半导体封装形式介绍
摘要：半导体器件有许多封装型式，从DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到CSP再到SIP，技术指标一代比一代先进，这些都是前人根据当时的组装技术和市场需求而研制的。总体说来，它大概有三次重大的革新：第一次是在上世纪80年代从引脚插入式封装到表面贴片封装，极大地提高了印刷电路板上的组装密度；第二次是在上世纪90年代球型矩正封装的出现，它不但满足了市场高引脚的需求，而且大大地改善了半导体器件的性能；晶片级封装、系统封装、芯片级封装是现在第三次革新的产物，其目的就是将封装减到最小。每一种封装都有其独特的地方，即其优点和不足之处，而所用的封装材料，封装设备，封装技术根据其需要而有所不同。驱动半导体封装形式不断发展的动力是其价格和性能。
关键词：半导体；芯片级封装；系统封装；晶片级封装
中图分类号：TN305．94 文献标识码：C 文章编号：1004-4507(2005)05-0014-08
1 半导体器件封装概述
示等部分组成，其中集成电路是用来处理和控制信号，分立器件通常是信号放大，印刷线路板和导线是用来连接信号，整机框架外壳是起支撑和保护作用，显示部分是作为与人沟通的接口。所以说半导体器件是电子产品的主要和重要组成部分，在电子工业有“工业之米"的美称。
我国在上世纪60年代自行研制和生产了第一台计算机，其占用面积大约为100 m2以上，现在的便携式计算机只有书包大小，而将来的计算机可能只与钢笔一样大小或更小。计算机体积的这种迅速缩小而其功能越来越强大就是半导体科技发展的一个很好的佐证，其功劳主要归结于：(1)半导体芯片集成度的大幅度提高和晶圆制造(Wafer fabrication)中光刻精度的提高，使得芯片的功能日益强大而尺寸反而更小；(2)半导体封装技术的提高从而大大地提高了印刷线路板上集成电路的密集度，使得电子产品的体积大幅度地降低。
半导体组装技术(Assembly
展。通常所指的组装(Assembly)可定义为：利用膜技术及微细连接技术将半导体芯片(Chip)
和框架(LeadFrame)或基板(Sulbstrate)或塑料薄片(Film)或印刷线路板中的导体部分连接以便引出接线引脚，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。它具有电路连接，物理支撑和保护，外场屏蔽，应力缓冲，散热，尺寸过度和标准化的作用。从三极管时代的插入式封装以及20世纪80年代的表面贴装式封装，发展到现在的模块封装，系统封装等等，前人已经研究出很多封装形式，每一种新封装形式都有可能要用到新材料，新工艺或新设备。
驱动半导体封装形式不断发展的动力是其价格和性能。电子市场的最终客户可分为3类：家庭用户、工业用户和国家用户。家庭用户最大的特点是价格便宜而性能要求不高；国家用户要求高性能而价格通常是普通用户的几十倍甚至几千倍，主要用在军事和航天等方面；工业用户通常是价格和性能都介于以上两者之间。低价格要求在原有的基础上降低成本，这样材料用得越少越好，一次性产出越大越好。高性能要求产品寿命长，能耐高低温及高湿度等恶劣环境。半导体生产厂家时时刻刻都想方设法降低成本和提高性能，当然也有其它的因素如环保要求和专利问题迫使他们改变封装型式。
2 封装的作用
封装(Package)对于芯片来说是必须的，也是至关重要的。封装也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁和规格通用功能的作用。封装的主要作用有：
(1)物理保护。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降，保护芯片表面以及连接引线等，使相当柔嫩的芯片在电气或热物理等方面免受外力损害及外部环境的影响；同时通过封装使芯片的热膨胀系数与框架或基板的热膨胀系数相匹配，这样就能缓解由于热等外部环境的变化而产生的应力以及由于芯片发热而产生的应力，从而可防止芯片损坏失效。基于散热的要求，封装越薄越好，当芯片功耗大于2W时，在封装上需要增加散热片或热沉片，以增强其散热冷却功能；5～1OW时必须采取强制冷却手段。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。
(2)电气连接。封装的尺寸调整(间距变换)功能可由芯片的极细引线间距，调整到实装基板的尺寸间距，从而便于实装操作。例如从以亚微米(目前已达到0．1 3μm以下)为特征尺寸的芯片，到以10μm为单位的芯片焊点，再到以100μm为单位的外部引脚，最后剑以毫米为单位的印刷电路板，都是通过封装米实现的。封装在这里起着由小到大、由难到易、由复杂到简单的变换作用，从而可使操作费用及材料费用降低，而且能提高工作效率和可靠性，
特别是通过实现布线长度和阻抗配比尽可能地降低连接电阻，寄生电容和电感来保证正确的信号波形和传输速度。
(3)标准规格化。规格通用功能是指封装的尺寸、形状、引脚数量、间距、长度等有标准规格，既便于加工，又便于与印刷电路板相配合，相关的生产线及生产设备都具有通用性。这对于封装用户、电路板厂家、半导体厂家都很方便，而且便于标准化。相比之下，裸芯片实装及倒装目前尚不具备这方面的优势。由于组装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的印刷电路板(PCB)的设计和制造，对于很多集成电路产品而言，组装技术都是非常关键的一环。
3 封装的分类
半导体(包括集成电路和分立器件)其芯片的封装已经历了好几代的变迁，从DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到MCP再到SIP，技术指标一代比一代先进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性提高，使用更加方便等等。封装(Package)可谓种类繁多，而且每一种封装都有其独特的地方，即它的优点和不足之处，当然其所用的封装材料、封装设备、封装技术根据其需要而有所不同。
3．1 根据材料分类
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、金属一陶瓷封装和塑料封装。
3．1．1 金属封装
金属封装始于三极管封装，后慢慢地应用于直插式扁平式封装，基本上乃是金属-玻璃组装工艺。由于该种封装尺寸严格、精度高、金属零件便于大量生产，故其价格低、性能优良、封装工艺容易灵活，被广泛应用于晶体管和混合集成电路如振荡器、放大器、鉴频器、交直流转换器、滤颇器、继电器等等产品上，现在及将来许多微型封装及多芯片模块(MCM)也采用此金属封装。金属封装的种类有光电器件封装包括带光窗型、带透镜型和带光纤型；分妒器件封装包括A型、B型和C型；混合电路封装包括双列直插型和扁平型；特殊器件封装包括矩正型、多层多窗型和无磁材料型。
3．1．2 陶瓷封装
早期的半导体封装多以陶瓷封装为主，伴随着半导体器件的高度集成化和高速化的发展，电子设备的小型化和价格的降低，陶瓷封装部分地被塑料封装代替，但陶瓷封装的许多用途仍具有不可替代的功能，特别是集成电路组件工作频率的提高，信号传送速度的加快和芯片功
耗的增加，需要选择低电阻率的布线导体材料，低介电常数，高导电率的绝缘材料等。陶瓷封装的种类有DIP和SIP；对大规模集成电路封装包括PGA，PLCC，QFP和BGA。
3．1．3 金属一陶瓷封装
它是以传统多层陶瓷工艺为基础，以金属和陶瓷材料为框架而发展起来的。最大特征是高频特性好而噪音低而被用于微波功率器件，如微波毫米波二极管、微波低噪声三极管、微波毫米波功率三极管。正因如此，它对封装体积大的电参数如有线电感、引线电阻、输出电容、特性阻抗等要求苛刻，故其成品率比较低；同时它必须很好地解决多层陶瓷和金属材料的不同膨胀系数问题，这样才能保证其可靠性。金属一陶瓷封装的种类有分立器件封装包括同轴型和带线型；单片微波集成电路(MMIC)封装包括载体型、多层陶瓷型和金属框架一陶瓷绝缘型。
3．1．4 塑料封装
塑料封装由于其成本低廉、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。目前塑料封装在全世界范围内占集成电路市场的95％以上。在消费类电路和器件基本上是塑料封装的天下；在工业类电路中所占的比例也很大，其封装形式种类也是最多。塑料封装的种类有分立器件封装，包括A型和F 型；集成电路封装包括SOP、DIP、QFP和BGA等。
3．2 根据密封性分类
按封装密封性方式可分为气密性封装和树脂封装两类。他们的目的都是将晶体与外部温度、湿度、空气等环境隔绝，起保护和电气绝缘作用；同时还可实现向外散热及缓和应力。其中气密性封装可靠性较高，但价格也高，目前由于封装技术及材料的改进，树脂封占绝对优势，只是在有些特殊领域，尤其是国家级用户中，气密性封装是必不可少的。气密性封装所用到的外壳可以是金属、陶瓷玻璃，而其中气体可以是真空、氮气及惰性气体。
