微电子封装论文
微电子封装工艺的发展
摘要：本文介绍微电子封装技术的发展过程和趋势，同时介绍了各个时期不同种类的封装技术，也做了对现在国内对于微电子封装技术不足的分析和对发展前景的展望和构想。
关键字：为电子封装发展趋势优点
一、封装技术的发展
从80年代中后期，开始电子产品正朝着便携式、小型化、网络化和多媒体化方向发展，这种市场需求对电路组装技术提出了相应的要求，单位体积信息的提高(高密度)和单位时间处理速度的提高(高速化)成为促进微电子封装技术发展的重要因素。
1.1 片式元件：小型化、高性能
片式元件是应用最早、产量最大的表面组装元件。它主要有以厚薄膜工艺制造的片式电阻器和以多层厚膜共烧工艺制造的片式独石电容器，这是开发和应用最早和最广泛的片式元件。随着工业和消费类电子产品市场对电子设备小型化、高性能、高可靠性、安全性和电磁兼容性的需求，对电子电路性能不断地提出新的要求，片式元件进一步向小型化、多层化、大容量化、耐高压、集成化和高性能化方向发展。在铝电解电容和钽电解电容片式化后，现在高Q值、耐高温、低失真的高性能MLCC已投放市场；介质厚度为10um的电容器已商品化，层数高达100层之多；出现了片式多层压敏和热敏电阻，片式多层电感器，片式多层扼流线圈，片式多层变压器和各种片式多层复合元件；在小型化方面，规格尺寸从3216→2125→1608→1005发展，目前最新出现的是0603(长0.6mm，宽0.3mm)，体积缩小为原来的0.88%。集成化是片式元件未来的另一个发展趋势，它能减少组装焊点数目和提高组装密度，集成化的元件可使Si效率(芯片面积/基板面积)达到80%以上，并能有效地提高电路性能。由于不在电路板上安装大量的分立元件，从而可极大地解决焊点失效引起的问题。
1.2 芯片封装技术：追随IC的发展而发展
数十年来，芯片封装技术一直追随着IC的发展而发展，一代IC就有相应一代的封装技术相配合，而SMT的发展，更加促进芯片封装技术不断达到新的水平。六七十年代的中、小规模IC，曾大量使用TO型封装，后来又开发出DIP、
PDIP，并成为这个时期的主导产品形式。八十年代出现了SMT，相应的IC封装形式开发出适于表面贴装短引线或无引线的LCCC、PLCC、SOP等结构。在此基础上，经十多年研制开发的QFP不但解决了LSI的封装问题，而且适于使用SMT在PCB或其他基板上表面贴装，使QFP终于成为SMT主导电子产品并延续至今。为了适应电路组装密度的进一步提高，QFP的引脚间距目前已从1.27mm 发展到了0.3mm 。由于引脚间距不断缩小，I/O数不断增加，封装体积也不断加大，给电路组装生产带来了许多困难，导致成品率下降和组装成本的提高。另一方面由于受器件引脚框架加工精度等制造技术的限制0.3mm已是QFP引脚间距的极限，这都限制了组装密度的提高。于是一种先进的芯片封装BGA(Ball Grid Array)应运而生，BGA是球栅阵列的英文缩写，它的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，引线间距大，引线长度短。BGA技术的优点是可增加I/O数和间距，消除QFP技术的高I/O数带来的生产成本和可靠性问题。
BGA的兴起和发展尽管解决了QFP面临的困难，但它仍然不能满足电子产品向更加小型、更多功能、更高可靠性对电路组件的要求，也不能满足硅集成技术发展对进一步提高封装效率和进一步接近芯片本征传输速率的要求，所以更新的封装CSP(Chip Size Package)又出现了，它的英文含义是封装尺寸与裸芯片相同或封装尺寸比裸芯片稍大。日本电子工业协会对CSP规定是芯片面积与封装尺寸面积之比大于80%。CSP与BGA结构基本一样，只是锡球直径和球中心距缩小了、更薄了，这样在相同封装尺寸时可有更多的I/O数，使组装密度进一步提高，可以说CSP是缩小了的BGA。
CSP之所以受到极大关注，是由于它提供了比BGA更高的组装密度，而比采用倒装片的板极组装密度低。但是它的组装工艺却不像倒装片那么复杂，没有倒装片的裸芯片处理问题，基本上与SMT的组装工艺相一致，并且可以像SMT 那样进行预测和返工。正是由于这些无法比拟的优点，才使CSP得以迅速发展并进入实用化阶段。目前日本有多家公司生产CSP，而且正越来越多地应用于移动电话、数码录像机、笔记本电脑等产品上。
从CSP近几年的发展趋势来看，CSP将取代QFP成为高I/O端子IC封装的主流。
为了最终接近IC本征传输速度，满足更高密度、更高功能和高可靠性的电路组装的要求，还必须发展裸芯片(Bare chip)技术。
裸芯片技术有两种主要形式：一种是COB技术，另一种是倒装片技术(Flip chip) 。
COB技术
用COB技术封装的裸芯片是芯片主体和I/O端子在晶体上方，在焊接时将此裸芯片用导电/导热胶粘接在PCB上，凝固后，用Bonder 机将金属丝(Al
或Au)在超声、热压的作用下，分别连接在芯片的I/O端子焊区和PCB相对应的焊盘上，测试合格后，再封上树脂胶。与其它封装技术相比，COB技术有以下优点：价格低廉；节约空间；工艺成熟。COB技术也存在不足，即需要另配焊接机及封装机，有时速度跟不上；PCB贴片对环境要求更为严格；无法维修等。
Flip chip 技术
Flip chip，又称为倒装片，与COB相比，芯片结构和I/O端(锡球)方向朝下，由于I/O引出端分布于整个芯片表面，故在封装密度和处理速度上Flip chip 已达到顶峰，特别是它可以采用类似SMT技术的手段来加工，故是芯片封装技术及高密度安装的最终方向。90年代，该技术已在多种行业的电子产品中加以推广，特别是用于便携式的通信设备中。
裸芯片技术是当今最先进的微电子封装技术。随着电子产品体积的进一步缩小，裸芯片的应用将会越来越广泛。
从1997年以来裸芯片的年增长率已达到30%之多，发展较为迅速的裸芯片应用包括计算机的相关部件，如微处理器、高速内存和硬盘驱动器等。除此之外，一些便携式设备，如电话机和传呼机，也可望于近期大量使用这一先进的半导体封装技术。最终所有的消费电子产品由于对高性能的要求和小型化的发展趋势，也将大量使用裸芯片技术。元器件的缩小则可以大大推进电子产品体积的缩小，以移动电话为例，90年代重220g，而现在最轻的已达57克，可以很容易地放进上衣口袋里。
1.3 微组装：新一代组装技术
微组装技术是90年代以来在半导体集成电路技术、混合集成电路技术和表面组装技术(SMT)的基础上发展起来的新一代电子组装技术。
微组装技术是在高密度多层互连基板上，采用微焊接和封装工艺组装各种微型化片式元器件和半导体集成电路芯片，形成高密度、高速度、高可靠的三维立体机构的高级微电子组件的技术。
多芯片组件(MCM)就是当前微组装技术的代表产品。它将多个集成电路芯片和其他片式元器件组装在一块高密度多层互连基板上，然后封装在外壳内，是电路组件功能实现系统级的基础。MCM采用DCA(裸芯片直接安装技术)或CSP，使电路图形线宽达到几微米到几十微米的等级。在MCM的基础上设计与外部电路连接的扁平引线，间距为0.5mm，把几块MCM借助SMT组装在普通的PCB 上就实现了系统或系统的功能。
当前MCM已发展到叠装的三维电子封装(3D)，即在二维X、Y平面电子封装(2D)MCM基础上，向Z方向，即空间发展的高密度电子封装技术，实现3D，不但使电子产品密度更高，也使其功能更多，传输速度更快，性能更好，可靠性更好，而电子系统相对成本却更低。
对MCM发展影响最大的莫过于IC芯片。因为MCM高成品率要求各类IC 芯片都是良好的芯片(KGD)，而裸芯片无论是生产厂家还是使用者都难以全面测试老化筛选，给组装MCM带来了不确定因素。
CSP的出现解决了KGD问题，CSP不但具有裸芯片的优点，还可像普通芯片一样进行测试老化筛选，使MCM的成品率才有保证，大大促进了MCM的发展和推广应用。
二、封装技术种类
自二十世纪几十年代以来迅速发展的新型微电子封装技术，包括寒秋阵列封装（BGA）、芯片尺寸封装（CSP）、原片级封装（WLP）、三位封装（3D）和系统封装（SIP）等项技术。
2.1焊球阵列封装(BGA)
阵列封装(BGA)是世界上九十年代初发展起来的一种新型封装。
