微电子封装技术(绪论)
1
微电子封装技术
蔡坚*，贾松良
清华大学微电子学研究所jamescai@https://www.360docs.net/doc/fd15916210.html,
2
课程结构
本课程共32学时， 教师：蔡坚副教授
贾松良教授
上课26学时。
参观工厂：2￣3学时，一次 课堂讨论及准备：3￣4学时：（SiP&SOC，失效实例分析） 成绩
作业 开卷考试
3
课程内容
本课程将面向当前发展迅速的微电子封装及电子组装制造产业，介绍微电子封装的基本概念及封装的基本工艺，兼顾传统的集成电路封装和先进的封装技术，同时介绍当前发展很快的无铅焊接技术、三维封装、MEMS 封装等研究和开发热点，课程还将介绍封装的选择、设计和封装可靠性及失效分析。
4
Lecture 1 绪论：课程概述、封装基本概念、封装功能及发展趋势 Lecture 2 传统集成电路封装技术：传统封装技术流程介绍 Lecture 3 互连技术：一级封装的互连技术 Lecture 4 倒装焊技术：倒装焊技术的发展
Lecture 5～6 新型封装技术：焊球阵列封装和芯片尺寸封装、圆片级和三维封装技术、微机电系统的封装 Lecture 8 课堂讨论/参观
Lecture 9、10 电子组装制造：电子组装的发展趋势、二级封装的基本技术、PCB板及封装基板基本制造工艺
Lecture 11 封装中的材料：微电子封装材料、电子产品无铅化以及绿色制造
Lecture 12、13 微电子封装设计 Lecture 14 封装可靠性
Lecture 15 微电子封装中的失效分析
Lecture 16 课堂讨论/参观
5
教材与参考资料
教材：
《微电子封装技术》讲义、电子教案 主要参考资料: （讲义p. 121）
R.R.Tammula等编著，微电子封装手册，贾松良等译校，电子
工业出版社，2001.8
C.Y Chang, S.M.Sze, ULSI Technolony, chapter10, McGraw-Hill, 1995
王先春、贾松良等，集成电路封装试验手册，电子工业出版
社，1992
庄奕琪主编：微电子器件应用可靠性技术，电子工业出版社，
1996
M.C.Pecht，et al，Electronic Packaging Materials and Their
Properties, CRC Press.1999 ……
6
为什么开设本课程？
1.封装是半导体三大产业之一：IC 设计；芯片制造；封装测试。
在目前中国，封装测试业的产值已占整个半导体产值的70%以上。IC设计业,
13%
芯片制造
业, 17%
封装测试业, 70%
7
2.微电子封装是器件的基本组成部分：
芯片＋封装→器件
（封装工艺）
传统集成电路，封装的成本相对较低；但是在某些器件中，封装成本已接近器件成本的1/2；在MEMS/微系统中，封装可能比芯片制造更加困难，成本可能上升为70%～90%；封装已经成为新器件商业化的瓶颈。3.器件失效中，约有1/3与封装有关。
器件破坏性物理分析（DPA）试验中的不合格品，约有1/2与封装有关。
8
4.封装技术是一门
综合性、多学科的高技术
涉及：材料、力学、电子、热学、可靠性等
从产业的角度出发，需要多学科交叉的综合人才。
9
快速增长期－半导体产业的投资在迅速增加
2002年～2003年6月:中国半导体产业合同投资额1250亿元(已完成投资450亿元)
新建投产、在建、拟建6英寸以上IC圆片厂项目22个，总投资额125.3亿美元。
新建、在建、拟建半导体封装测试项目约10个,总投资额30亿美元。
新设立设计企业约300家,包括：Motorola、IBM、Canon、TI、Philips、Infineon等国际大公司在华设立研究院或合资设计公司，投资总额已超过15亿人民币。
中国的半导体产业
10
投资来源的多样化：
国家、地方政府、境外企业、私营企业、社会集资
48.5%
66.8
137.7“九五”
52.4%58.9112.3“八五”10%0.88“七五”外资投资比其中外资(亿元)投资额(亿元)时期11中国的半导体市场
除美、日以外的第三大信息产品制造国
据美国半导体行业协会（SIA）预测
中国电子产品的生产值将从2002年的1300亿美元上升到2006年的2520亿美元，四年内将翻一番