3．3 根据外形、尺寸、结构分类
按封装的外形、尺寸、结构分类可分为引脚插入型、表面贴装型和高级封装。
3．3．1 插入式封装
引脚插入式封装(Through-Hole Mount)。此封装形式有引脚出来，并将引脚直接插入印刷电路板(PWB)中，再由浸锡法进行波峰焊接，以实现电路连接和机械固定。由于引脚直径和间距都不能太细，故印刷电路板上的通孔直径，间距乃至布线都不能太细，而且它只用到印刷
ended)，引脚在两端的封装(Double ended)禾口弓I胜9矩正封装(Pin Grid Array)。
引脚在一端的封装(Single ended)又可分为三极管封装和单列直插式封装(Single In-line Package)。
引脚在两端的封装(Double ended)又可分为双列直插式封装，Z形双列直插式封装和收缩型双列直插式封装等。
双列直插式封装(DIP：Dual In-line Package)。它是20世纪70年代的封装形式，首先是
小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100。DIP封装的芯片有两排引脚，分布于两侧，且成直线平行布置，引脚直径和间距为2．54 mm(100 mil)，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。此封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏管脚。此封装具有以下特点：(1)适合在印刷电路板(PCB)上穿孔焊接，操作方便；(2)芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大；(3)除其外形尺寸及引脚数之外，并无其它特殊要求，但由于引脚直径和间距都不能太细，故：PWB上通孔直径、间距以及布线间距都不能太细，故此种PKG 难以实现高密度封装，且每年都在衰退。
Z形双列直插式封装(ZIP：Zigzag In-line Package)与DIP并无实质上的区别，只是引脚呈Z状排列，其目的是为了增加引脚的数量，而引脚的间距仍为2．54 mm。陶瓷Z形双列直插式封装CZIP(Ceramic Zag-Zag Package)它与ZIP外形一样，只是用陶瓷材料封装。
收缩型双列直插式封装(SKDIP：Shrink Dual In-line Package)形状与DIP相同，但引脚中心距为1．778 mm(70 mil)小于DIP(2．54mm)，引脚数一般不超过100，材料有陶瓷和塑料两种。
引脚矩正封装(Pin Grid Array)。它是在DIP的基础上，为适应高速度，多引脚化(提高组装密度)而出现的。此封装的引脚不是单排或双排，而是在整个平面呈矩正排布，如图1所示。在芯片的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列，与DIP相比，在不增加引脚间距的情况下，可以按近似平方的关系提高引脚数。根据引脚数目的多少，可以围成2～5圈，其引脚的间距为2．54 mm，引脚数量从几十到几百个。PGA 封装具有以下特点：(1)插拔操作更方便，可靠性高；(2)可适应更高的频率；(3)如采用导热性良好的陶瓷基板，还可适应高速度．大功率器件要求；(4)由于此封装具有向外伸出的引脚，一般采用插入式安装而不宜采用表面安装；(5)如用陶瓷基板，价格又相对较高，因此多用于较为特殊的用途。它又分为陈列引脚型和表面贴装型两种。
有机管引脚矩正式封装OPGA(Organic pin grid Array)这种封装的基底使用的是玻璃纤维，类似印刷电路板上的材料。此种封装方式可以降低阻抗和封装成本。OPGA封装拉近了外部电容和处理器内核的距离，可以更好地改善内核供电和过滤电流杂波。
3．3．2 尺寸贴片封装(SOP)
表面贴片封装(Surface Mount)。它是从引脚直插式封装发展而来的，主要优点是降低了PCB 电路板设计的难度，同时它也大大降低了其本身的尺寸。我们需要将引脚插片封装的集成电路插入PCB中，故需要在PCB中根据集成电路的引脚尺寸(FootPrint)做出专对应的小孔，这样就可将集成电路主体部分放置在．PCB板的一面，同时在PCB的另一面将集成电路的引脚焊接到PCB上以形成电路的连接，所以这就消耗了PCB板两面的空间，而对多层的PCB
板而言，需要在设计时在每一层将需要专孔的地方腾出。而表面贴片封装的集成电路只须将它放置在PCB板的一面，并在它的同一面进行焊接，不需要专孔，这样就降低了PCB电路板设计的难度。表面贴片封装的主要优点是降低其本身的尺寸，从而加大了：PCB上IC的密集度。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。表面贴片封装根据引脚所处的位置可分为：Single-ended(引脚在一面)、Dual(引脚在两边)、Quad(引脚在四边)、Bottom(引脚在下面)、BGA(引脚排成矩正结构)及其它。
Single-ended(引脚在一面)：此封装型式的特点是引脚全部在一边，而且引脚的数量通常比较少，如图2所示。它又可分为：导热型(Therinal-enhanced)，象常用的功率三极管，只有三个引脚排成一排，其上面有一个大的散热片；COF(Chip on Film)是将芯片直接联贴在柔性线路板上(现有的用Flip—chip技术)，再经过颦料包封而成，它的特点是轻而且很薄，所以当前被广泛用在液晶显示器(LCD)上以满足LCD分辨率增加的需要。其缺点是Film的价格很贵，其二是贴片机的价格也很贵。
Dual(引脚在两边)，如图3所示。此封装型式的特点是引脚全部在两边，而且引脚的数量不算多。它的封装型式比较多，义可细分为：SOT(Smalloutline
Outline Package)、SOJ(Small 0utline Package J-bent lea(1)、SS()P(Shrink Small
0utline Package)、HSOP(Heat-sink Small Outline Package)及其它。
不断缩小时，其内部使用的半导体器件也必须变小。所以更小的半导体器件使得电子产品能够更小、更轻、更便携，相同尺寸包含的功能更多。对于半导体器件，其价值最好的体现在：PCB占用空间和封装总高度上，优化了这些参数才能在更小的：PCB上更紧凑地布局。SOT 封装既大大降低了高度，又显著减小了PCB占用空间。如SOT883被广泛应用在比较小型的日常消费电器中如手机、照相机和MP3等等。
小尺寸贴片封装(SOP：Small 0utline Package)。荷兰皇家飞利浦公司在上世纪70年代就开发出小尺寸贴片封装SOP，以后逐渐派生出SOJ(J型引脚小外形封装)、TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SS()P(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)及SOT(小外形晶体管)、SOIC(小外形集成电路)等。SOP典型引线间距是1．27 mm，引脚数在几十之内。
薄型小尺寸封装(TSOP：Thin Small Out-Line Package)是在20世纪80年代出现的TSOP
封装，它与SOP的最大区别在于其厚度很薄只有1 mm，是SOJ的1／3；由于外观上轻薄且
内存芯片都是采用此封装方式。TSOP内存封装的外形呈长方形，且封装芯片的周围都有I
／O引脚。在TSOP封装方式中，内存颗粒是通过芯片引脚焊在PCB板上的，焊点和PCB板的接触面积较小，使得芯片向PCB板传热相对困难。而且TSOP封装方式的内存在超过150MHz 后，会有很大的信号干扰和电磁干扰。
J形引脚小尺寸封装SOJ(Small Out-Line J-Leaded Package)。引脚从封装主体两侧引出向下呈J字形，直接粘贴在印刷电路板的表面，通常为塑料制品，多数用于：DRAM和SRAM等内存LSI电路，但绝大部分是DRAM。用SOJ封装的DRAM器件很多都装配在SIMM上。引脚中心距1．27 mm，引肚4数为20-40。
3．3．3 表面贴片QFP封装
四边引脚扁平封装 (QFP：Plastic Quad Flat Pockage)。QFP是由SOP发展而来，其外形呈扁平状，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型，如图4所示。鸟翼形引脚端子的一端由封装本体引出，而另一端沿四边布置在同一平面上。它在印刷电路板(PWB)上不是靠引脚插入PWB的通孔中，所以不必在主板上打孔，而是采用SMT方式即通过焊料等贴附在PWB上，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点，将封装各脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。因此，PWB两面可以形成不同的电路，采用整体回流焊等方式可使两面上搭载的全部元器件一次键合完成，便于自动化操作，实装的可靠性也有保证。这是目前最普遍采用的封装形成。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。