这种BGA的突出的优点：①电性能更好：BGA用焊球代替引线，引出路径短，减少了引脚延迟、电阻、电容和电感;②封装密度更高;由于焊球是整个平面排列，因此对于同样面积，引脚数更高。例如边长为31mm的BGA，当焊球节距为1mm 时有900只引脚，相比之下，边长为32mm，引脚节距为0.5mm的QFP只有208只引脚;③BGA的节距为1.5mm、1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm和0.5mm，与现有的表面安装工艺和设备完全相容，安装更可靠;④由于焊料熔化时的表面张力具有"自对准"效应，避免了传统封装引线变形的损失，大大提高了组装成品
率;⑤BGA引脚牢固，转运方便;⑥焊球引出形式同样适用于多芯片组件和系统封装。因此，BGA得到爆炸性的发展。BGA因基板材料不同而有塑料焊球阵列封装(PBGA)，陶瓷焊球阵列封装(CBGA)，载带焊球阵列封装(TBGA)，带散热器焊球阵列封装(EBGA)，金属焊球阵列封装(MBGA)，还有倒装芯片焊球阵列封装(FCBGA。PQFP可应用于表面安装，这是它的主要优点。但是当PQFP的引线节距达到0.5mm时，它的组装技术的复杂性将会增加。所以PQFP一般用于较低引线数(208条)和较小的封装休尺寸(28mm见方)。因此，在引线数大于200条以上和封装体尺寸超过28mm见方的应用中，BGA封装取代PQFP是必然的。在以上几类BGA封装中，FCBGA最有·希望成为发展最快的BGA封装，我们不妨以它为例，叙述BGA的工艺技术和材料。FCBGA除了具有BGA的所有优点以外，还具有：①热性能优良，芯片背面可安装散热器;②可靠性高，由于芯片下填料的作用，使FCBGA抗疲劳寿命大大增强;③可返修性强。
FCBGA所涉及的关键技术包括芯片凸点制作技术、倒装芯片焊接技术、多层印制板制作技术(包括多层陶瓷基板和BT树脂基板)、芯片底部填充技术、焊球附接技术、散热板附接技术等。它所涉及的封装材料主要包括以下几类。凸点材料：Au、PbSn和AuSn等;凸点下金属化材料：Al/Niv/Cu、Ti/Ni/Cu或Ti/W/Au;焊接材料：PbSn焊料、无铅焊料;多层基板材料：高温共烧陶瓷基板(HTCC)、低温共烧陶瓷基板(LTCC)、BT树脂基板;底部填充材料：液态树脂;导热胶：硅树脂;散热板：铜。目前，国际上FCBGA的典型系列示于表1。
2.2 芯片尺寸封装(CSP)
芯片尺寸封装(CSP)和BGA是同一时代的产物，是整机小型化、便携化的结果。美国JEDEC给CSP的定义是：LSI芯片封装面积小于或等于LSI芯片面积120%的封装称为CSP。由于许多CSP采用BGA的形式，所以最近两年封装界权威人士认为，焊球节距大于等于lmm的为BGA，小于lmm的为CSP。由于CSP具有更突出的优点：①近似芯片尺寸的超小型封装;②保护裸芯片;③电、热性优良;④封装密度高;⑤便于测试和老化;⑥便于焊接、安装和修整更换。因此，九十年代中期得到大跨度的发展，每年增长一倍左右。由于CSP正在处于蓬勃发展阶段，因此，它的种类有限多。如刚性基板CSP、柔性基板CSP、引线框架型CSP、微小模塑型CSP、焊区阵列CSP、微型BGA、凸点芯片载体(BCC)、QFN型CSP、芯片迭层型CSP和圆片级CSP(WLCSP)等。CSP的引脚节距一般在1.0mm以下，有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm和0.25mm 等。表2示出了CSP系列。
一般地CSP，都是将圆片切割成单个IC芯片后再实施后道封装的，而WLCSP则不同，它的全部或大部分工艺步骤是在已完成前工序的硅圆片上完成的，最后将圆片直接切割成分离的独立器件。所以这种封装也称作圆片级封装(WLP) 。因此，除了CSP的共同优点外，它还具有独特的优点：①封装加工效率高，可以多个圆片同时加工;②具有倒装芯片封装的优点，即轻、薄、短、小;
③与前工序相比，只是增加了引脚重新布线(RDL)和凸点制作两个工序，其余全部是传统工艺;④减少了传统封装中的多次测试。因此世界上各大型IC封装公司纷纷投入这类WLCSP的研究、开发和生产。WLCSP的不足是目前引脚数较低，还没有标准化和成本较高。图4示出了WLCSP的外形图。图5示出了这种WLCSP 的工艺流程。
WLCSP所涉及的关键技术除了前工序所必须的金属淀积技术、光刻技术、蚀刻技术等以外，还包括重新布线(RDL)技术和凸点制作技术。通常芯片上的引出端焊盘是排到在管芯周边的方形铝层，为了使WLP适应了SMT二级封装较宽的焊盘节距，需将这些焊盘重新分布，使这些焊盘由芯片周边排列改为芯片有源面上阵列排布，这就需要重新布线(RDL)技术。另外将方形铝焊盘改为易于与焊料粘接的圆形铜焊盘，重新布线中溅射的凸点下金属(UBM)如Ti-Cu-Ni中的Cu应有足够的厚度(如数百微米)，以便使焊料凸点连接时有足够的强度，也可以用电镀加厚Cu层。焊料凸点制作技术可采用电镀法、化学镀法、蒸发法、置球法和焊膏印刷法。目前仍以电镀法最为广泛，其次是焊膏印刷法。重新布线中UBM材料为Al/Niv/Cu、T1/Cu/Ni或Ti/W/Au。所用的介质材料为光敏BCB(苯并环丁烯)或PI(聚酰亚胺)凸点材料有Au、PbSn、AuSn、In等。
2.3 3D封装
3D封装主要有三种类型，即埋置型3D封装，当前主要有三种途径：一种是在各类基板内或多层布线介质层中"埋置"R、C或IC等元器件，最上层再贴装SMC和SMD来实现立体封装，这种结构称为埋置型3D封装;第二种是在硅圆片规模集成(WSl)后的有源基板上再实行多层布线，最上层再贴装SMC和SMD，从而构成立体封装，这种结构称为有源基板型3D封装;第三种是在2D封装的基础上，把多个裸芯片、封装芯片、多芯片组件甚至圆片进行叠层互连，构成立体封装，这种结构称作叠层型3D封装。在这些3D封装类型中，发展最快的是叠层裸芯片封装。原因有两个。一是巨大的手机和其它消费类产品市场的驱动，要求在增加功能的同时减薄封装厚度。二是它所用的工艺基本上与传统的工艺相
容，经过改进很快能批量生产并投入市场。据Prismarks预测，世界的手机销售量将从2001年的393M增加到2006年的785M～1140M。年增长率达到15～24%。因此在这个基础上估计，叠层裸芯片封装从目前到2006年将以50～60%的速度增长。图6示出了叠层裸芯片封装的外形。它的目前水平和发展趋势示于表3。
叠层裸芯片封装有两种叠层方式，一种是金字塔式，从底层向上裸芯片尺寸越来越小;另一种是悬梁式，叠层的芯片尺寸一样大。应用于手机的初期，叠层裸芯片封装主要是把FlashMemory和SRAM叠在一起，目前已能把FlashMemory、DRAM、逻辑IC和模拟IC等叠在一起。叠层裸芯片封装所涉及的关键技术有如下几个。①圆片减薄技术，由于手机等产品要求封装厚度越来越薄，目前封装厚度要求在1.2mm以下甚至1.0mm。而叠层芯片数又不断增加，因此要求芯片必须减薄。圆片减薄的方法有机械研磨、化学刻蚀或
ADP(Atmosphere DownstreamPlasma)。机械研磨减薄一般在150μm左右。而用等离子刻蚀方法可达到100μm，对于75-50μm的减薄正在研发中;②低弧度键合，因为芯片厚度小于150μm，所以键合弧度高必须小于150μm。目前采用25μm金丝的正常键合弧高为125μm，而用反向引线键合优化工艺后可以达到75μm以下的弧高。与此同时，反向引线键合技术要增加一个打弯工艺以保证不同键合层的间隙;③悬梁上的引线键合技术，悬梁越长，键合时芯片变形越大，必须优化设计和工艺;④圆片凸点制作技术;⑤键合引线无摆动(NOSWEEP)模塑技术。由于键合引线密度更高，长度更长，形状更复杂，增加了短路的可能性。使用低粘度的模塑料和降低模塑料的转移速度有助于减小键合引线的摆动。目前已发明了键合引线无摆动(NOSWEEP)模塑技术。
2.4系统封装(SIP)
实现电子整机系统的功能，通常有两个途径。一种是系统级芯片(Systemon Chip)，简称SOC。即在单一的芯片上实现电子整机系统的功能;另一种是系统级封装(SysteminPackage)，简称SIP。即通过封装来实现整机系统的功能。从学术上讲，这是两条技术路线，就象单片集成电路和混合集成电路一样，各有各的优势，各有各的应用市场。在技术上和应用上都是相互补充的关系，作者认为，SOC 应主要用于应用周期较长的高性能产品，而SIP主要用于应用周期较短的消费类产品。