元器件采购值四年内将增长约三倍：从2002年的350亿美元上升到2006年的1000亿美元
12
IC 平均年增长率
13
中国的半导体封装业
中国正在成为世界IC封装基地之一。
世界半导体封装产值的90%在亚洲，主要在东亚和东南亚的日本、马来西亚、台湾、菲律宾、韩国。
目前中国大陆是第7位，预计到2006年将到第4位。
中国的半导体封装产量年增长率约为40%～50%，产值年增长率约为25%。
14
中国是世界半导体封装业的重要基地
3.3%
6.1%2.6%1.2%1.5%2.0%
7.0%7
2006年
3.9%
6.8%
3.2%
0.7%
1.1%
2.2%
7.5%62001年
美国美洲欧洲泰国印尼香港新加坡
10.5%611.0%411.0%413.0%317.0%217.1%191.3%
2006年
10.2%55.1%711.5%311.3%417.6%222.9%190%
2001年
韩国中国大陆菲律宾台湾马来西亚日本亚洲15
由上表可知：半导体封装产业主要在东亚和东南亚；半导体封装产值最大的是日本和马来西亚。
2001年中国封装产值排在第七位，到2006年有可能进入并列第四位。
16
国际上排名前十位的半导体厂，已有九个在大陆设立封装厂
世界上排名前四名的封装代加工厂都已在中国设厂。
Amkor Technologies 、日月光（ASE ）、矽品科技（SPIL ）、金朋（ChipPac-STATS ）
工业急需封装测试技术人才
17
2002年全球排名前十位的半导体公司大都在中国建立封装测试厂
-4.6%
42.4
40.5
苏州日立（瑞萨）
10
10
-1.1%44.143.6苏州菲利浦99-2.0%48.347.3天津Motorola 78-0.8%53.052.6北京NEC 6717.5%45.653.6苏州Infineon 86-5.5%65.461.9无锡东芝25 2.5%60.562.0TI 54-0.9%63.663.1深圳
ST微电子3349.5%61.491.8苏州三星42-0.3%235.4234.7上海Intel 112001年
2002年
2001年
2002年
增长率销售额（亿美元）
公司名称
名次
18
2000年以来，已建或在建、拟建的部分封装测试企业
1.08亿美元
2亿美元2990万美元3600万美元3亿美元3亿美元3000万美元2亿美元总投资封装、测试
封装(SPIL) ，测试（京隆）
集成电路，封装测试集成电路封装测试表面分层电路和高精度芯片载体
快闪存储器封装测试数膜混合，电路测试封装、测试(已投入$5000万)
项目类型
苏州飞索
苏州矽品科技华威电子Amkor IBM Intel 桐辰科技威宇科技项目
19
国内正在建或扩建的大型半导体封装测试企业
无锡东芝
飞利浦苏州嘉盛半导体
苏州Infineon 苏州国家半导体扬州晶来南通富士通江苏长电北京瑞萨－四通
单位IC
IC、Tr IC DRAM IC Tr IC IC、Tr IC、Tr 扩产产品$ 0.43亿
$ 1.2亿$ 3.75亿$ 2亿
0.8亿1.8亿7.16亿投资IC：3.6亿块/年
第一期，3亿块/年Tr：35亿支/年
IC：2亿块/年IC：4.5亿块/年Tr：50亿支/年5000万块/月扩产产能20
2002年国内销售额过亿元的IC封装企业18个 国内目前封装年产值过10亿元的有2家（Motorola 、Samsung ），过5亿元的有9家；
年封装IC 产值超亿块的已有12家，超过10亿块的有3家（江苏长电、深圳赛意法、上海金朋）；
一般国内企业的产品档次低，平均封装单价在0.1~0.6元/块；
新型封装、特殊封装、军用品封装的平均封装单价高。
21
0.491
5.61
——
114200
上海金朋
8
0.9305.816245062450南通富士通70.6016.49106839108046江苏长电5——7.90————苏州日立(瑞萨)320.1558.542905029050天津摩托罗拉1深圳赛意法北京三菱四通苏州三星企业名称0.5435.9310925510946167.267.8310548105484 5.3612.32——230002平均单价（元/块）销售额（亿元）销量（万块）产量（万块）序号22