此种封装引脚之间距离很小、管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装型式。其引脚数一般从几十到几百，而且其封装外形尺寸较小、寄生参数减小、适合高频应用；该封装主要适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线。但是由于QFP的引线端子四周边布置，且伸出PKG之外，若引线间距过窄，引线过细，则端子更为柔嫩，难免制造及实装过程中发生变形等。当端子数超过几百个，端了间距等于或小于O．3mm时，要精确地搭载在电路图形上并与其占电路组件一起采用再流焊一次完成实装，难度极大，需要采用专用自动搭载以及高超的技能，致使价格剧增，而且还存在可靠性及成品率方面的问题。采用J字型引线端子的PLCC等可以缓解一些矛盾，但不能从根本上解决QFP的上述问题。由QFP衍生出来的封装型式还有LCCC，PLCC以及TAB等。
此封装的基材有陶瓷、金属和塑料3种。从数量上看，塑料封装占绝大部分。当没有特别表示出材料时，多数情况为塑料QFP。塑料QFP是最普及的多引脚LSI封装。不仅用于微处理器，门陈列等数字逻辑LSI电路，而且也用于VTR信号处理、音响信号处理等模拟LSI电路。引脚中心距有1．0 mm、0．8 mm、O．65 mm、0．5 mm、0．4 mm、0．3 mm等多种规格。0．65 mm中心距规格中最多引脚数为304。通常不根据引脚中心距来划分，而是根据封装本体厚度分为QFP(2．0～3．6mm厚)、小型四边引脚扁平封装LQFP(Low Profile Quad Flat Package，1．4mm厚)和薄型四边引脚扁平封装TQmin Quad Flat．Package，1．0 mm厚)3种。另外，有的LSI厂家把引脚中心距为0．5 mm的QFP专门称为收缩型QFP或SQFP、VQFP。但有的厂家把引脚中心距为0．65mm及0．4 mm的QFP也称为SQFP。在逻辑LSI方面，不少开发品和高可靠品都封装在多层陶瓷QFP里。引脚中心距最小为0．4mm、引脚数最多为348脚的产品也已问世。此外，也有用玻璃密封的陶瓷QFP。QFP封装的缺点是，当引脚中心距小于0．65 mm时，引脚容易弯曲。为了防止引脚变形，现已出现了几种改进的QFP品种。
塑料四边引脚扁平封装(PQFP：Plastic QUad Flat Package)。芯片的四周均有引脚，其引脚数一般都在100以上，而且引脚之间距离很小，管脚也很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装型式。用这种型式封装的芯片必须采用表面安装设备技术(SMT)将芯片边上的引脚与主板焊接起来。PQFP封装适用于SMT表面安装技术在：PCB上安装布线，适合高频使用，它具有操作方便、可靠性高、芯片面积与封装面积比值较小等优点。QFP封装具有的特点：适用于SMT表面安装技术在PCB电路板上安装布线；适合高频使用；操作方便，可靠性高；芯片面积与封装面积之间的比值较小。带引脚的塑料芯片载体(PLCC：Plastic Leaded Chip Carrier)。它与LCC相似，只是引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形，是塑料制品。美国得克萨斯仪器公司首先在64 k位DRAM和256kDRAM中采用，现在已经普及用于逻辑LSI、DLD(或程逻辑器件)等电路。引脚中心距1．27 mm，引脚数从18到84脚。J 形引脚不易变形，比QFP容易操作，但焊接后的外观检查较为困难。它与LCC封装的区别仅在于前者用塑料，后者用陶瓷，但现在已经出现用陶瓷制作的J形引脚封装和用塑料制作的无引脚封装。
无引脚芯片载体(LCC：Leadless Chip Carrier)或四侧无引脚扁平封装(QFN：Quad Flat NonLeaded Package)。指陶瓷基板的4个侧面只有电极接触而无引脚的表面贴装型封装。由于无引脚，贴装占有面积比QFP小，高度比QFP低，它是高速和高频IC用封装。但是，当印刷基板与封装之间产生应力时，在电极接触处就不能得到缓解。因此电极触点难于作到QFP的引脚那样多，一般从14到1OO左右：封装本体厚度为1．O、0．9、0．85和0．8 mm，电极触点中心距1．27 mm；材料有陶瓷和塑料两种，当有LCC标记时基本上都是陶瓷QFN，
塑料QFN是以玻璃环氧树脂印刷基板基材的一种低成本封装，电极触点中心距除1．27 mm 外，还有0．65mm和0．5．mm两种。
3．3．4 表面贴片BGA封装
球型矩正封装(BGA：Ball Grid Array)，见图5。日本西铁城(CitiZell)公司于1987年着手研制塑料球型矩正封装，而后摩托罗拉、康柏等公司也随即加入到开发BGA的行列。其后摩托罗拉率先将球型矩正封装应用于移动电话，同年康柏公司也在工作站、个人计算机上加以应用，接着Intel公司在计算机CPU中开始使用BGA。虽然日本公司首先研发球型矩正封装，但当时日本的一些半导体公司想依靠其高超的操作技能固守QFP不放而对BGA的兴趣不大，而美国公司对：BGA应用领域的扩展，对BGA的发展起到了推波助澜的作用。BGA封装经过十几年的发展已经进入实用化阶段，目前BGA已成为最热门封装。
随着集成电路技术的发展，对其封装要求越来越严格。这是因为封装关系到产品的性能，当IC的频率超过100 MHz时，传统封装方式可能会产生所谓的交调噪声“Cross-Talk Noise”现象，而且当IC的管脚数大于208脚时，传统的封装方式有其困难。因此，除使用QFP封装方式外，现今大多数的高脚数芯片皆转而使用BGA封装。BGA一出现便成为CPU，高引脚数封装的最佳选择。BGA封装的器件绝大多数用于手机、网络及通讯设备、数码相机、微机、笔记本计算机、PAD和各类平板显示器等高档消费市场。
BGA封装的优点有：(1)输入输出引脚数大大增加，而且引脚间距远大于QFP，加上它有与电路图形的自动对准功能，从而提高了组装成品率；(2)虽然它的功耗增加，但能用可控塌陷芯片法焊接，它的电热性能从而得到了改善；对集成度很高和功耗很大的芯片，采用陶瓷基板，并在外壳上安装微型排风扇散热，从而达到电路的稳定可靠工作；(3)封装本体厚度比普通QFP减少1／2以上，重量减轻3／4以上；(4)寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高；(5)组装可用共面焊接，可靠性高。
BGA封装的不足之处：BGA封装仍与QFP、PGA一样，占用基板面积过大；塑料BGA封装的翘曲问题是其主要缺陷，即锡球的共面性问题。共面性的标准是为了减小翘曲，提高BGA封装
的特性，应研究塑料、粘片胶和基板材料，并使这些材料最佳化。同时由于基板的成本高，致使其价格很高。
BGA封装按基板所用材料可分有机材料基板PBGA(Plastic BGA)、陶瓷基板
CBGA(CeramicB-GA)和基板为带状软质的TBGA(TapeBGA)，另外还有倒装芯片的
FCBGA(FilpChipBGA)和中央有方型低陷的芯片区的CDPBGA(Cavity Down PBGA)。PBGA基板：一般为2～4层有机材料构成的多层板，Intel系列CPU中，Pentium II、III、IV处理器均采用这种封装形式。CBGA基板是陶瓷基板，芯片与基板问的电气连接通常采用倒装芯片(Flip Chip)的安装方式，又可称为FCBGA；Intel系列CPU中，Pentium I、II、Pentium Pro 处理器均采用过这种封装形式。TBGA基板为带状软质的1～2层PCB电路板。
小型球型矩正封装Tinv-BGA(Tinv Ball Grid Array)。它与BGA封装的区别在于它减少了芯片的面积，可以看成是超小型的BGA封装，但它与BGA封装比却有三大进步：(1)由于封装本体减小，可以提高印刷电路板的组装密集度；(2)囚为芯片与基板连接的路径更短，减小了电磁干扰的噪音，能适合更高的工作频率；(3)更好的散热性能。
Ball Grid Array)。它是。BGA的改进版，封装本体呈正方形，占用面积更小、连接短、电气性能好、也不易受干扰，所以这种封装会带来更好的散热及超频性能，尤其适合工作于高频状态下的Direct RDRAM，但制造成本极高。
3．3．5 高级封装