SIP是使用成熟的组装和互连技术，把各种集成电路如CMOS电路、GaAs 电路、SiGe电路或者光电子器件、MEMS器件以及各类无源元件如电容、电感
等集成到一个封装体内，实现整机系统的功能。主要的优点包括：①采用现有商用元器件，制造成本较低;②产品进入市场的周期短;③无论设计和工艺，有较大的灵活性;④把不同类型的电路和元件集成在一起，相对容易实现。美国佐治亚理工学院PRC研究开发的单级集成模块(SingleIntegrated Module)简称SLIM，就是SIP的典型代表，该项目完成后，在封装效率、性能和可靠性方面提高10倍，尺寸和成本较大下降。到2010年预期达到的目标包括布线密度达到6000cm/cm2;热密度达到100W/cm2;元件密度达到5000/cm2;I/O密度达到3000/cm2。
尽管SIP还是一种新技术，目前尚不成熟，但仍然是一个有发展前景的技术，尤其在中国，可能是一个发展整机系统的捷径
三、国内外比较
我国封装技术与国外封装技术的差距所在
（1）封装技术人才严重短缺、缺少制程式改善工具的培训及持续提高培训的经费及手段。
（2）先进的封装设备、封装材料及其产业链滞后，配套不拿且质量不稳定。
(3)封装技术研发能力不足，生产工艺程序设计不周伞，可操作性差，执行能力弱。
(4)封装设备维护保养能力欠伟，缺少有经验的维修工程师，且可靠性实验设备不齐全，失效分析(FA)能力不足。
(5)国内封装企业除个别企业外，普遍规模较小，从事低端产品生产的居多，可持续发展能力低，缺乏向高档发展的技术和资金。
(6)缺少团队精神，缺乏流程整合、持续改善、精细管理的精神，缺少现代企业管理的机制和理念。
四、思考和建议
先进封装在推动更高性能、更低功耗、更低成本和更小形状因子的产品上发
挥着至关重要的作用。在芯片-封装协同设计以及为满足各种可靠性要求而使用具成本效益的材料和工艺方面，还存在很多挑战。为满足当前需求并使设备具备高产量大产能的能力，业界还需要在技术和制造方面进行众多的创新研究。在能量效率、医疗护理、公共安全和更多领域，都需要创新的封装解决方案。面对世界蓬勃发展的微电子封装形势，分析我国目前的现状，我们必须深思一些问题。
(1)微电子封装与电子产品密不可分，已经成为制约电子产品乃至系统发展的核心技术，是电子行业先进制造技术之一，谁掌握了它，谁就将掌握电子产品和系统的未来。
(2)微电子封装必须与时俱进才能发展。国际微电子封装的历史证明了这一点。我国微电子封装如何与时俱进?当务之急是研究我国微电子封装的发展战略，制订发展规划。二是优化我国微电子封装的科研生产体系。三是积极倡导和大力发展属于我国自主知识产权的原创技术。否则，我们将越跟踪越落后。在这一点上，我们可以很好地借鉴韩国和台湾的经验。
(3)高度重视微电子三级封装的垂直集成。我们应该以电子系统为龙头，牵动一级、二级和三级封装，方能占领市场，提高经济效益，不断发展。我们曾倡议把手机和雷达作为技术平台发展我国的微电子封装，就是出于这种考虑。
(4)高度重视不同领域和技术的交叉及融合。不同材料的交叉和融合产生新的材料;不同技术交叉和融合产生新的技术;不同领域的交叉和融合产生新的领域。我们国家已经有了一定的基础，在电子学会，已经有不少分会和机构。技术领域已涉及电子电路、电子封装、表面贴装、电子装联、电子材料、电子专用设备、电子焊接和电子电镀等。过去，同行业交流很多，但不同行业交流不够。我们应该充分发挥电子学会各分会的作用，积极组织这种技术交流。
参考文献：
1，高尚通、杨克武、新型微电子封装技术、电子与封装2004.4（1）：10~15，2，李可为编著，集成电路芯片封装技术，北京：电子工业出版社，2010.12（5）：162~196
电子封装论文设计
课题名称: 微电子封装工艺的发展
专业班级：电子科学与技术4班
学号： 08062230326
姓名: 武海松
指导教师：李秀圣
2011年11月12日
微电子论文
【摘要】集成电路设计涵盖了微电子、制造工艺技术、集成电路设计技术的众多内容，目前国内外对集成电路设计人才需求旺盛。集成电路的应用则覆盖了计算机、通信、消费电子等电子系统的集成与开发，随着电子信息产业的发展，使国内对高层次系统设计人才的需求也在不断增加。 【关键词】集成电路 【目录】 一、国际集成电路设计发展现状和趋势 （1）国际集成电路设计发展现状 （2）国际集成电路设计发展趋势 二、集成电路CDM测试 （1）简介 （2）小尺寸集成电路CDM测试 （3）测试小器件时面临的问题 （4）使用夹具固持小器件 （5）支持模版 （6）小结 三、自制COMS集成电路测试仪 （1）测试仪电路构成及原理 （2）测试举例将各型号的集成电路制作成卡片 （3）小结 四、CMOS集成电路使用时的技术要求 （1）CMOS集成电路输入端的要求 （2）防静电要求 （3）接口与驱动要求
一、国际集成电路设计发展现状和趋势 信息技术是国民经济的核心技术，其服务于国民经济各个领域，微电子技术是信息技术的关键。整机系统中集成电路采用多少是其系统先进性的表征。 1）国际集成电路设计发展现状 在集成电路设计中，硅技术是主流技术，硅集成电路产品是主流产品，占集成电路设计的90%以上。正因为硅集成电路设计的重要性，各国都很重视，竞争激烈。产业链的上游被美国、日本和欧洲等国家和地区占据，设计、生产和装备等核心技术由其掌握。 世界集成电路大生产目前已经进入纳米时代，全球多条90纳米/12英寸生产线用于规模化生产，基于70与65纳米之间水平线宽的生产技术已经基本成形，Intel公司的CPU芯片已经采用45纳米的生产工艺。在世界最高水平的单片集成电路芯片上，所容纳的元器件数量已经达到80多亿个。 2005年，世界集成电路市场规模为2357亿美元，预计到2010年其总规模将达到4247亿美元。2008年，世界集成电路设计继续稳步增长，产业周期性波动显现减小状况，企业间的并购或合并愈演愈烈，竞争门槛拉大，技术升级步伐加快，新产品和新应用纷纷涌现。就整体市场来看，近年来增长的主要动力来源于PC、手机和数字播放器等产品的高速成长，市场需求向多样性发展。DRAM市场销售额增速最快。 以集成电路为核心的电子信息产业目前超过了以汽车、石油和钢铁为代表的传统的工业成为第1大产业，成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。全球的集成电路销售额1999年为1250亿美元，以集成电路为核心的电子信息产业的世界贸易总额约占世界GNP的3%，现代经济发展数据表明，每l~2元集成电路产值，带动10元左右电子工业产值的形成，进而带动100元GDP的增长。发达的国家国民经济总产值增长部分的65%目前与集成电路相关。预计在今后的10年内世界集成电路销售额将以年均15%的速度增长，于2010年将达到6000~8000亿美元。作为当今世界经济竞争的焦点，拥有自主版权的集成电路日益成为经济发展的关键、社会进步的基础、国际竞争的筹码和国家安全的保障。 2）国际集成电路设计发展趋势 集成电路最重要生产过程包括：开发EDA（电子设计自动化）工具，应用EDA进行集成电路设计，根据设计结果在硅圆片上加工芯片（主要流程为薄膜制造、曝光和刻蚀），对加工完毕的芯片进行测试，为芯片进行封装，最后经过应用开发将其装备到整机系统上与最终的消费者见面。 1、SOC将成为集成电路设计的主流 SOC(SystemOnaChip)的概念最早源于20世纪90年代，SOC是在集成电路向集成系统转变的过程中产生的。集成电路设计是以市场应用为导向而发展的，而在将来市场应用的推动下SOC已经呈现出集成电路设计主流的趋势，因为其具有低能耗、小尺寸、系统功能丰富、高性能和低成本等特点。在高端或低端的产品中，SOC的应用正日益广泛。2007年，SOC产品的销售额达到347亿美元，平均年增长率超过20%。
微电子封装技术的发展现状
