升温，达到130 ℃左右的固化温度后，保持

3到4h即可达完全固化

3倒装芯片技术特点

芯片以凸点阵列结构与基板直接安装互连的一种方法

优点：ⅰ.小尺寸ⅱ.功能增强ⅲ.性能增加ⅳ.提高了可靠性ⅴ.提高了散热能力（背面直接与空气接触散热提高↑）ⅵ.低成本ⅶ.与表面贴装技术相容，可同时完成贴装与焊接

缺点：ⅰ.裸芯片难测试ⅱ.凸点芯片适应性有限ⅲ.随着间距减小和引脚数增多导致PCB技术面临挑战ⅳ.必须用x射线检测不可见焊点ⅴ.操作夹持裸芯片比较困难ⅵ.要求很高的组装精度ⅶ.目前使用底部填充要求一定的固化时间ⅷ.维修困难或不可能

7，凸点的制造方法；

ⅰ.焊料凸点（蒸镀焊料凸点、电镀焊料凸点、印刷凸点工艺）ⅱ.钉头凸点ⅲ.植球凸点ⅳ.凸点转移ⅴ.化学镀凸点ⅵ.柔性凸点ⅶ.微球法（详见阿生倒装芯片技术1ppt）

8，UBM的分层功能及各部分代表成分；

扩散阻挡/粘附层：Cr、Ti、Ti/W、Ni、Al、Cu、Pd、Mo

润湿层：Cu、Ni、Pd

氧化阻挡层：Au

元器件封装

IC Package （IC的封装形式）

IC Package种类很多，按以下标准分类：

‧依IC晶片数目：

SCP(Single Chip Packages)

MCM (Multi-chip Chip Mudule)

•按封装材料划分为：

金属封装、陶瓷封装、塑料封装、裸片

•按照和PCB板连接方式分为：

PTH封装和SMT封装

•按照封装外型可分为：

SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP等目前世界上产量较多的几类封装SOP 55～57%

PDIP 14%

QFP (PLCC) 12%

BGA 4～5%

DIP(dual in-line package)

双列直插式封装

PGA（针阵列引脚）

Plastic Pin Grid Array

小尺寸封装

SOJ(Small Out-Line J-Leaded Package) J 形引脚小外型封装。

四侧引脚扁平封装

也称QFJ

（PBGA封装防潮性不好）“爆米花”效应：由于存放过程中基板从外

界吸潮，当再熔焊快速加热时内部的潮气迅速蒸发而产生很大的压力，造成内部开裂纹，这一现象称为爆米花效应；

第四章无源元件制造技术

1 无源器件定义：不能区分正负极，也不能产生任何增益和放大的元器件；

（电阻电容电感）

区分有源器件，无源器件标准：是否有增益

2 无源器件三种类型：分立式、集成式、嵌入式；

3 集成电路三大制造技术：半导体集成、薄膜技术、厚膜技术；

4 薄膜成膜技术真空蒸发离子溅射

厚膜成膜技术厚膜浆料制备印制烧结法等离子喷涂

第五章光电子封装技术

1 光电子封装的结构形式；双列直插式封装DIP、蝶形封装BP、微型化双列直插式封装Mini-DIL；

2 光电子模块封装的主要工艺技术（耦合工艺）；

胶合工艺共晶焊接工艺引线键合工艺封焊工艺

光纤金属化与耦合封装工艺

光电子器件封装的关键工艺之一是光线金属化

封装的重要技术之一是耦合封装工艺

第六章微机电系统工艺技术

MEMS：Micro Electronic Mechanical system; 微机电系统

封装陶瓷封装金属封装塑料封装

主要工艺固相键合芯片贴片气密性封装

第八章电子组装技术

2，SMD和SMT有什么不同？比较THT与SMT技术。

SMD表面贴装原件，SMT为表面贴装技术；

SMT表面贴装技术和THT通孔技术组装工艺角度组要区别：

①所用元器件、PCB的外形不完全相同；

②前者“贴装”，元器件装在PCB表面；后者“插装”，将长引脚元器件插装进入PCB焊盘内。

③前者预先将焊料——焊膏印刷或涂覆在焊盘上，贴片后一次加热而完成焊接过程；后者是通过波峰焊机利用熔融的焊料流，实现升温与焊接。

3回流焊定义

回流焊又称再流焊(Reflow)，它的本意是通过重新熔化预

先放置的焊料而形成焊点，在焊接过程中不再添加任何额

外焊料的一种焊接方法。早期预置的是片状和圈状焊料，

随着片式元器件的出现，膏状焊料应运而生，并取代了其

他形式的焊料，回流焊技术成为SMT的主流工艺。

回流焊与传统的波峰焊相比，具有下列优点：

(1) 焊膏能定量分配，精度高，焊料受热次数少、不易混入

杂质且使用量相对较少。

(2) 适用于焊接各种高精度、高要求的元器件，如0603电

阻电容以及QFP，BGA和CSP等芯片封装器件。

(3) 焊接缺陷少，不良焊点率小于1010‐6。

2 表面贴装技术的特点