晶片级封装CSP(Chip Scale Package)。几年之前以上所有的封装其封装本体面积与芯片面积之比通常都是几倍到几十倍，但近几年来有些公司在BGA、TSOP的基础上加以改进而使得封装本体面积与芯片面积之比减小到接近1的水平，所以就在原来的封装名称下冠以芯片级封装以用来和以前封装的区别。就目前来看，人们对芯片级封装还没有一个统一的定义，有些公司将封装本体面积与芯片面积之比小于2的定为CSP，而有些公司将封装本体面积与芯片面积之比小于1．4或1．2的定为CSP。目前开发应用最为广泛的是FBGA和QFN等，主要用于内存件和逻辑器件。就目前来看CSP的引脚数还不可能太多，从几十到一百以上。这种高密度、小巧、扁薄的封装非常适用于设计小巧的掌上型消费类电子装置，如个人信息工具、手机、摄录一体机、以及数码相机等。
CSP封装具有以下特点：解决了IC裸芯片不能进行交流参数测试和老化筛选的问题；封装面积缩小到BGA的1／4～1／1 0，延迟时间缩小到极短；CSP封装的内存颗粒不仅可以通过PCB板散热还可以从背面散热，且散热效率良好。就封装型式而言，它属于已有封装型式的派生品，因此可直接按照现有封装型式来分为4类：框架封装型式(Lead Frame Type)、硬
质基板封装型式(Rigid Substrate Type)、软质基板封装型式(Flexible Substrate Type)和芯片级封装(Wafer Level Package)。
Chip M0dule)。20世纪80年代初发源于美国，为解决单一晶片封装集成度低和功能不够完善的问题，把多个高集成度、高性能、高可靠性的晶片，在高密度多层互联基板上组成多种多样的电子模块系统，从而出现多晶片模块系统。它是把多块裸露的IC晶片安装在一块多层高密度互连衬底上，并组装在同一个封装中。它和CSP封装一样属于已有封装形式的派生品，是一种先进的封装技术。多芯片模块具有以下特点：封装密度更高，电性能更好，与等效的单芯片封装相比体积更小，是促使电路系统向小型化过渡的最好形式。如果采用传统的单个芯片封装的形式分别焊接在印刷电路板上，则芯片之间布线引起的信号传输延迟就显得非常严重，尤其是在高频电路中，而此封装最大的优点就是缩短芯片之间布线长度，而达到缩短延迟时间，易于实现模块高速化；缩小整机／模块的封装尺寸和重量；系统可靠性大大提高。 WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package)。此封装不同于传统的先切割晶圆，再组装测试的做法，而是先在整片晶圆上进行封装和测试，然后再切割，如图6所示。它有着更明显的优势：首先是工艺工序大大优化，晶圆直接进入封装工序，而传统工艺在封装之前还要对晶圆进行切割、分类；所有集成电路一次封装，刻印工作直接在晶圆上进行，设备测试一次完成，有别于传统组装工艺；生产周期和成本大幅下降，它的生产周期已经缩短到1天半；使芯片所需引脚数减少，提高了集成度；引脚产生的电磁干扰几乎被消除，采用此封装的内存可以支持到800 MHz的频率，最大容量可达1GB，所以它号称是封装的未来主流；它的不足之处是：签片得不到足够的保护。
半导体全制程介绍
《晶圆处理制程介绍》 基本晶圆处理步骤通常是晶圆先经过适当的清洗（Cleaning）之后，送到热炉管 （Furnace）内，在含氧的环境中，以加热氧化（Oxidation）的方式在晶圆的表面 形成一层厚约数百个的二氧化硅层，紧接着厚约1000到2000的氮化硅层 将以化学气相沈积Chemical Vapor Deposition；CVP）的方式沈积（Deposition）在刚刚长成的二氧化硅上，然后整个晶圆将进行微影（Lithography）的制程，先在 晶圆上上一层光阻（Photoresist），再将光罩上的图案移转到光阻上面。接着利用蚀刻（Etching）技术，将部份未被光阻保护的氮化硅层加以除去，留下的就是所需要的线路图部份。接着以磷为离子源（Ion Source），对整片晶圆进行磷原子的植入（Ion Implantation），然后再把光阻剂去除（Photoresist Scrip）。制程进行至此，我们已将构成集成电路所需的晶体管及部份的字符线（Word Lines），依光罩所提供的设计图案，依次的在晶圆上建立完成，接着进行金属化制程（Metallization），制作金属导线，以便将各个晶体管与组件加以连接，而在每一道步骤加工完后都必须进行一些电性、或是物理特性量测，以检验加工结果是否在规格内（Inspection and Measurement）；如此重复步骤制作第一层、第二层．．．的电路部份，以在硅晶圆上制造晶体管等其它电子组件；最后所加工完成的产品会被送到电性测试区作电性量测。 根据上述制程之需要，FAB厂内通常可分为四大区： 1）黄光本区的作用在于利用照相显微缩小的技术，定义出每一层次所需要的电路图，因为采用感光剂易曝光，得在黄色灯光照明区域内工作，所以叫做「黄光区」。 2）蚀刻经过黄光定义出我们所需要的电路图，把不要的部份去除掉，此去除的步骤就> 称之为蚀刻，因为它好像雕刻，一刀一刀的削去不必要不必要的木屑，完成作品，期间又利用酸液来腐蚀的，所 以叫做「蚀刻区」。 3）扩散本区的制造过程都在高温中进行，又称为「高温区」，利用高温给予物质能量而产生运动，因为本区的机台大都为一根根的炉管，所以也有人称为「炉管区」，每一根炉管都有不同的作用。 4）真空
当前有哪些主流的半导体封装形式四种主流封装形式详细介绍
当前有哪些主流的半导体封装形式四种主流封装形式详细介绍半导体封装是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。封装技术是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术。以CPU为例，实际看到的体积和外观并不是真正的CPU内核的大小和面貌，而是CPU内核等元件经过封装后的产品。封装技术对于芯片来说是必须的，也是至关重要的。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB的设计和制造，因此它是至关重要的。 半导体封装过程为来自晶圆前道工艺的晶圆通过划片工艺后被切割为小的晶片，然后将切割好的晶片用胶水贴装到相应的基板架的小岛上，再利用超细的金属导线或者导电性树脂将晶片的接合焊盘连接到基板的相应引脚，并构成所要求的电路;然后再对独立的晶片用塑料外壳加以封装保护，塑封之后还要进行一系列操作，封装完成后进行成品测试，通常经过入检Incoming、测试Test和包装Packing等工序，最后入库出货。 主流的封装形式 一、DIP双列直插式封装： DIP是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏引脚。DIP封装具有以下特点，适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便;芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。Intel系列CPU中8088就采用这种封装形式，缓存(Cache)和早期的内存芯片也是这种封装形式。 二、BGA球栅阵列封装： 随着集成电路技术的发展，对集成电路的封装要求更加严格。这是因为封装技术关系到产品的功能性，当IC的频率超过100MHz时，传统封装方式可能会产生所谓的“CrossTalk”
半导体材料课程教学大纲
半导体材料课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称：半导体材料 所属专业：微电子科学与工程 课程性质：专业限选 学分： 3 （二）课程简介：本课程重点介绍第一代和第二代半导体材料硅、锗、砷化镓等的制备基本原理、制备工艺和材料特性，介绍第三代半导体材料氮化镓、碳化硅及其他半导体材料的性质及制备方法。 目标与任务：使学生掌握主要半导体材料的性质以及制备方法，了解半导体材料最新发展情况、为将来从事半导体材料科学、半导体器件制备等打下基础。 （三）先修课程要求：《固体物理学》、《半导体物理学》、《热力学统计物理》； 本课程中介绍半导体材料性质方面需要《固体物理学》、《半导体物理学》中晶体结构、能带理论等章节作为基础。同时介绍材料生长方面知识时需要《热力学统计物理》中关于自由能等方面的知识。 （四）教材：杨树人《半导体材料》 主要参考书：褚君浩、张玉龙《半导体材料技术》 陆大成《金属有机化合物气相外延基础及应用》 二、课程内容与安排 第一章半导体材料概述 第一节半导体材料发展历程 第二节半导体材料分类 第三节半导体材料制备方法综述 第二章硅和锗的制备 第一节硅和锗的物理化学性质 第二节高纯硅的制备 第三节锗的富集与提纯