0.239
1.10
46055
46056
天水永红
18
2.251.2354505435西安微电子所170.3061.514940349403上海阿法泰克16——2.02————苏州超微(飞索)15 6.372.04——3199无锡华芝140.6252.674280362675绍兴华越13
3.763.0480838215上海贝岭12 3.563.0585526646首钢NEC 11
4.564.3695609558上海松下100.8684.435103351946无锡华晶9
平均单价(元/块)销售额(亿元)销量(万块)产量(万块)企业名称序号注：Intel等部分外资企业未计入
23
各类先进封装已开始大量生产
国内企业生产的产品档次较低，以DIP、SOP、QFP为主合资、独资企业生产的产品相对先进
生产PBGA的有：上海Intel、威宇、Amkor、IBM、金朋
天津Motorola、
苏州飞索、三星、矽品(SPIL)、深圳赛意法
生产CSP的有：Intel、飞索、三星等多层叠式封装：Intel、飞索、三星、矽品等
即将生产BGA、CSP的有：苏州英飞凌(Infineon)、江苏长电、南通-富士通等
24
国内大学的封装研究与教育
TsH Univ.，
主要进行系统级封装、微系统封装的设计与技术研究，已经开展了圆片级封装、倒装焊凸点、MEMS微麦克风、无铅焊料、以及封装时效分析等方面的研究。
材料系，主要进行封装材料及多层基板的研究；力学系；清华大学-伟创力联合实验室。
HUST、HIT、BUST、FDU、SJTU、CSU、DUT、etc SIMIT、IMR
25IC封装的作用和类型
26
27
1.IC封装的定义
IC封装是微电子器件两个基本组成部分之一：
芯片（管芯）+ 封装（外壳）
微电子器件
chip (die) package packaging
device
封装给管芯（芯片）和印制电路板（PWB）之间提供电互连、机械支撑、机械和环境保护及导热通道。
28
2.封装的分级
零级封装：芯片上的互连；一级封装：器件级封装；
二级封装：PCB (PWB)级封装；三级封装：分机柜内母板的组装；四级封装：分机柜。
本课程讨论的封装是主要是指“一级封装”，即IC器件的封装。
29常规组合的电路封装
器件
印制板
硅圆片
0级
1级
2级
3级
4级
5级
管芯
30
3.封装的基本功能
(1) 信号分配
电互连和线间电隔离
(2) 电源分配
(3) 热耗散：使结温处于控制范围之内(4) 防护：对器件的芯片和互连进行机械、电磁、化学等方面的防护
31
封装的四种主要功能32
4.IC封装的主要类型
（1）IC的封装按照器件使用时的组装方式（二级封装）可分为：通孔插装式PTH
（Pin through hole）
表面安装式SMT
（Suface mount technology）
目前表面安装式封装已占IC封装总量的(70 ～80)%。
33
（2）按主要使用材料来分，
裸芯片
（6 ￣ 7）%
金属封装陶瓷封装 1 ￣ 2 %塑料封装> 92 %
历史的发展过程：最早是金属封装，然后是陶瓷封装，最后是塑料封装。
按性能分：金属和陶瓷封装是气密封装，塑料封装是非气密或准气密封装。
34
金属或陶瓷封装可用于“严酷的环境条件”，如军用、宇航等，
塑封只能用于“不太严酷”的环境；
金属、陶瓷封装是“空封”，封装不与芯片表面接触，
塑封是“实封”；
金属封装目前主要用于大功率的混合集成电路（HIC），部分军品及需空封器件。
35水通过材料的渗透率
36
（3）按引线形状
无引线：焊点、焊盘
有引线：
TH 直插
37
L 型（翼型）
J 型
焊球焊柱
扁平
I 形（柱形）
SMT
38
（4）IC封装外壳的分类表（P.4）
塑料
陶瓷
表面
安装式S M
TH 插入式
表面安装式S M
TH 插入式
扁平
叠式封装
SSOP SQFP
四边引线
TQFP / LQFP PQFP
两边引线TSOP
SOP / SOL / SOIC 片式载体
四边引线两边引线
PLCC SOJ 阵列式单面引线PBG A 两边引线
标准
型
小型
PDIP
SHDIP SKDIP SLDIP
扁平四边引线CQFP
片式载体无引
线
LCC （QFN ）阵列式
单面引线