Welding Technology Vol．38No．11Nov.2009·专题综述·微电子封装技术的发展现状 张 满 （淮阴工学院机械系，江苏淮安223001） 摘要：论述了微电子封装技术的发展历程、发展现状及发展趋势，主要介绍了微电子封装技术中的芯片级互联技术与微电子装联技术。芯片级互联技术包括引线键合技术、载带自动焊技术、倒装芯片技术。倒装芯片技术是目前半导体封装的主流技术。微电子装联技术包括波峰焊和再流焊。再流焊技术有可能取代波峰焊技术，成为板级电路组装焊接技术的主流。从微电子封装技术的发展历程可以看出，IC 芯片与微电子封装技术是相互促进、协调发展、密不可分的，微电子封装技术将向小型化、高性能并满足环保要求的方向发展。关键词：微电子封装；倒装芯片；再流焊；发展现状中图分类号：TN6；TG454 文献标志码：A 收稿日期：2009-06-04 文章编号：1002－025X (2009)11-0001-05 0前言 上世纪90年代以来，以“3C ”，即计算机 （computer ）、通信（communication ）和家用电器等消费类电子产品（consumer electronics ）为代表的IT 产业得到迅猛发展［1］。微电子产业已经成为当今世界第一大产业，也是我国国民经济的支柱产业。现代微电子产业逐渐演变为设计、制造和封装三个独立产业［2］。微电子封装技术是支持IT 产业发展的关键技术，作为微电子产业的一部分，近年来发展迅速。微电子封装是将数十万乃至数百万个半导体元件（即集成电路芯片）组装成一个紧凑的封装体，由外界提供电源，并与外界进行信息交流。微电子封装可以保证IC 在处理过程中芯片免受机械应力、环境应力（例如潮气和污染）以及静电破坏。封装必须满足器件的各种性能要求，例如在电学（电感、电容、串扰）、热学（功率耗散、结温）、质量、可靠性以及成本控制方面的各项性能指标要求。 现代电子产品高性能的普遍要求、计算机技术的高速发展和LSI ，VLSI ，ULSI 的普及应用，对PCB 的依赖性越来越大，要求越来越高。PCB 制作工艺中的高密度、多层化、细线路等技术的应用越来越广 泛。微电子封装越来越受到人们的重视。目前，表面 贴装技术（SMT ）是微电子连接技术发展的主流，而表面贴装器件、设备及生产工艺技术是SMT 的三大要素。SMT 元器件及其装配技术也正快速进入各种电子产品，并将替代现行的PCB 通孔基板插装方法，成为新的PCB 制作支柱工艺而推广到整个电子行业。 1微电子封装的发展历程 IC 封装的引线和安装类型有很多种，按封装安 装到电路板上的方式可分为通孔插入式（TH ）和表面安装式（SM ），或按引线在封装上的具体排列分为成列、四边引出或面阵排列。微电子封装的发展历程可分为3个阶段： 第1阶段，上世纪70年代以插装型封装为主， 70年代末期发展起来的双列直插封装技术（DIP ）可 应用于模塑料、模压陶瓷和层压陶瓷3种封装技术中，可以用于I /O 数从8~64的器件，这类封装所使用的印刷线路板PWB 成本很高。与DIP 相比，面阵列封装（如针栅阵列PGA ）可以增加TH 类封装的引线数，同时显著减小PWB 的面积。PGA 系列可以应用于层压的塑料和陶瓷两类技术，其引线可超过1 000。值得注意的是，DIP 和PGA 等TH 封装由于引 线节距的限制无法实现高密度封装。 第2阶段，上世纪80年代早期引入了表面安装 1
微电子封装必备答案
微电子封装答案 微电子封装 第一章绪论 1、微电子封装技术的发展特点是什么？发展趋势怎样？（P8、9页） 答：特点： （1）微电子封装向高密度和高I/O引脚数发展，引脚由四边引出向面阵排列发展。 （2）微电子封装向表面安装式封装发展，以适合表面安装技术。 （3）从陶瓷封装向塑料封装发展。 （4）从注重发展IC芯片向先发展后道封装再发展芯片转移。 发展趋势： （1）微电子封装具有的I/O引脚数将更多。 （2）微电子封装应具有更高的电性能和热性能。 （3）微电子封装将更轻、更薄、更小。 （4）微电子封装将更便于安装、使用和返修。 （5）微电子封装的可靠性会更高。 （6）微电子封装的性能价格比会更高，而成本却更低，达到物美价廉。 2、微电子封装可以分为哪三个层次（级别）？并简单说明其内容。（P15～18页）答：（1）一级微电子封装技术 把IC芯片封装起来，同时用芯片互连技术连接起来，成为电子元器件或组件。 （2）二级微电子封装技术 这一级封装技术实际上是组装。将上一级各种类型的电子元器件安装到基板上。 （3）三级微电子封装技术 由二级组装的各个插板安装在一个更大的母板上构成，是一种立体组装技术。 3、微电子封装有哪些功能？（P19页） 答：1、电源分配2、信号分配3、散热通道4、机械支撑5、环境保护 4、芯片粘接方法分为哪几类？粘接的介质有何不同（成分）？。（P12页） 答：(1)Au-Si合金共熔法(共晶型) 成分：芯片背面淀积Au层,基板上也要有金属化层(一般为Au或Pd-Ag)。 （2）Pb-Sn合金片焊接法(点锡型) 成分：芯片背面用Au层或Ni层均可，基板导体除Au、Pd-Ag外，也可用Cu (3)导电胶粘接法(点浆型) 成分：导电胶（含银而具有良好导热、导电性能的环氧树脂。） (4)有机树脂基粘接法(点胶型) 成分：有机树脂基（低应力且要必须去除α粒子） 5、简述共晶型芯片固晶机（粘片机）主要组成部分及其功能。 答：系统组成部分： 1 机械传动系统 2 运动控制系统 3 图像识别（PR）系统 4 气动/真空系统 5 温控系统 6、和共晶型相比，点浆型芯片固晶机（粘片机）在各组成部分及其功能的主要不同在哪里？答： 名词解释：取晶、固晶、焊线、塑封、冲筋、点胶
集成电路封装与测试_毕业设计论文
毕业设计（论文）集成电路封装与测试
摘要 IC封装是一个富于挑战、引人入胜的领域。它是集成电路芯片生产完成后不可缺少的一道工序，是器件到系统的桥梁。封装这一生产环节对微电子产品的质量和竞争力都有极大的影响。按目前国际上流行的看法认为，在微电子器件的总体成本中，设计占了三分之一，芯片生产占了三分之一，而封装和测试也占了三分之一，真可谓三分天下有其一。封装研究在全球范围的发展是如此迅猛，而它所面临的挑战和机遇也是自电子产品问世以来所从未遇到过的；封装所涉及的问题之多之广，也是其它许多领域中少见的，它需要从材料到工艺、从无机到聚合物、从大型生产设备到计算力学等等许许多多似乎毫不关连的专家的协同努力，是一门综合性非常强的新型高科技学科。 媒介传输与检测是CPU封装中一个重要环节，检测CPU物理性能的好坏，直接影响到产品的质量。本文简单介绍了工艺流程，机器的构造及其常见问题。 关键词：封装媒介传输与检测工艺流程机器构造常见问题
Abstract IC packaging is a challenging and attractive field. It is the integrated circuit chip production after the completion of an indispensable process to work together is a bridge device to the system. Packaging of the production of microelectronic products, quality and competitiveness have a great impact. Under the current popular view of the international community believe that the overall cost of microelectronic devices, the design of a third, accounting for one third of chip production, packaging and testing and also accounted for a third, it is There are one-third of the world. Packaging research at the global level of development is so rapid, and it faces the challenges and opportunities since the advent of electronic products has never been encountered before; package the issues involved as many as broad, but also in many other fields rare, it needs to process from the material, from inorganic to