第三章区熔提纯 第一节分凝现象与分凝系数 第二节区熔原理 第三节锗的区熔提纯 第四章晶体生长 第一节晶体生长理论基础 第二节熔体的晶体生长 第三节硅、锗单晶生长 第五章硅、锗晶体中的杂质和缺陷 第一节硅、锗晶体中杂质的性质 第二节硅、锗晶体的掺杂 第三节硅、锗单晶的位错 第四节硅单晶中的微缺陷 第六章硅外延生长 第一节硅的气相外延生长 第二节硅外延生长的缺陷及电阻率控制 第三节硅的异质外延 第七章化合物半导体的外延生长 第一节气相外延生长（VPE） 第二节金属有机物化学气相外延生长（MOCVD） 第三节分子束外延生长（MBE） 第四节其他外延生长技术 第八章化合物半导体材料（一）：第二代半导体材料 第一节 GaAs、InP等III-V族化合物半导体材料的特性第二节 GaAs单晶的制备及应用 第三节 GaAs单晶中杂质控制及掺杂 第四节 InP、GaP等的制备及应用 第九章化合物半导体材料（二）：第三代半导体材料 第一节氮化物半导体材料特性及应用 第二节氮化物半导体材料的外延生长 第三节碳化硅材料的特性及应用 第十章其他半导体材料
半导体封装简介(精)
半导体封装简介: 半导体生产流程由晶圆制造、晶圆测试、芯片封装和封装后测试组成。塑封之后，还要进行一系列操作，如后固化（Post Mold Cure）、切筋和成型（Trim&Form）、电镀（Plating）以及打印等工艺。典型的封装工艺流程为：划片装片键合塑封去飞边电镀打印切筋和成型外观检查成品测试包装出货。 各种半导体封装形式的特点和优点: 一、DIP双列直插式封装 DIP(DualIn－line Package)是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP 结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏引脚。 DIP封装具有以下特点： 1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便。 2.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。 Intel系列CPU中8088就采用这种封装形式，缓存(Cache)和早期的内存芯片也是这种封装形式。 二、QFP塑料方型扁平式封装和PFP塑料扁平组件式封装 QFP封装 QFP（Plastic Quad Flat Package）封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在100个以上。用这种形式封装的芯片必须采用SMD（表面安装设备技术）将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。 PFP（Plastic Flat Package）方式封装的芯片与QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是长方形。
半导体封装形式介绍
捷伦电源，赢取iPad2Samtec连接器完整的信号来源每天新产品时刻新体验完整的15A开关模式电源 摘要：半导体器件有许多封装型式，从DIP、SOP QFP PGA BGA到CSP再到SIP，技术 指标一代比一代先进，这些都是前人根据当时的组装技术和市场需求而研制的。总体说来，它大概有三次重大的革新：第一次是在上世纪80年代从引脚插入式封装到表面贴片封装， 极大地提高了印刷电路板上的组装密度；第二次是在上世纪90年代球型矩正封装的出现， 它不但满足了市场高引脚的需求，而且大大地改善了半导体器件的性能；晶片级封装、系统 封装、芯片级封装是现在第三次革新的产物，其目的就是将封装减到最小。每一种封装都有 其独特的地方，即其优点和不足之处，而所用的封装材料，封装设备，封装技术根据其需要 而有所不同。驱动半导体封装形式不断发展的动力是其价格和性能。 关键词：半导体；芯片级封装；系统封装；晶片级封装 中图分类号:TN305. 94文献标识码：C文章编号：1004-4507(2005)05-0014-08 1半导体器件封装概述 电子产品是由半导体器件(集成电路和分立器件)、印刷线路板、导线、整机框架、外壳及显示等部分组成，其中集成电路是用来处理和控制信号，分立器件通常是信号放大，印刷线路 板和导线是用来连接信号，整机框架外壳是起支撑和保护作用，显示部分是作为与人沟通的 接口。所以说半导体器件是电子产品的主要和重要组成部分，在电子工业有“工业之米”的 美称。 我国在上世纪60年代自行研制和生产了第一台计算机，其占用面积大约为100 m2以上，现 在的便携式计算机只有书包大小，而将来的计算机可能只与钢笔一样大小或更小。计算机体 积的这种迅速缩小而其功能越来越强大就是半导体科技发展的一个很好的佐证，其功劳主要 归结于：⑴半导体芯片集成度的大幅度提高和晶圆制造(Wafer fabrication) 中光刻精度的 提高，使得芯片的功能日益强大而尺寸反而更小；(2)半导体封装技术的提高从而大大地提 高了印刷线路板上集成电路的密集度，使得电子产品的体积大幅度地降低。 半导体组装技术(Assembly technology )的提高主要体现在它的圭寸装型式(Package)不断发展。通常所指的组装(Assembly)可定义为：利用膜技术及微细连接技术将半导体芯片(Chip) 和框架(LeadFrame)或基板(Sulbstrate) 或塑料薄片(Film)或印刷线路板中的导体部分连接 以便引出接线引脚，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。它具
半导体集成电路封装技术试题汇总(李可为版)
半导体集成电路封装技术试题汇总 第一章集成电路芯片封装技术 1. (P1)封装概念：狭义：集成电路芯片封装是利用（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，引出接线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体结构的工艺。 广义：将封装体与基板连接固定，装配成完整的系统或电子设备，并确保整个系统综合性能的工程。 2.集成电路封装的目的：在于保护芯片不受或者少受外界环境的影响，并为之提供一个良好的工作条件，以使集成电路具有稳定、正常的功能。 3.芯片封装所实现的功能：①传递电能，②传递电路信号，③提供散热途径，④结构保护与支持。 4．在选择具体的封装形式时主要考虑四种主要设计参数：性能，尺寸，重量，可靠性和成本目标。 5.封装工程的技术的技术层次？ 第一层次，又称为芯片层次的封装，是指把集成电路芯片与封装基板或引脚架之间的粘贴固定电路连线与封装保护的工艺，使之成为易于取放输送，并可与下一层次的组装进行连接的模块元件。第二层次，将数个第一层次完成的封装与其他电子元器件组成一个电子卡的工艺。第三层次，将数个第二层次完成的封装组成的电路卡组合成在一个主电路版上使之成为一个部件或子系统的工艺。第四层次，将数个子系统组装成为一个完整电子厂品的工艺过程。 6.封装的分类？
按照封装中组合集成电路芯片的数目，芯片封装可分为：单芯片封装与多芯片封装两大类，按照密封的材料区分，可分为高分子材料和陶瓷为主的种类，按照器件与电路板互连方式，封装可区分为引脚插入型和表面贴装型两大类。依据引脚分布形态区分，封装元器件有单边引脚，双边引脚，四边引脚，底部引脚四种。常见的单边引脚有单列式封装与交叉引脚式封装，双边引脚元器件有双列式封装小型化封装，四边引脚有四边扁平封装，底部引脚有金属罐式与点阵列式封装。 7.芯片封装所使用的材料有金属陶瓷玻璃高分子 8.集成电路的发展主要表现在以下几个方面？ 1芯片尺寸变得越来越大2工作频率越来越高3发热量日趋增大4引脚越来越多 对封装的要求：1小型化2适应高发热3集成度提高，同时适应大芯片要求4高密度化5适应多引脚6适应高温环境7适应高可靠性 9.有关名词： SIP ：单列式封装 SQP：小型化封装 MCP：金属鑵式封装 DIP：双列式封装 CSP：芯片尺寸封装 QFP：四边扁平封装 PGA：点阵式封装 BGA：球栅阵列式封装 LCCC：无引线陶瓷芯片载体 第二章封装工艺流程 1.封装工艺流程一般可以分为两个部分，用塑料封装之前的工艺步骤成为前段操作，在成型之后的工艺步骤成为后段操作
半导体材料