CCBGA CBGA 阵列式
单面引线单边引线
单列
双列
SIP
ZIP PPGA 阵列式
单面引线
CPGA
两边引线标准型
GDIP
CDIP L L
J
J
陶瓷侧边钎焊陶瓷玻璃熔封
金属：圆型，扁腔；浅腔、深腔，平板式；垂直引线、侧向引线。
L －－·
l
39（5）集成电路主要封装类型的
符号、名称、外型（见下表）
40
41一级封装的类型
42
（6）IC封装的生命周期
上世纪末集成电路封装的生命周期
43（7）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%
44
IC封装的发展趋势
45增长周期
IC封装产量仍以平均4～5年一个增长周期在增长。
2000年是增长率最高的一年（+15%以上）。2001年和2002年的增长率都较小。半导体工业可能以“三年养五年”！
46
集成电路封装产量和年增长率发展趋势
47各类封装在封装总量中所占的份额（%）
7
7
<1
12
56
12
2003
121<1125715199812<1<11347281996其他CSP BGA QFP SOP DIP
48
集成电路封装引出端数的分布范围
2%
10%20%68%2003年（预测值）
1%
5%
18%
76%1997年（估算值）≥308101～30833～100≤33引线数范围
49
技术发展趋势
△芯片封装工艺：
从逐个管芯封装到出现了圆片级封装，即先将圆片划片成小管芯，再逐个封装成器件，到在圆片上完成封装划片后就成器件。△芯片与封装的互连：
从引线键合（WB）向倒装焊（FC）转变。△微电子封装和PCB板之间的互连：
已由通孔插装(PTH)为主转为表面安装（SMT）为主。
50
△封装密度正愈来愈高
封装密度的提高体现在下列三方面：
硅片的封装效率= 硅芯片面积/封装所占印制板面积= Sd/Sp不断提高；
封装的高度不断降低；引线节距不断缩小； 引线布置从封装的两侧发展到封装的四周，到封装的底面。
这样使单位封装体积的硅密度和引线密度都大大提高。
51
国际上最近十五年(1999-2014年) IC技术发展路线（与封装有关项）
更高的封装密度：
封装引出端数不断上升：2304→4416×1.92集成度不断上升：1Gb→128Gb ×128功能密度不断提高：
0.27Gb /cm2 －24.5Gb/cm2 ×91 互连密度不断提高：15.5→62(I/O数)/cm2
（PCB上1996→2004年）
52
芯片面积和封装面积比不断提高：
（Sd / Sp）→1
封装厚度不断减小（家电类）：1.0→0.5mm 芯片面积不断增大：（DRAM）
（400→792）mm 2/片×1.98
芯片内工作频率不断提高：1.2GHz→3.6GHz 单芯片电路的耗散功率不断增大：
90W→183W ×2.03
53单芯片封装向多芯片封装的演变
54
硅片封装效率的提高
50 % ～90 %
20% ～80 % 10% ～30% 2% ～7% 封装效率S d /S p DCA / CSP
BGA / CSP
PQFP
DIP
封装形式
1993199019801970年代
55
封装效率的改进
封装效率
封装效率
封装效率
封装效率
=2-7%(1970-)
=10-30%(1980-)
=20-80%(1990-)
=50-90%(1993-)
56
晶体管封装外形也可用于IC封装：
SOT23-6L ,SOT23-8L。最小的8引线封装US8，
内装3个缓冲反相器。其大小为宽×长×高
2.0×
3.1×1.0mm
相当于一粒大米！
57
封装厚度的变化
0.8 ￣ 0.5
1.4 ￣ 1.0
3.6 ￣ 2.0
封装厚度（mm）
UTQFP / UTSOP TQFP / TSOP PQFP / PDIP 封装形式
58
封装厚度比较
PQFP PDIP
TQFP TSOP
UTQFP UTSOP
3.6 - 2.0mm
1.4 - 1.0mm 0.8 - 0.5mm
封装厚度59
除非裸芯片，很难使封装体厚度
tp小于0.5mm。
tp = 上包封体（高于引线拱高）+ 芯片厚度（0.2～0.3 mm）+下包封体（包括芯片焊盘＋芯片粘接层厚度）包封体：防潮、防尘、防辐射等
环境保护，机械保护
60
引线节距缩小的趋势