polymers, from the calculation of large-scale production equipment and so many seem to have no mechanical connection of the concerted efforts of the experts is a very strong comprehensive new high-tech subjects . Media transmission and detection CPU package is an important part of testing the physical properties of the mixed CPU, a direct impact on product quality. This paper describes a simple process, the structure of the machine and its common problems. Keyword: Packaging Media transmission and detection Technology process Construction machinery Frequently Asked Questions
微电子封装论文
LED 应用发展现状和发展趋势 摘要：近年来，LED技术与产业发展迅速,成为半导体制造行业的最大亮点。本文就LED的特点、应用，以及发展现状和未来发展趋势进行简要介绍。 关键词：LED；LED产业；应用；现状；前景 LED application development present situation and development trend Abstract:In recent years, LED technology and industry is developing rapidly, and become a highlight of the semiconductor manufacturing industry. In this paper, the characters of leds, the application, and development present situation and future development trends are introduced briefly. Key words: LED；The LED industry；application；prospects 引言 近年来白光LED技术和市场都呈加速发展之势,随着LED光效的提高、成本的降低,在不远的将来, LED必将取代传统的白炽灯、荧光灯和卤素灯成为照明的新型光源,并且随着其应用领域的扩大, LED市场的竞争也必将更加激烈。本文就LED的特点、应用，以及发展现状和未来发展趋势进行简要介绍。 1．LED介绍 发光二极管LED(light emitting diode) 是一种能够将电能转化为光能的固态的半导体器件，具有体积小、耗电量低、使用寿命长、亮度高、热量低、环保、耐用等优良的特点。第一枚LED于20世纪60年代初期诞生于美国，颜色为红色。随着半导体材料、工艺、制造、封装等一系列技术的发展，作为第四代光源的LED已从光色、功率及亮度方面有了开创性的进展。目前LED己有红、橙、黄、绿、蓝、紫、白等各种光色，类型不仅有高亮度、低功率、中功率的，还再向高功率型转变。单个LED芯片功率也越来越丰富，从0.03W至1W都渐渐俱全。相较其他照明方式，发光效率提高了很多，白炽灯、卤钨灯可见光效率为12一24 lm/W，荧光灯可见光效率为30一70 lm/W，钠灯可见光效率为90一140 lm/W,至2012为止,LED 的发光效率从0.l lm/W已发展到208 lm/W[1]。 2．LED的产业链 LED产业链主要包括4个部分：LED外延片、LED芯片制造、LED器件封装和LED产品应用。一般来说，LED外延片属于LED产业链的上游，芯片属于中游，封装和应用属于下游。上游属于资本、技术密集型的领域，而中游和下游的进入门槛则相对较低。LED外延片衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石。不同的衬底材料，需要不同的LED外延片生长技术、芯片加工技术和器件封装技术，衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线。当前，能用于商品化的衬底只有蓝宝石和碳化硅，其他诸如GaN、si、ZnO衬底，还处于研发阶段，离产业化仍有一段距离[2]。LED芯片是一种固态的半导体器件，其主要功能是把电能转化为光能，芯片的主要材料为单晶硅。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，另一端是
先进微电子封装工艺技术
先进微电子封装工艺技术培训 培训目的： 1、详细分析集成电路封装产业发展趋势； 2、整合工程师把握最先进的IC封装工艺技术； 3、详细讲述微电子封装工艺流程及先进封装形式； 4、讲述微电子封装可靠性测试技术； 5、微电子封装与制造企业以及设计公司的关系； 6、实际案例分析。 参加对象： 1、大中专院校微电子专业教师、研究生；； 2、集成电路制造企业工程师，整机制造企业工程师； 3、微电子封装测试、失效分析、质量控制、相关软件研发、市场销售人员； 4、微电子封装工艺设计、制程和研发人员； 5、微电子封装材料和设备销售工程师及其应用的所有人员； 6、微电子封装科研机构和电子信息园区等从业人员 【主办单位】中国电子标准协会培训中心 【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司 课程提纲（内容）： Flip Chip Technology and Low Cost Bumping Method l What is Flip Chip l Why Use Flip Chip
l Flip Chip Trend l Flip Chip Boding Technology l Why Underfill l No Flow Underfill l Other Key Issues Wafer Level Packaging l What is IC packaging? l Trend of IC packaging l Definition and Classification of CSP l What is wafer level packaging? l Overview Technology Options —Wafer level High Density Interconnections —Wafer level Integration —Wafer Level towards 3D l WLP toward 3D l Wafer level Challenges l Conclusion 讲师简介： 罗乐（Le Luo）教授 罗教授1982年于南京大学获物理学学士学位，1988年于中科院上海微系统与信息技术研究所获工学博士学位。1990年在超导研究中取得重大突破被破格晋升为副研究员，1991—199
集成电路论文
我国集成电路发展状况 摘要 集成电路产业是知识密集、技术密集和资金密集型产业，世界集成电路产业发展异常迅速，技术进步门新月异。虽然目前中国集成电路产业无论从质还是从量来说都不算发达，但伴随着全球产业东移的大潮，中国的经济稳定增长，巨大的内需市场，以及充裕的各类人才和丰富的自然资源，可以说中国集成电路产业的发展尽得天时、地利、人和之势，将会崛起成为新的世界集成电路制造中心。 首先，本文介绍了集成电路产业的相关概念，并对集成电路产业的重要特点进行了分析。其次，在介绍世界集成电路产业发展趋势的基础上本文对我国集成电路产业发展的现状进行了分析和论述, 并给出了发展我国集成电路的策略。 集成电路产业是信息产业和现代制造业的核心战略产业，其已成为一些国家信息产业发展中的重中之重。相比于其它地区，中国是集成电路产业的后来者，但新世纪集成电路产业的变迁为中国集成电路产业的蚓起带来了机遇，如果我们能抓住这一有利时机，中国不仅能成为集成电路产业的新兴地区，更能成为世界集成电路产业强国。 关键词：集成电路产业；发展现状；发展趋势 ABSTRACT