半导体材料 应用物理1001 20102444 周辉 半导体材料的电阻率界于金属与绝缘材料之间的材料。这种材料在某个温度 范围内随温度升高而增加电荷载流子的浓度，电阻率下降。由化合物构成的半导 体材料，通常是指无机化合物半导体材料。比起元素半导体材料来它的品种更多， 应用面更广。 半导体材料结构特征主要表现在化学键上。因为化合物至少由两个元素构 成，由于它们彼此间的原子结构不同，价电子必然向其中一种元素靠近，而远离 另一种元素，这样在共价键中就有了离子性。这种离子性会影响到材料的熔点、 带隙宽度、迁移率、晶体结构等。 化合物半导体的组成规律一般服从元素周期表排列的法则。对已知的化合物 半导体材料，其组成元素在同一族内垂直变换，其结果是随着元素的金属性增大 而其带隙变小，直到成为导体。反之，随着非金属性增加而其带隙变大，直至成 为绝缘体。 类别按其构成元素的数目可分为二元、三元、四元化合物半导体材料。它 们本身还可按组成元素在元素周期表中的位置分为各族化合物，如Ⅲ—V族，I —Ⅲ—Ⅵ族等。下面介绍二元化合物，其中主要的类别为Ⅲ—v族化合物半导体 材料，Ⅱ—Ⅵ族化合物半导体材料，Ⅳ—Ⅳ族化合物半导体材料。 Ⅳ—Ⅵ族化合物半导体材料。已发现具有半导体性质的有格式，GeSe，GeTe， SnO ，SnS，SnSe，SnTe，Pb0，PbS，PbSe，PbTe，其中PbO，PbS，PbSe，PbTe 2 已获重要用途。
V—Ⅵ族化合物半导体材料。已发现具有半导体性质的有Bi 2O 3 ，Bi 2 S 3 ，Bi 2 Se 3 ， Bi 2Te 3 ，Sb 2 O 3 ，Sb 2 S 3 ，Sb 2 Te 3 、As 2 O 3 ，As 2 S 3 ，其中Bi 2 Te 3 ，Bi 2 Se 3 等已获实际应用。 I—Ⅵ族化合物具有半导体性质的有Cu 2 O，Cu 2 S，Ag 2 S，Ag 2 Se，Ag 2 Te等，其 中Cu 20，Cu 2 S已获应用。 三元化合物种类较多，如I—Ⅲ—Ⅵ、I—v—Ⅵ、Ⅱ—Ⅲ—Ⅵ、Ⅱ—Ⅳ—V 族等。多数具有闪锌矿、纤锌矿或黄铜矿型晶体结构，黄铜矿型结构的三元化合 物多数具有直接禁带。比较重要的三元化合物半导体有CuInSe 2，AgGaSe 2 ， CuGaSe 2，ZnSiP 2 ，CdSiP 2 ，ZnGeP 2 ，CdGaS 4 ，CdlnS 4 ，ZnlnS 4 和磁性半导体。后者 的结构为AB 2X 4 (A—Mn，Co，Fe，Ni；B—Ga，In；X—S，Se)。 四元化合物研究甚少，已知有Cu 2FeSnS 4 ，Cu 2 FeSnSe 4 ，Cu 2 FeGeS 4 等。 应用化合物及其固溶体的品种繁多，性能各异，给应用扩大了选择。在光电子方面，所有的发光二极管、激光二极管都是用化合物半导体制成的，已获工业应用的有GaAs，GaP，GaAlAs，GaAsP，InGaAsP等。用作光敏元件、光探测器、光调制器的有InAsP，CdS，CdSe，CdTe，GaAs等。一些宽禁带半导体(SiC，ZnSe等)、三元化合物具有光电子应用的潜力。GaAs是制作超高速集成电路的最主要的材料。微波器件的制作是使用GaAs，InP，GaAlAs等；红外器件则用GaAs，GaAlAs，CdTe，HgCdTe，PbSnTe等。太阳电池是使用CdS，CdTe，CulnSe2，GaAs，GaAlAs等。最早的实用“半导体”是「电晶体/ 二极体」。 一、在无线电收音机及电视机中，作为“讯号放大器用。 二、近来发展「太阳能」，也用在「光电池」中。 三、半导体可以用来测量温度，测温范围可以达到生产、生活、医疗卫生、科研教学等应用的70%的领域，有较高的准确度和稳定性，分辨率可达0.1℃，甚至达到0.01℃也不是不可能，线性度0.2%，测温范围-100~+300℃，是性价比极高的一种测温元件。 其中在半导体材料中硅材料应用最广,所以一般都用硅材料来集成电路,因为硅是元素半导体。电活性杂质磷和硼在合格半导体和多晶硅中应分别低于
半导体各工艺简介5
Bubbler Wet Thermal Oxidation Techniques
Film Deposition Deposition is the process of depositing films onto a substrate. There are three categories of these films: * POLY * CONDUCTORS * INSULATORS (DIELECTRICS) Poly refers to polycrystalline silicon which is used as a gate material, resistor material, and for capacitor plates. Conductors are usually made of Aluminum although sometimes other metals such as gold are used. Silicides also fall under this category. Insulators refers to materials such as silicon dioxide, silicon nitride, and P-glass (Phosphorous-doped silicon dioxide) which serve as insulation between conducting layers, for diffusion and implantation masks,and for passivation to protect devices from the environment.
半导体制程气体介绍
一、半導體製程氣體介紹: A.Bulk gas: ---GN2 General Nitrogen : 只經過Filter -80℃ ---PN2 Purifier Nitrogen ---PH2 Purifier Hydrgen (以紅色標示) ---PO2 Purifier Oxygen ---He Helium ---Ar Argon ※“P”表示與製程有關 ※台灣三大氣體供應商: 三福化工(與美國Air Products) 亞東氣體(與法國Liquid合作) 聯華氣體(BOC) 中普Praxair B.Process gas : Corrosive gas (腐蝕性氣體) Inert gas (鈍化性氣體) Flammable gas (燃燒性氣體) Toxic gas (毒性氣體) C.General gas : CDA : Compressor DryAir (與製程無關，只有Partical問題)。 ICA : Instrument Compressor Air (儀表用壓縮空氣)。 BCA: Breathinc Compressor Air (呼吸系統用壓縮空氣)。 二、氣體之物理特性: A.氣體分類: 1.不活性氣體: N2、Ar、He、SF6、CO2、CF4 , ….. (惰性氣體) 2.助燃性氣體: O2、Cl2、NF3、N2O ,….. 3.可燃性氣體: H2、PH3、B2H6、SiH2Cl2、NH3、CH4 ,….. 4.自燃性氣體: SiH4、SC2H6 ,….. 5.毒性氣體: PH3、Cl2、AsH3、B2H6、HCl、SiH4、Si2H6、NH3 ,…..
常用芯片封装方式及说明(例图+文字版)
芯片封装方式大全 各种IC封装形式图片 BGA Ball Grid Array EBGA 680L LBGA 160L PBGA 217L Plastic Ball Grid Array SBGA 192L QFP Quad Flat Package TQFP 100L SBGA SC-70 5L SDIP SIP Single Inline Package SO Small Outline Package
TSBGA 680L CLCC CNR Communication and Networking Riser Specification Revision 1.2 CPGA Ceramic Pin Grid Array DIP Dual Inline Package SOJ 32L SOJ SOP EIAJ TYPE II 14L SOT220 SSOP 16L SSOP TO18
DIP-tab Dual Inline Package with Metal Heatsink FBGA FDIP FTO220 Flat Pack HSOP28 ITO220 TO220 TO247 TO264 TO3 TO5 TO52 TO71
ITO3p JL LCC LDCC LGA LQFP PCDIP PGA Plastic Pin Grid Array TO72 TO78 TO8 TO92 TO93 TO99 TSOP Thin Small Outline Package
PLCC 详细规格 P PS LQFP 100L 详细规格 METAL QUAD 100L 详细规格 PQFP 100L 详细规格 QFP Quad Flat Package TSSOP or TSOP II Thin Shrink Outline Package uBGA Micro Ball Grid Array uBGA Micro Ball Grid Array ZIP Zig-Zag Inline Package TEPBGA 288L TEPBGA C-Bend Lead
介绍各种芯片封装形式的特点和优点..