0.15
～0.050
0.330.631.27
2.54
典型引线节距（mm ）
CSP, DCA
QFP, CSP QFP SDIP, PLCC, BGA DIP, PGA 典型封装
2000
1995199019851980年份
引线节距的发展趋势
61
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
封装与微组装
摘要：近年来，封装与微组装技术进入了超高速发展时期,新的封装和组装形式不断涌现,而其标准化工作已经严重滞后，导致概念上的模糊，这必然会对该技术的发展造成影响。力求将具有电子行业特点的封装与微组装技术的内涵和特点加以诠释,并对其发展提出见解和建议，以促进该技术的发展。 关键字:封装、微组装、发展、BGA、SOP、FC、CSP、MCM、集成电路、系统级封装 正文： 一、电子产品技术概述 第一代电子产品以电子管为核心。四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管。五十年代末期，世界上出现了第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。 随着电子元器件向小型化、复合化、轻量化、多功能、高可靠、长寿命的方向变革，从而相继出现了各种类型的片式电子元器件（SMC/SMD），导致了第四代组装技术即表面组装技术（SMT）的出现，在世界上引发了一场电子组装技术的新革命。在国际上，片式电子元器件应用于电子整机，始于用年代，当时美国ＩＢＭ公司首先把片式电子元器件用于微机。 目前世界上发达国家已广泛采用表面贴装技术，片式元器件已成为电子元器件的主体，其中片式电容、片式电阻、片式电感以及片式敏感元件的需求量约占片式元件的90%，世界上发达国家电子元器件片式化率己高达80%以上，全世界平均亦在40%，而我国仅为约30%，可以预见，加入WTO后,片式元件产业的市场竞争将更趋激烈。实现了批量生产全系列片式电容器、片式电阻器、片式电感器，开始摆脱一代代重复引进的被动局面，并逐步走上自主发展的道路。2001年片式电容器、片式电阻器、片式电感器等片式元件市场低迷,价格普遍下调15%～20%，对国内元件生产企业造成了一定的影响。 二、集成电路与微电子封装技术 集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克·基尔比（基于硅的集成电路）和罗伯特·诺伊思（基于锗的集成电路）。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。
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%。
微电子封装复习题
电子封装是指将具有一定功能的集成电路芯片，放置在一个与之相适应的外壳容器中，为芯片提供一个稳定可靠的工作环境；同时，封装也是芯片各个输出、输入端的向外过渡的连接手段，以及起将器件工作所产生的热量向外扩散的作用，从而形成一个完整的整体，并通过一系列的性能测试、筛选和各种环境、气候、机械的试验，来确保器件的质量，使之具有稳定、正常的功能。 从整个封装结构讲，电子封装包括一级封装、二级封装和三级封装。 芯片在引线框架上固定并与引线框架上的管脚或引脚的连接为一级封装； 管脚或引脚与印刷电路板或卡的连接为二级封装； 印刷电路板或卡组装在系统的母板上并保证封装各组件相对位置的固定、密封、以及与外部环境的隔离等为三级封装。 前工程： 从整块硅圆片入手，经过多次重复的制膜、氧化、扩散，包括照相制版和光刻等工序，制成三极管、集成电路等半导体组件卫电极等，开发材料的电子功能，以实现所要求的元器件特性。 后工程： 从由硅圆片切分好的一个一个的芯片入手，进行装片、固定、键合连接、塑料灌封、引出接线端子、按印检查等工序，完成作为器件、部件的封装体，以确保元器件的可靠性并便于与外电路连接。 ?环保和健康的要求 ?国内外立法的要求 ?全球无铅化的强制要求 1、无铅钎料的熔点较高。 比Sn37Pb提高34~44 oC。高的钎焊温度使固/液界面反应加剧。 2 、无铅钎料中Sn含量较高。 （SnAg中96.5% Sn ，SnPb中63%Sn），因为Pb不参与固/液和固/固界面反应，高Sn含量使固/液、固/固界面反应均加速。 3 小尺寸钎料在大电流密度的作用下会导致电迁移的问题。