Integrated circuit(IC) industry is of a knowledge，technology and capital concentrated nature. IC industry in the world develops extremely fast and the technology improves everyday．Although currently China’s IC industry is not fully developed，taking into consideration of either quality or quantity of the products．with the shifting of the global industry centre to the east and with the stable economic growth，enormous market demands and abundant human and nature resources available in China，the development of China’s IC industry has favourable conditions in all aspects．and it is expected that in the near future China will become tire new IC manufacturing centre in the world． Firstly, this paper introduce the concept of IC , and analysis the important points of it. Secondly, this paper introduces the developments of IC in the word especially in China. In the end, this paper gives some advices of the developments of IC in our country. The IC is the core of information industry and modern manufacturing strategic industries. IT has become some national top priority in the development of information industry. Compared with other regions, the latter of the China's integrated circuit industry, but the changes of the IC industry in the new century for China's integrated circuit industry vermis creates opportunity, if we can seize the favorable opportunity, China can not only a new region of the integrated circuit industry, more can become the integrated circuit industry in the world powers. Key words: IC current situations tendency 前言
电子封装的现状及发展趋势
电子封装的现状及发展趋势 现代电子信息技术飞速发展，电子产品向小型化、便携化、多功能化方向发展.电子封装材料和技术使电子器件最终成为有功能的产品.现已研发出多种新型封装材料、技术和工艺.电子封装正在与电子设计和制造一起，共同推动着信息化社会的发展一?电子封装材料现状近年来，封装材料的发展一直呈现快速增长的态势.电子封装材 料用于承载电子元器件及其连接线路，并具有良好的电绝缘性.封装对芯片具有机械支撑和环境保护作用，对器件和电路的热性能和可靠性起着重要作用.理想的电子封装材料必须满足以下基本要求：1）高热导率，低介电常数、低介电损耗，有较好的高频、高功率性能；2）热膨胀系数（CTE）与Si或GaAs芯片匹配，避免芯片的热应力损坏;3）有足够的强度、刚度，对芯片起到支撑和保护的作用；4）成本尽可能低，满足大规模商业化应用的要求；5）密度尽可能小（主要指航空航天和移动通信设备）,并具有电磁屏蔽和射频屏蔽的特性。电子圭寸装材料主要包括基板、布线、框架、层间介质和密封材料. 1.1基板 高电阻率、高热导率和低介电常数是集成电路对封装用基片的最基本要求，同时还应与硅片具有良好的热匹配、易成型、高表面平整度、易金属化、易加工、低成本并具有一定的机械性能电子封装基片材料的种类很多，包括：陶瓷、环氧玻璃、金刚石、金属及金属基复合材料等. 1.1.1陶瓷
陶瓷是电子封装中常用的一种基片材料，具有较高的绝缘性能和优异的高频特性，同时线膨胀系数与电子元器件非常相近，化学性能非常稳定且热导率高随着美国、日本等发达国家相继研究并推出叠片多层陶瓷基片，陶瓷基片成为当今世界上广泛应用的几种高技术陶瓷之一目前已投人使用的高导热陶瓷基片材料有A12q,AIN,SIC和B或）等? 1.1.2环氧玻璃 环氧玻璃是进行引脚和塑料封装成本最低的一种，常用于单层、双层或多层印刷板，是一种由环氧树脂和玻璃纤维（基础材料）组成的复合材料.此种材料的力学性能良好，但导热性较差，电性能和线膨胀系数匹配一般.由于其价格低廉，因而在表面安装（SMT）中得到了广泛应用. 1.1.3金刚石 天然金刚石具有作为半导体器件封装所必需的优良的性能，如高热导率（200W八m?K）,25oC）、低介电常数（5.5）、高电阻率（1016n em）和击穿场强（1000kV/mm）.从20世纪60年代起，在微电子界利用金刚石作为半导体器件封装基片，并将金刚石作为散热材料，应用于微波雪崩二极管、GeIMPATT碰撞雪崩及渡越时间二极管）和激光器，提高了它们的输出功率.但是，受天然金刚石或高温高压下合成金刚石昂贵的价格和尺寸的限制，这种技术无法大规模推广. 1.1.4金属基复合材料
微电子封装技术综述论文资料
微电子封装技术综述论文 摘要：我国正处在微电子工业蓬勃发展的时代，对微电子系统封装材料及封装技术的研究也方兴未艾。本文主要介绍了微电子封装技术的发展过程和趋势，同时介绍了不同种类的封装技术，也做了对微电子封装技术发展前景的展望和构想。 关键字：微电子封装封装技术发展趋势展望 一封装技术的发展过程 近四十年中，封装技术日新月异，先后经历了3次重大技术发展。 IC封装的引线和安装类型有很多种，按封装安装到电路板上的方式可分为通孔插入式TH 和表面安装式SM，或按引线在封装上的具体排列分为成列四边引出或面阵排列。微电子封装的发展历程可分为3个阶段： 第1阶段，上世纪70年代以插装型封装为主。70年代末期发展起来的双列直插封装技术DIP，可应用于模塑料，模压陶瓷和层压陶瓷封装技术中，可以用于IO数从8~64的器件。这类封装所使用的印刷线路板PWB成本很高，与DIP相比，面阵列封装，如针栅阵列PGA，可以增加TH类封装的引线数，同时显著减小PWB的面积。PGA系列可以应用于层压的塑料和陶瓷两类技术，其引线可超过1000。值得注意的是DIP和PGA等TH封装由于引线节距的限制无法实现高密度封装。 第2阶段，上世纪80年代早期引入了表面安装焊接技术，SM封装，比较成熟的类型有模塑封装的小外形，SO和PLCC型封装，模压陶瓷中的CERQUAD层压陶瓷中的无引线式载体LLCC和有引线片式载体LDCC，PLCC，CERQUAD，LLCC和LDCC都是四周排列类封装。其引线排列在封装的所有四边，由于保持所有引线共面性难度的限制PLCC的最大等效引脚数为124。为满足更多引出端数和更高密度的需求，出现了一种新的封装系列，即封装四边都带翼型引线的四边引线扁平封装QFP 与DIP，相比QFP的封装尺寸大大减小且QFP具有操作方便，可靠性高，适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线，封装外形尺寸小，寄生参数减小适合高频应用。