介绍各种芯片封装形式的特点和优点。常见的封装材料有：塑料、陶瓷、玻璃、金属等，现在基本采用塑料封装。按封装形式分：普通双列直插式，普通单列直插式，小型双列扁平，小型四列扁平，圆形金属，体积较大的厚膜电路等。 由于电视、音响、录像集成电路的用途、使用环境、生产历史等原因，使其不但在型号规格上繁杂，而且封装形式也多样。我们经常听说某某芯片采用什么什么的封装方式，比如，我们看见过的电板，存在着各种各样不同处理芯片，那么，它们又是是采用何种封装形式呢？并且这些封装形式又有什么样的技术特点以及优越性呢？那么就请看看下面的这篇文章，将为你介绍各种芯片封装形式的特点和优点。 1) 概述 常见的封装材料有：塑料、陶瓷、玻璃、金属等，现在基本采用塑料封装。 按封装形式分：普通双列直插式，普通单列直插式，小型双列扁平，小型四列扁平，圆形金属，体积较大的厚膜电路等。 按封装体积大小排列分：最大为厚膜电路，其次分别为双列直插式，单列直插式，金属封装、双列扁平、四列扁平为最小。 两引脚之间的间距分：普通标准型塑料封装，双列、单列直插式一般多为2.54±0.25 mm，其次有2mm（多见于单列直插式）、1.778±0.25mm（多见于缩型双列直插式）、1.5±0.25mm，或1.27±0.25mm(多见于单列附散热片或单列V 型)、1.27±0.25mm(多见于双列扁平封装)、1±0.15mm(多见于双列或四列扁平封装)、0.8±0.05～0.15mm(多见于四列扁平封装)、0.65±0.03mm(多见于四列扁平封装)。 双列直插式两列引脚之间的宽度分：一般有7.4～7.62mm、10.16mm、12.7mm、1 5.24mm等数种。 双列扁平封装两列之间的宽度分（包括引线长度：一般有6～6.5±mm、7.6mm、10.5～10.65mm等。 四列扁平封装40引脚以上的长×宽一般有：10×10mm(不计引线长度)、13.6×1 3.6±0.4mm(包括引线长度)、20.6×20.6±0.4mm(包括引线长度)、8.45×8.45±0.5mm(不计引线长度)、14×14±0.15mm（不计引线长度）等。 2）DIP双列直插式封装 DIP(DualIn－line Package)是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏引脚。 DIP封装具有以下特点： 1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便。 2.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。 Intel系列CPU中8088就采用这种封装形式，缓存(Cache)和早期的内存芯片也是这种封装形式。 3）QFP塑料方型扁平式封装和PFP塑料扁平组件式封装 QFP（Plastic Quad Flat Package）封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在
半导体材料有哪些
半导体材料有哪些 半导体材料有哪些 半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物（砷化镓、磷化镓等）、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物（硫化镉、硫化锌等）、氧化物（锰、铬、铁、铜的氧化物），以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。 半导体的分类，按照其制造技术可以分为：集成电路器件，分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类，一般来说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类，虽然不常用，但还是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其规模进行分类的方法。此外，还有按照其所处理的信号，可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。 延伸 半导体材料是什么？ 半导体材料（semiconductor material）是一类具有半导体性能（导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围内）、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。 自然界的物质、材料按导电能力大小可分为导体、半导体和绝缘体三大类。半导体的电阻率在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围（上限按谢嘉奎《电子线路》取值，还有取其1/10或10倍的；因角标不可用，暂用当前描述）。在一般情况下，半导体电导率随温度的升高而升高，这与金属导体恰好相反。 凡具有上述两种特征的材料都可归入半导体材料的范围。反映半导体半导体材料内在基本性质的却是各种外界因素如光、热、磁、电等作用于半导体而引起的物理效应和现象，这些可统称为半导体材料的半导体性质。构成固态电子器件的基体材料绝大多数是半导体，正是这些半导体材料的各种半导体性质赋予各种不同类型半导体器件以不同的功能和特性。 半导体的基本化学特征在于原子间存在饱和的共价键。作为共价键特征的典型是在晶格结构上表现为四面体结构，所以典型的半导体材料具有金刚石或闪锌矿（ZnS）的结构。由于地球的矿藏多半是化合物，所以最早得到利用的半导体材料都是化合物，例如方铅矿
半导体封装前沿技术
最新封装技术与发展 芯片制作流程 封装大致经过了如下发展进程： 结构方面：DIP 封装(70 年代)->SMT 工艺(80 年代LCCC/PLCC/SOP/QFP)->BGA 封装(90 年代)->面向未来的工艺(CSP/MCM) 材料方面：金属、陶瓷－>陶瓷、塑料－>塑料； 引脚形状：长引线直插－>短引线或无引线贴装－>球状凸点； 装配方式：通孔插装－>表面组装－>直接安装 封装技术各种类型 一．TO 晶体管外形封装 TO （Transistor Out-line）的中文意思是“晶体管外形”。这是早期的封装规格，例如TO-92，TO-92L，TO-220，TO-252 等等都是插入式封装设计。近年来表面贴装市场需求量增大，TO 封装也进展到表面贴装式封装。 TO252 和TO263 就是表面贴装封装。其中TO-252 又称之为D-PAK，TO-263 又称之为D2PAK。D-PAK 封装的MOSFET 有3 个电极，栅极（G）、漏极（D）、源极（S）。其中漏极（D）的引脚被剪断不用，而是使用背面的散热板作漏极（D），直接焊接在PCB 上，一方面用于输出大电流，一方面通过PCB 散热。所以PCB 的D-PAK 焊盘有三处，漏极（D）焊盘较大。
二．DIP 双列直插式封装 DIP(DualIn－line Package)是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100 个。封装材料有塑料和陶瓷两种。采用DIP 封装的CPU 芯片有两排引脚，使用时，需要插入到具有DIP 结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP 封装结构形式有：多层陶瓷双列直插式DIP，单层陶瓷双列直插式DIP，引线框架式DIP （含玻璃陶瓷封接式，塑料包封结构式，陶瓷低熔玻璃封装式）等。 DIP 封装具有以下特点： 1.适合在PCB (印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便。 2. 比TO 型封装易于对PCB 布线。 3.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。以采用40 根I/O 引脚塑料双列直插式封装(PDIP)的CPU 为例，其芯片面积/封装面积=(3×3)/(15.24×50)=1:86，离1 相差很远。（PS:衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近1 越好。如果封装尺寸远比芯片大，说明封装效率很低，占去了很多有效安装面积。） 用途：DIP 是最普及的插装型封装，应用范围包括标准逻辑IC，存贮器LSI，微机电路等。Intel 公司早期CPU，如8086、80286 就采用这种封装形式，缓存(Cache )和早期的内存芯片也是这种封装形式。 三．QFP 方型扁平式封装 QFP(Plastic Quad Flat Pockage)技术实现的CPU 芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数一般都在100 以上。基材有陶瓷、金属和塑料三种。引脚中心距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm 等多种规格。 其特点是： 1.用SMT 表面安装技术在PCB 上安装布线。 2.封装外形尺寸小，寄生参数减小，适合高频应用。以0.5mm 焊区中心距、208 根I/O 引脚QFP 封装的CPU 为例，如果外形尺寸为28mm×28mm，芯片尺寸为10mm×10mm，则芯片面积/封装面积=(10×10)/(28×28)=1:7.8，由此可见QFP 封装比DIP 封装的尺寸大大减小。 3.封装CPU 操作方便、可靠性高。 QFP 的缺点是：当引脚中心距小于0.65mm 时，引脚容易弯曲。为了防止引脚变形，现已出现了几种改进的QFP 品种。如封装的四个角带有树指缓冲垫的BQFP(见右图)；带树脂保护环覆盖引脚前端的GQFP；在封装本体里设置测试凸点、放在防止引脚变形的专用夹具里就可进行测试的TPQFP 。 用途：QFP 不仅用于微处理器（Intel 公司的80386 处理器就采用塑料四边引出扁平封装），门陈列等数字逻辑LSI 电路，而且也用于VTR 信号处理、音响信号处理等模拟LSI 电路。四．SOP 小尺寸封装 SOP 器件又称为SOIC(Small Outline Integrated Circuit)，是DIP 的缩小形式，引线中心距为1.27mm，材料有塑料和陶瓷两种。SOP 也叫SOL 和DFP。SOP 封装标准有SOP-8、SOP-16、SOP-20、SOP-28 等等，SOP 后面的数字表示引脚数，业界往往把“P”省略，叫SO （Small Out-Line ）。还派生出SOJ （J 型引脚小外形封装）、TSOP （薄小外形封装）、VSOP （甚小外形封装）、SSOP （缩小型SOP ）、TSSOP （薄的缩小型SOP ）及SOT （小外形晶