(1) 无毒化，无铅钎料中不含有毒、有害及易挥发性的元素 (2) 低熔点，无铅钎料的熔点应尽量接近传统的Sn-Pb 共晶钎料的熔点(183℃)，熔化温度间隔愈小愈好。 (3) 润湿性，无铅钎料的润湿铺展性能应达到Sn-Pb 共晶钎料的润湿性，从而易于形成良好的接头。 (4) 力学性能，无铅钎料应具有良好的力学性能，焊点在微电子连接中一个主要作用是机械连接。 (5) 物理性能，作为微电子器件连接用的无铅钎料，应具有良好的导电性、导热性、延伸率，以免电子组件上的焊点部位因过热而造成损伤，从而提高微电子器件的可靠性。 (6) 成本，从Sn-Pb 钎料向无铅钎料转化，必须把成本的增加控制在最低限度。因此应尽量减少稀有金属和贵重金属的含量，以降低成本。 电子元器件封装集成度的迅速提高，芯片尺寸的不断减小以及功率密度的持续增加，使得电子封装过程中的散热、冷却问题越来越不容忽视。而且，芯片功率密度的分布不均会产生所谓的局部热点，采用传统的散热技术已不能满足现有先进电子封装的热设计、管理与控制需求，它不仅限制了芯片功率的增加，还会因过度冷却而带来不必要的能源浪 。电子封装热管理是指对电子设备的耗热元件以及整机或系统采用合理的冷-~IJl 散热技术和结构设计优化，对其温度进行控制，从而保证电子设备或系统正常、可靠地工作。 热阻 由于热导方程与欧姆定律形式上的相似性，可以用类似于电阻的表达式来定义热阻 式中，?T 是温差，q 为芯片产生的热量。 该式适用于各种热传递形式的计算。 1、 具有极高耐热性 2、 具有极高吸湿性 3、 具有低热膨胀性 4、 具有低介电常数特性 电解铜箔是覆铜板(CCL)及印制电路板(PCB)制造的重要的材料。电解铜箔生产工序简单，主要工序有三道：溶液生箔、表面处理和产品分切。 q T R th ?=
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
晶圆：由普通硅砂熔炼提纯拉制成硅柱后切成的单晶硅薄片 微电子封装技术特点： 1：向高密度及高I/O引脚数发展，引脚由四边引出趋向面阵引出发展 2：向表面组装示封装(SMP)发展,以适应表面贴装（SMT）技术及生产要求 3：向高频率及大功率封装发展 4：从陶瓷封装向塑料封装发展 5：从单芯片封装（SCP）向多芯片封装（MCP）发展 6：从只注重发展IC芯片到先发展封装技术再发展IC芯片技术技术 微电子封装的定义：是指用某种材料座位外壳安防、固定和密封半导体继承电路芯片，并用导体做引脚将芯片上的接点引出外壳 狭义的电子封装技术定义：是指利用膜技术及微细连接技术，将半导体元器件及其他构成要素在框架或基板上布置、固定及连接，引出接线端子，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技术。（最基本的） 广义的电子封装技术定义：是指将半导体和电子元器件所具有的电子的、物理的功能，转变为能适用于设备或系统的形式，并使之为人类社会服务的科学与技术。（功能性的） 微电子封装的功能： 1：提供机械支撑及环境保护； 2：提供电流通路； 3：提供信号的输入和输出通路； 4：提供热通路。 微电子封装的要点： 1：电源分配； 2：信号分配; 3：机械支撑； 4：散热通道； 5：环境保护。 零级封装：是指半导体基片上的集成电路元件、器件、线路；更确切地应该叫未加封装的裸芯片。 一级封装：是指采用合适的材料（金属、陶瓷或塑料）将一个或多个集成电路芯片及它们的组合进行封装，同时在芯片的焊区与封装的外引脚间用引线键合（wire bonding,WB）、载带自动焊（tape automated bonding,TAB）、倒装片键合（flip chip bonding，FCB）三种互联技术连接，使其成为具有实际功能的电子元器件或组件。 二级封装技术：实际上是一种多芯片和多元件的组装，即各种以及封装后的集成电路芯片、微电子产品、以及何种类型元器件一同安装在印刷电路板或其他基板上。
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
微电子笔试(笔试和面试题)有答案