Intel公司的CPU，如Intel80386就采用的PQFP。 第3阶段，上世纪90年代，随着集成技术的进步，设备的改进和深亚微米技术的使用，LSI，VLSI，ULSI相继出现，对集成电路封装要求更加严格，IO引脚数急剧增加，功耗也随之增大。因此，集成电路封装从四边引线型向平面阵列型发展，出现了球栅阵列封装BGA，并很快成为主流产品。90年代后期，新的封装形式不断涌现并获得应用，相继又开发出了各种封装体积更小的芯片尺寸封装CSP。与时，多芯片组件MCM发展迅速，MCM是将多个半导体集成电路元件以裸芯片的状态搭载在不同类型的布线基板上，经过整体封装而构成的具有多芯片的电子组件。封装技术的发展越来越趋向于小型化，低功耗，高密度，典型的主流技术就是BGA技术和CSP技术。BGA技术有很多种形式如陶瓷封装BGA，CBGA塑料封装，BGA PBGA以及Micro BGA。BGA与PQFP相比，BGA引线短，因此热噪声和热阻抗很小，散热好。耦合的电噪声小，同时BGA封装面积更小，引脚数量更多，且BGA封装更适于大规模组装生产，组装生产合格率大大提高。随着对高IO引出端数和高性能封装需求的增长，工业上已经转向用BGA球栅阵列封装代替QFP。 随着封装技术的发展及进步，我国科研院所从事电子封装技术研究是与电子元器件的研制同时起步的，随着电子元器件技术的发展，电子封装技术同步发展。特别是集成电路技术的发展，促进了电子封装技术日新月异的变化。目前，全国从事封装技术研究的科研院所有33家，其中信息产业部系统16家，其他系统17家。从事封装研究的从业人员1890余人，其中技术人员900余人，主要从事：陶瓷外壳封装、塑料外壳封装、金属外壳封装、金属-
微电子封装技术论文范文
微电子封装技术论文范文 微电子封装技术是90年代以来在半导体集成电路技术、混合集成电路技术和表面组装技术(SMT)的基础上发展起来的新一代电子组装技术。下面是由 ___的微电子封装技术，谢谢你的阅读。 微电子封装技术的发展趋势 【摘要】本文论述了微电子封装技术的发展历程，发展现状和发展趋势，主要介绍了几种重要的微电子封装技术，包括:BGA 封装技术、CSP封装技术、SIP封装技术、3D封装技术、MCM封装技术等。 【关键词】微电子技术;封装 1.微电子封装的发展历程 IC 封装的引线和安装类型有很多种，按封装安装到电路板上的方式可分为通孔插入式(TH)和表面安装式(SM)，或按引线在封装上的具体排列分为成列、四边引出或面阵排列。微电子封装的发展历程可分为三个阶段： 第一阶段：上世纪70 年代以插装型封装为主，70 年代末期发展起来的双列直插封装技术(DIP)。
第二阶段：上世纪80 年代早期引入了表面安装(SM)封装。比较成熟的类型有模塑封装的小外形(SO)和PLCC 型封装、模压陶瓷中的CERQUAD、层压陶瓷中的无引线式载体(LLCC)和有引线片式载体(LDCC)。PLCC，CERQUAD，LLCC和LDCC都是四周排列类封装，其引线排列在封装的所有四边。 第三阶段：上世纪90 年代，随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用，LSI，VLSI，ULSI相继出现，对集成电路封装要求更加严格，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大，因此，集成电路封装从四边引线型向平面阵列型发展，出现了球栅阵列封装(BGA)，并很快成为主流产品。 2.新型微电子封装技术 2.1焊球阵列封装(BGA) 阵列封装(BGA)是世界上九十年代初发展起来的一种新型封装。BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，BGA技术的优点是：I/O引脚数虽然增加了，但引脚间距并没有减小反而增加了，从而提高了组装成品率;虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能;厚度和
微电子封装技术
第一章绪论 1、封装技术发展特点、趋势。（P8） 发展特点：①、微电子封装向高密度和高I/O引脚数发展，引脚由四边引出向引出向面阵列排列发展；②、微电子封装向表面安装式封装（SMP）发展，以适合表面安装技术（SMT）；③、从陶瓷封装向塑料封装发展；④、从注重发展IC芯片向先发展后道封装再发展芯片转移。 发展趋势：①、微电子封装具有的I/O引脚数将更多；②、应具有更高的电性能和热性能；③、将更轻、更薄、更小；④、将更便于安装、使用和返修；⑤、可靠性会更高；⑥、性价比会更高，而成本却更低，达到物美价廉。 2、封装的功能（P19） 电源分配、信号分配、散热通道、机械支撑和环境保护。 3、封装技术的分级（P12） 零级封装：芯片互连级。 一级封装：将一个或多个IC芯片用适宜的材料（金属、陶瓷、塑料或它们的组合）封装起来，同时在芯片的焊区与封装的外引脚间用如上三种芯片互连方法（WB、TAB、FCB）连接起来使之成为有实用功能的电子元器件或组件。 二级封转：组装。将上一级各种微电子封装产品、各种类型的元器件及板上芯片（COB）一同安装到PWB或其它基板上。 三级封装：由二级组装的各个插板或插卡再共同插装在一个更大的母板上构成的，立体组装。4、芯片粘接的方法（P12） 只将IC芯片固定安装在基板上：Au-Si合金共熔法、Pb-Sn合金片焊接法、导电胶粘接法、有机树脂基粘接法。 芯片互连技术：主要三种是引线键合（WB）、载带自动焊（TAB）和倒装焊（FCB）。早期有梁式引线结构焊接，另外还有埋置芯片互连技术。 第二章芯片互连技术（超级重点章节） 1、芯片互连技术各自特点及应用 引线键合：①、热压焊：通过加热加压力是焊区金属发生塑性形变，同时破坏压焊界面上的氧化层使压焊的金属丝和焊区金属接触面的原子间达到原子引力范围，从而使原子间产生引力达到键合。两金属界面不平整，加热加压可使上下金属相互镶嵌；加热温度高，容易使焊丝和焊区形成氧化层，容易损坏芯片并形成异质金属间化合物影响期间可靠性和寿命；由于这种焊头焊接时金属丝因变形过大而受损，焊点键合拉力小（＜0.05N/点），使用越来越少。②、超声焊：利用超声波发生器产生的能量和施加在劈刀上的压力两者结合使劈刀带动Al丝在被焊区的金属化层表明迅速摩擦，使Al丝和Al膜表面产生塑性形变来实现原子间键合。与热压焊相比能充分去除焊接界面的金属氧化层，可提高焊接质量，焊接强度高于热压焊；不需要加热，在常温下进行，因此对芯片性能无损害；可根据不同需要随时调节 键合能量，改变键合条件来焊接粗细不等的Al 丝或宽的Al带；AL-AL超声键合不产生任何化合 物，有利于器件的可靠性和长期使用寿命。③、 金丝球焊：球焊时，衬底加热，压焊时加超声。 操作方便、灵活、焊点牢固，压点面积大，又无 方向性，故可实现微机控制下的高速自动化焊接； 现代的金丝球焊机还带有超声功能，从而具有超 声焊的优点；由于是Au-Al接触超声焊，尽管加 热温度低，仍有Au-Al中间化合物生成。球焊用 于各类温度较低、功率较小的IC和中、小功率晶 体管的焊接。 载带自动焊：TAB结构轻、薄、短、小，封装高 度不足1mm；TAB的电极尺寸、电极与焊区节距均 比WB大为减小；相应可容纳更高的I/O引脚数， 提高了TAB的安装密度；TAB的引线电阻、电容 和电感均比WB小得多，这使TAB互连的LSI、VLSI 具有更优良的高速高频电性能；采用TAB互连可 对各类IC芯片进行筛选和测试，确保器件是优质 芯片，大大提高电子组装的成品率，降低电子产 品成本；TAB采用Cu箔引线，导热导电性能好， 机械强度高；TAB的键合拉力比WB高3~10倍， 可提高芯片互连的可靠性；TAB使用标准化的卷 轴长度，对芯片实行自动化多点一次焊接，同时 安装及外引线焊接可实现自动化，可进行工业化 规模生产，提高电子产品的生产效率，降低产品 成本。TAB广泛应用于电子领域，主要应用与低 成本、大规模生产的电子产品，在先进封装BGA、 CSP和3D封装中,TAB也广泛应用。 