新型半导体材料GaN简介
新型半导体材料GaN GaN的发展背景 GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SIC、金刚石等半导体材料一起，被誉为是继第一代Ge、Si半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。 在宽禁带半导体材料中，氮化镓由于受到缺乏合适的单晶衬底材料、位错密度大等问题的困扰，发展较为缓慢，但进入90年代后，随着材料生长和器件工艺水平的不断发展，GaN半导体及器件的发展十分迅速，目前已经成为宽禁带半导体材料中耀眼的新星。 GaN的特性 具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。 GaN是极稳定的化合物，又是坚硬的高熔点材料，熔点约为1700℃，GaN 具有高的电离度，在Ⅲ—Ⅴ族化合物中是最高的（0.5或0.43）。在大气压力下，GaN晶体一般是六方纤锌矿结构。它在一个元胞中有4个原子，原子体积大约为GaAs的一半。因为其硬度高，又是一种良好的涂层保护材料。在室温下，GaN 不溶于水、酸和碱，而在热的碱溶液中以非常缓慢的速度溶解。NaOH、H2SO4和H3PO4能较快地腐蚀质量差的GaN，可用于这些质量不高的GaN晶体的缺陷检测。GaN在HCL或H2气下，在高温下呈现不稳定特性，而在N2气下最为稳定。GaN的电学特性是影响器件的主要因素。未有意掺杂的GaN在各种情况下都呈n 型,最好的样品的电子浓度约为4×1016/cm3。一般情况下所制备的P型样品，都是高补偿的。 很多研究小组都从事过这方面的研究工作，其中中村报道了GaN最高迁移率数据在室温和液氮温度下分别为μn=600cm2/v·s和μn=1500cm2/v·s，相应的载流子浓度为n=4×1016/cm3和n=8×1015/cm3。未掺杂载流子浓度可控制在
半导体全制程介绍
半导体全制程介绍 《晶圆处理制程介绍》 基本晶圆处理步骤通常是晶圆先经过适当的清洗 （Cleaning）之后，送到热炉管（Furnace）内，在含氧的 环境中，以加热氧化（Oxidation）的方式在晶圆的表面形 成一层厚约数百个的二氧化硅层，紧接着厚约1000到 2000的氮化硅层将以化学气相沈积Chemical Vapor Deposition；CVP）的方式沈积（Deposition）在刚刚长成的二氧化硅上，然后整个晶圆将进行微影（Lithography）的制程，先在晶圆上上一层光阻（Photoresist），再将光罩上的图案移转到光阻上面。接着利用蚀刻（Etching）技术，将部份未被光阻保护的氮化硅层加以除去，留下的就是所需要的线路图部份。接着以磷为离子源（Ion Source），对整片晶圆进行磷原子的植入（Ion Implantation），然后再把光阻剂去除（Photoresist Scrip）。制程进行至此，我们已将构成集成电路所需的晶体管及部份的字符线（Word Lines），依光罩所提供的设计图案，依次的在晶圆上建立完成，接着进行金属化制程（Metallization），制作金属导线，以便将各个晶体管与组件加以连接，而在每一道步骤加工完后都必须进行一些电性、或是物理特性量测，以检验加工结果是否在规格内（Inspection and Measurement）；如此重复步骤制作第一层、第二层的电路部份，以在硅晶圆上制造晶体管等其它电子组件；最后所加工完成的产品会被送到电性测试区作电性量测。 根据上述制程之需要，FAB厂内通常可分为四大区： 1）黄光本区的作用在于利用照相显微缩小的技术，定义出每一层次所需要的电路图，因为采用感光剂易曝光，得在黄色灯光照明区域内工作，所以叫做「黄光区」。
半导体材料介绍论文
半导体材料介绍 摘要：本文主要介绍半导体材料的特征、分类、制备工艺以及半导体材料的一些参数。 半导体在我们的日常生活中应用很广泛，半导体材料的一些结构和参数决定了 它的特性。以二氧化钛为例，它就是一种半导体材料，其结构和性能决定了它 在降解有机污染物方面的应用，人们现在研究了有关它的性质，并将进一步研 究提高它的光催化效果。 关键词：半导体材料导电能力载流子电阻率电子空穴 正文： 半导体材料是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料，其电导率在10（U-3）～10（U-9）欧姆/厘米范围内。 半导体材料可按化学组成来分，再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。 制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求，包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。 半导体材料虽然种类繁多但有一些固有的特性，称为半导体材料的特性参数。这些特性参数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别，而且更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下特性上的量的差别。常用的半导体材料的特性参数有：禁带宽度、电阻率、载流子迁移率(载流子即半导体中参加导电的电子和空穴)、非平衡载流子寿命、位错密度。禁带宽度由半导体的电子态、原子组态决定，反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用（如光或电场）下内部的载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。位错是晶体中最常见的一类晶体缺陷。位错密度可以用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度。当然，对于非晶态半导体是没有这一反映晶格完整性的特性参数的。 半导体材料的特性参数对于材料应用甚为重要。因为不同的特性决定不同的用途。晶体管对材料特性的要求：根据晶体管的工作原理，要求材料有较大的非平衡载流子寿命和载流子迁移率。用载流子迁移率大的材料制成的晶体管可以工作于更高的频率（有较好的频率响应）。晶体缺陷会影响晶体管的特性甚至使其失效。晶体管的工作温度高温限决定于禁带宽度的大小。禁带
半导体封装形式介绍
摘要：半导体器件有许多封装型式，从DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到CSP再到SIP，技术指标一代比一代先进，这些都是前人根据当时的组装技术和市场需求而研制的。总体说来，它大概有三次重大的革新：第一次是在上世纪80年代从引脚插入式封装到表面贴片封装，极大地提高了印刷电路板上的组装密度；第二次是在上世纪90年代球型矩正封装的出现，它不但满足了市场高引脚的需求，而且大大地改善了半导体器件的性能；晶片级封装、系统封装、芯片级封装是现在第三次革新的产物，其目的就是将封装减到最小。每一种封装都有其独特的地方，即其优点和不足之处，而所用的封装材料，封装设备，封装技术根据其需要而有所不同。驱动半导体封装形式不断发展的动力是其价格和性能。 关键词：半导体；芯片级封装；系统封装；晶片级封装 中图分类号：TN305．94 文献标识码：C 文章编号：1004-4507(2005)05-0014-08 1 半导体器件封装概述 示等部分组成，其中集成电路是用来处理和控制信号，分立器件通常是信号放大，印刷线路板和导线是用来连接信号，整机框架外壳是起支撑和保护作用，显示部分是作为与人沟通的接口。所以说半导体器件是电子产品的主要和重要组成部分，在电子工业有“工业之米"的美称。 我国在上世纪60年代自行研制和生产了第一台计算机，其占用面积大约为100 m2以上，现在的便携式计算机只有书包大小，而将来的计算机可能只与钢笔一样大小或更小。计算机体积的这种迅速缩小而其功能越来越强大就是半导体科技发展的一个很好的佐证，其功劳主要归结于：(1)半导体芯片集成度的大幅度提高和晶圆制造(Wafer fabrication)中光刻精度的提高，使得芯片的功能日益强大而尺寸反而更小；(2)半导体封装技术的提高从而大大地提高了印刷线路板上集成电路的密集度，使得电子产品的体积大幅度地降低。 半导体组装技术(Assembly 展。通常所指的组装(Assembly)可定义为：利用膜技术及微细连接技术将半导体芯片(Chip)
半导体材料专题介绍
深圳大学考试答题纸 (以论文、报告等形式考核专用) 二○～二○学年度第学期 课程编号课程名称主讲教师评分学号姓名专业年级 题目：
目录 摘要 (4) 1.ZnO的发展历史与基本性质 (5) ZnO的发展历史 (5) ZnO的基本性质 (5) ZnO的晶体结构 (5) ZnO的物理化学性质 (6) ZnO的其他性质 (7) 紫外受激发射特性 (7) 透明导体特性 (8) 气敏性 (8) 压敏特性 (8) P-N结特性 (9) 压电特性 (9) 2.ZnO的原料的获取与提纯 (10) 原料的获取 (10) 原料的提纯 (11) 直接法（美国法） (11) 间接法（法国法） (11) 化学湿法 (12) 3.ZnO的单晶的制备 (13) 水热法 (13) 化学气相输运法 (14) 4.ZnO的薄膜的制备 (16) 脉冲激光沉积法PLD (16) 金属有机物气相外延法MOCVD (17) 喷雾热解法 (17) 磁控溅射法 (18)
溶胶-凝胶法Sol-gel (19) 5.ZnO的应用与前景 (21) 的应用方向 (21) 短波长发光材料 (21) 氮化镓薄膜的缓冲层 (22) 集成光学 (22) 电声器件与声光器件 (22) 传感器和高效率器件 (22) ZnO的问题与挑战 (23) ZnO的前景 (24) 谢辞 (25) 参考文献 (26)
摘要 氧化锌(ZnO)是一种具有广泛用途的新型第三代II-VI族多功能半导体材料，拥有着许多诸如宽禁带，激子结合能大，高化学稳定性和耐高温性等等优良性质，制备出来的ZnO单晶和薄膜在发光器件，透明电极，压敏电阻等等领域有着诸多的应用，在未来有着光明的应用前景，引起了社会各界的广泛关注。 本论文着重介绍了氧化锌半导体材料的材料来源，晶体结构，物理化学性质，单晶与薄膜的制备，具体在各个领域应用与发展和目前制备薄膜以及应用于市场所遇到的难题。 关键词：氧化锌，材料来源，晶体结构，物理化学性质，单晶，薄膜，应用，难题。