第一部分：基础篇 （该部分共有试题8题,为必答题，每位应聘者按自己对问题的理解去回答，尽可能多回答你所知道的内容。若不清楚就写不清楚）。 1、我们公司的产品是集成电路，请描述一下你对集成电路的认识，列举一些与集成电路相关的内容（如讲清楚模拟、数字、双极型、CMOS、MCU、RISC、CISC、DSP、ASIC、FPGA等的概念）。 数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统。 模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。例如，人对着话筒讲话，话筒输出的音频电信号就是模拟信号，收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号，也是模拟信号。 数字信号，是指在时间上和幅度上离散取值的信号，例如，电报电码信号，按一下电键，产生一个电信号，而产生的电信号是不连续的。这种不连续的电信号，一般叫做电脉冲或脉冲信号，计算机中运行的信号是脉冲信号，但这些脉冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号。在电子技术中，通常又把模拟信号以外的非连续变化的信号，统称为数字信号。 FPGA是英文Field－Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 2、你认为你从事研发工作有哪些特点？ 3、基尔霍夫定理的内容是什么？ 基尔霍夫电流定律:流入一个节点的电流总和等于流出节点的电流总和。 基尔霍夫电压定律:环路电压的总和为零。
欧姆定律: 电阻两端的电压等于电阻阻值和流过电阻的电流的乘积。 4、描述你对集成电路设计流程的认识。 模拟集成电路设计的一般过程： 1.电路设计依据电路功能完成电路的设计。 2.前仿真电路功能的仿真，包括功耗，电流，电压，温度，压摆幅，输入输出特性等参数的仿真。 3.版图设计（Layout）依据所设计的电路画版图。一般使用Cadence软件。 4.后仿真对所画的版图进行仿真，并与前仿真比较，若达不到要求需修改或重新设计版图。 5.后续处理将版图文件生成GDSII文件交予Foundry流片。正向设计与反向设计 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University 自顶向下和自底向上设计 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University Top-Down设计 –Top-Down流程在EDA工具支持下逐步成为 IC主要的设计方法 –从确定电路系统的性能指标开始，自系 统级、寄存器传输级、逻辑级直到物理 级逐级细化并逐级验证其功能和性能 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University Top-Down设计关键技术 . 需要开发系统级模型及建立模型库，这些行 为模型与实现工艺无关，仅用于系统级和RTL 级模拟。
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
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-
微电子工艺技术 复习要点答案(完整版)
第四章晶圆制造 1．CZ法提单晶的工艺流程。说明CZ法和FZ法。比较单晶硅锭CZ、MCZ和FZ三种生长方法的优缺点。 答：1、溶硅2、引晶3、收颈4、放肩5、等径生长6、收晶。CZ法：使用射频或电阻加热线圈，置于慢速转动的石英坩埚内的高纯度电子级硅在1415度融化（需要注意的是熔硅的时间不宜过长）。将一个慢速转动的夹具的单晶硅籽晶棒逐渐降低到熔融的硅中，籽晶表面得就浸在熔融的硅中并开始融化，籽晶的温度略低于硅的熔点。当系统稳定后，将籽晶缓慢拉出，同时熔融的硅也被拉出。使其沿着籽晶晶体的方向凝固。籽晶晶体的旋转和熔化可以改善整个硅锭掺杂物的均匀性。 FZ法：即悬浮区融法。将一条长度50-100cm 的多晶硅棒垂直放在高温炉反应室。加热将多晶硅棒的低端熔化，然后把籽晶溶入已经熔化的区域。