倒装焊：FCB芯片面朝下，芯片上的焊区直接与 基板上的焊区互连，因此FCB的互连线非常短， 互连产生的杂散电容、互连电阻和电感均比WB 和TAB小的多，适于高频高速的电子产品应用； FCB的芯片焊区可面阵布局，更适于搞I/O数的 LSI、VLSI芯片使用；芯片的安装互连同时进行， 大大简化了安装互连工艺，快速省时，适于使用 先进的SMT进行工业化大批量生产；不足之处如 芯片面朝下安装互连给工艺操作带来一定难度， 焊点检查困难；在芯片焊区一般要制作凸点增加 了芯片的制作工艺流程和成本；此外FCB同各材 料间的匹配产生的应力问题也需要很好地解决 等。 2、WB特点、类型、工作原理（略）、金丝球焊主 要工艺、材料（P24） 金丝球焊主要工艺数据：直径25μm的金丝焊接 强度一般为0.07~0.09N/点，压点面积为金丝直 径的2.5~3倍，焊接速度可达14点/秒以上，加 热温度一般为100℃，压焊压力一般为0.5N/点。 材料：热压焊、金丝球焊主要选用金丝，超声焊 主要用铝丝和Si-Al丝，还有少量Cu-Al丝和 Cu-Si-Al丝等。 3、TAB关键材料与技术（P29） 关键材料：基带材料、Cu箔引线材料和芯片凸点 金属材料。 关键技术：①芯片凸点制作技术②TAB载带制作 技术③载带引线与芯片凸点的内引线焊接技术和 载带外引线的焊接技术。 4、TAB内外引线焊接技术（P37） ①内引线焊接（与芯片焊区的金属互连）：芯片凸 点为Au或Ni-Au、Cu-Au等金属，载带Cu箔引线 也镀这类金属时用热压焊（焊接温度高压力大）； 载带Cu箔引线镀0.5μm厚的Pb-Sn或者芯片凸 点具有Pb-Sn时用热压再流焊（温度较低压力较 小）。 焊接过程：对位→焊接→抬起→芯片传送 焊接条件：主要由焊接温度（T）、压力（P）、时 间（t）确定，其它包括焊头平整度、平行度、焊 接时的倾斜度及界面的侵润性，凸点高度的一致 性和载带内引线厚度的一致性也影响。 T=450~500℃，P≈0.5N/点，t=0.5~1s 焊接后焊点和芯片的保护：涂覆薄薄的一层环氧 树脂。环氧树脂要求粘度低、流动性好、应力小 切Cl离子和α粒子含量小，涂覆后需经固化。 筛选测试：加热筛选在设定温度的烘箱或在具有 N2保护的设备中进行；电老化测试。 ②外引线焊接（与封装外壳引线及各类基板的金 属化层互连）：供片→冲压和焊接→回位。 5、FCB特点、优缺点（略，同1） 6、UBM含义概念、结构、相关材料（P46） UBM（凸点下金属化）：粘附层-阻挡层-导电层。 粘附层一般为数十纳米厚度的Cr、Ti、Ni等；阻 挡层为数十至数百纳米厚度的Pt、W、Pd、Mo、 Cu、Ni等；导电层金属Au、Cu、Ni、In、Pb-Sn 等。 7、凸点主要制作方法（P47—P58） 蒸发/溅射凸点制作法、电镀凸点制作法、化学镀 凸点制作法、打球（钉头）凸点制作法、置球及 模板印刷制作焊料凸点、激光凸点制作法、移置 凸点制作法、柔性凸点制作法、叠层凸点制作法、 喷射Pb-Sn焊料凸点制作法。 8、FCB技术及可靠性（P70—P75） 热压FCB可靠性、C4技术可靠性、环氧树脂光固 化FCB可靠性、各向异性导电胶FCB可靠性、柔 性凸点FCB可靠性 9、C4焊接技术特点（P61） C4技术，再流FCB法即可控塌陷芯片连接特点： ①、C4除具有一般凸点芯片FCB优点外还可整个 芯片面阵分布，再流时能弥补基板的凹凸不平或 扭曲等；②、C4芯片凸点采用高熔点焊料，倒装 再流焊时C4凸点不变形，只有低熔点的焊料熔 化，这就可以弥补PWB基板的缺陷产生的焊接不 均匀问题；③、倒装焊时Pb-Sn焊料熔化再流时 较高的表面张力会产生“自对准”效果，这使对 C4芯片倒装焊时的对准精度要求大为宽松。 10、底封胶作用（P67） 保护芯片免受环境如湿气、离子等污染，利于芯
微电子封装的概述和技术要求
微电子封装的概述和技术要求 近年来，各种各样的电子产品已经在工业、农业、国防和日常生活中得到了广泛的应用。伴随着电子科学技术的蓬勃发展，使得微电子工业发展迅猛，这很大程度上是得益于微电子封装技术的高速发展。当今全球正迎来以电子计算机为核心的电子信息技术时代，随着它的发展，越来越要求电子产品要具有高性能、多功能、高可靠、小型化、薄型化、便捷化以及将大众化普及所要求的低成等特点。这样必然要求微电子封装要更好、更轻、更薄、封装密度更高，更好的电性能和热性能，更高的可靠性，更高的性能价格比。 一、微电子封装的概述 1、微电子封装的概念 微电子封装是指利用膜技术及微细加工技术，将芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘贴固定及连接，引出连线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。在更广的意义上讲，是指将封装体与基板连接固定，装配成完整的系统或电子设备，并确定整个系统综合性能的工程。 2、微电子封装的目的 微电子封装的目的在于保护芯片不受或少受外界环境的影响，并为之提供一个良好的工作条件，以使电路具有稳定、正常的功能。 3、微电子封装的技术领域 微电子封装技术涵盖的技术面积广，属于复杂的系统工程。它涉及物理、化学、化工、材料、机械、电气与自动化等各门学科，也使用金属、陶瓷、玻璃、高分子等各种各样的材料，因此微电子封装是一门跨学科知识整合的科学，整合了产品的电气特性、热传导特性、可靠性、材料与工艺技术的应用以及成本价格等因素，以达到最佳化目的的工程技术。 在微电子产品功能与层次提升的追求中，开发新型封装技术的重要性不亚于电路的设计与工艺技术，世界各国的电子工业都在全力研究开发，以期得到在该领域的技术领先地位。
微电子封装技术的发展趋势
微电子封装技术的发展趋势 陆逢 （中国矿业大学材料学院，221116） 【摘要】 :论述了微电子封装的发展历程，发展现状和发展趋势，主要介绍了几种重要的微电子封装技术（BGA封装技术.CSP封装技术。MCM封装技术. 3D封装技术.SIP封装技术等）。封装技术的进步满足了人们的需求，促进了电子产业的发展. 【关键词】：微电子技术；封装；BGA; MCM ；3D封装 ; SIP 0引言 电子产品正朝着便携式、小型化、网络化和多媒体化方向发展[9］,这种市场需求对电路组装技术提出了相应的要求，单位体积信息的提高和单位时间处理速度的提高成为促进微电子封装技术发展的重要因素。 封装承接承接集成电路的制作,是电子产品制造过程的重要环节，它保护芯片,并提供元器件之间的信号传递。人们对电子产品的要求逐步提高，因而对PCB的依赖性越来越大。PCB的制作逐步向高密度。多层化。细线路发展,电子产品也趋于轻.薄。密.小，推动了封装小型化[1］。 1 微电子封装的发展历程 集成电路封装的引线和安装类型有很多，按安装到电路板的方式可分通孔插入式和表面安装式，目前的电子封装主要采用表面贴装方式，通孔插入的方式已经很少使用，只用在在个别部件.集成电路封装的历史，其发展主要划分为三个阶段。 第一阶段，在二十世纪七十年代之前,以插装型封装为主。包括最初的金属圆形(TO型)封装，后来的陶瓷双列直插封装、陶瓷—玻璃双列直插封装和塑料双列直插封装（PDIP)。尤其是PDIP,由于性能优良、成本低廉又能批量生产而成为主流产品。 第二阶段，在二十世纪八十年代以后，以表面安装类型的四边引线封装为主。当时，表面安装技术被称作电子封装领域的一场革命，得到迅猛发展。与之相适应，一批适应表面安装技术的封装形式，如塑料有引线片式裁体、塑料四边引线扁平封装、塑料小外形封装以及无引线四边扁平封装等封装形式应运而生，迅速发展.由于密度高、引线节距小、成本低并适于表面安装，使PQFP 成为这一时期的主导产品。 第三阶段，在二十世纪九十年代以后，以面阵列封装形式为主。二十世纪九十年代初，集成电路发展到了超大规模阶段，要求集成电路封装向更高密度和更高速度发展[1]。 一般说来，微电子封装分为三级［14]。所谓一级封装就是在半导体圆片裂片以后，将一个或多个集成电路芯片用适宜的封装形式封装起来，并使芯片的焊区与封装的外引脚用引线键合(WB）、载带自动键合(TAB）和倒装芯片键合（FCB）连接起来，使之成为有实用功能的电子元器件或组件.一级封装包括单芯片组件（SCM）和多芯片组件(MCM)两大类.应该说，一级封装包含了从圆片裂片到电路测试的整个工艺过程，即我们常说的后道封装，还要包含单芯片组件(SCM)和多芯片组件(MCM）的设计和制作，以及各种封装材料如引线键合丝、引线框架、装片胶和环氧模塑料等内容。这一级也称芯片级封装。