熔体将通过熔融硅的表面张力悬浮在籽晶和多晶硅棒之间，然后加热线圈缓慢升高温度将熔融硅的上方部分多晶硅棒开始熔化。此时靠近籽晶晶体一端的熔融的硅开始凝固，形成与籽晶相同的晶体结构。当加热线圈扫描整个多晶硅棒后，便将整个多晶硅棒转变成单晶硅棒。 CZ法优点：①所生长的单晶的直径较大，成本相对较低；②通过热场调整及晶转，坩埚等工艺参数的优化，可以较好的控制电阻率径向均匀性。缺点：石英坩埚内壁被熔融的硅侵蚀及石墨保温加热元件的影响，易引入氧、碳杂质，不易生长高电阻率单晶。 FZ法优点：①可重复生长，提纯单晶，单晶纯度较CZ法高。②无需坩埚、石墨托，污染少③高纯度、高电阻率、低氧、低碳④悬浮区熔法主要用于制造分离式功率元器件所需要的晶圆。缺点：直径不如CZ法，熔体与晶体界面复杂，很难得到无位错晶体，需要高纯度多晶硅棒作为原料，成本高。 MCZ：改进直拉法优点：较少温度波动，减轻溶硅与坩埚作用，降低了缺陷密度，氧含量，提高了电阻分布的均匀性 2．晶圆的制造步骤【填空】 答：1、整形处理：去掉两端，检查电阻确定单晶硅达到合适的掺杂均匀度。 2、切片 3、磨片和倒角 4、刻蚀 5、化学机械抛光 3. 列出单晶硅最常使用的两种晶向。【填空】 答：111和100. 4. 说明外延工艺的目的。说明外延硅淀积的工艺流程。 答：在单晶硅的衬底上生长一层薄的单晶层。 5. 氢离子注入键合SOI晶圆的方法 答：1、对晶圆A清洗并生成一定厚度的SO2层。2、注入一定的H形成富含H的薄膜。3、晶圆A翻转并和晶圆B键合，在热反应中晶圆A的H脱离A和B键合。4、经过CMP和晶圆清洗就形成键合SOI晶圆 6. 列出三种外延硅的原材料，三种外延硅掺杂物【填空】 7、名词解释：CZ法提拉工艺、FZ法工艺、SOI、HOT(混合晶向)、应变硅 答：CZ法：直拉单晶制造法。FZ法：悬浮区融法。SOI：在绝缘层衬底上异质外延硅获得的外延材料。HOT：使用选择性外延技术，可以在晶圆上实现110和100混合晶向材料。应变硅：通过向单晶硅施加应力，硅的晶格原子将会被拉长或者压缩不同与其通常原子的距离。 第五章热处理工艺 1. 列举IC芯片制造过程中热氧化SiO2的用途？
微电子封装技术作业(一)
第一次作业 1 写出下列缩写的英文全称和中文名称 DIP: Double In-line Package, 双列直插式组装 BGA: ball grid array, 球状矩阵排列 QFP: Quad flat Pack, 四方扁平排列 WLP: Wafer Level Package, 晶圆级封装 CSP: Chip Scale Package, 芯片级封装 LGA: Land grid array, 焊盘网格阵列 PLCC: Plastic Leaded Chip Carrier, 塑料芯片载体 SOP: Standard Operation Procedure, 标准操作程序 PGA: pin grid array, 引脚阵列封装 MCM: multiple chip module, 多片模块 SIP: System in a Package, 系统封装 COB: Chip on Board, 板上芯片 DCA: Direct Chip Attach, 芯片直接贴装，同COB MEMS: Micro-electromechanical Systems, 微电子机械系统 2 简述芯片封装实现的四种主要功能，除此之外LED封装功能。 芯片功能 （1）信号分配;(2)电源分配；（3）热耗散：使结温处于控制范围之内；（4）防护：对器件的芯片和互连进行机械、电磁、化学等方面的防护 LED器件 （2）LED器件：光转化、取光和一次配光。 3 微电子封装技术的划分层次和各层次得到的相应封装产品类别。 微电子封装技术的技术层次 第一层次：零级封装-芯片互连级（CLP） 第二层次：一级封装SCM 与MCM（Single/Multi Chip Module） 第三层次：二级封装组装成SubsystemCOB（Chip on Board）和元器件安装在基板上 第三层次：三级微电子封装，电子整机系统构建 相对应的产品如图（1）所示：
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