芯片贴装与芯片互连
第二章 封装工艺流程
封装工艺的基本流程：
硅片减薄 芯片切割 硅片贴装 芯片互连
打码
上焊锡 切筋成形
成型技术即 （塑料封装） 去飞边毛刺
尹小田
硅片的尺寸越来越大，为了方便制 造、测试和运送过程，厚度增加。
硅片减薄 芯片切割 硅片贴装 芯片互连
成型技术即
打码 上焊锡 切筋成形
（塑料封装） 去飞边毛刺
背面减薄技术有： 磨削、研磨、干式抛光(Dry Polishing)、 化学机械抛光(chemical mechanicai polishing,CMP)、 电化学腐蚀(Electrochemical Etching)、 湿法腐蚀(Wet Etching,WE)、 等离子增强化学腐蚀(Plasma-Enhanced Chemical Etching，PECE) 常压等离子腐蚀(Atmosphere Downstream Plasma
尹小田
（4）玻璃胶粘贴法
方法：用高分子材料聚合物玻璃胶进行芯片粘贴。 工艺：先以盖印、网印、点胶的技术把胶原料涂布在基
板的芯片座中，再把芯片置于玻璃胶上粘贴。
1、多用于陶瓷封装中 2、冷却过程谨慎控制降温的速度以免造成应力破 裂
优3、点增：加可热以、得点到传无导空性隙能、，热可稳以定加性金优属良如的：、箔低、结银合应力、 低湿气含量的芯片粘贴；
尹小田
4、芯片互连
硅片减薄 芯片切割 硅片贴装 芯 切筋成形
（塑料封装） 去飞边毛刺
定义：把电子外壳的I/O引线或基板上的金线焊区与芯片的 焊区相连。
涂布合适的厚度和轮廓的芯片焊盘上进行固化。
1、各向同性材料。
不精确会怎样？
2、导电硅橡胶。
3、各向异性导电聚合物。 导电胶的缺点：热稳定性不好、高温时容易劣化和引发导 目电用的胶于导是中高电：有可胶改机靠中善物度填胶气要充的体求银导充的颗热分封粒性泄装或，漏。银增而薄强降片散低，热产因能品此力的都。 可是靠是度导，电因的此。不
毕业论文(设计)：半导体封装技术分析与研究
常州信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告系别：电子与电气工程学院专业：微电子技术班号：微电081 学生姓名：学生学号：设计（论文）题目：半导体封装技术分析与研究指导教师：设计地点：常州信息职业技术学院起迄日期：毕业设计（论文）任务书专业微电子技术班级微电081 姓名程增艳一、课题名称：半导体封装技术分析与研究二、主要技术指标：1．封装的工艺流程；2．封装的技术分类；3．封装的形式、材料、设备；4．封装过程中的缺陷分析；5．封装技术发展及未来的前景。
.三、工作内容和要求：1．查阅相关书籍明确半导体封装的概念、作用及性能；2．认真阅读半导体封装技术的资料了解具体封装工艺流程；3．接着围绕封装所实现的性能、封装的技术要素和层次进行有关知识的搜集；4．根据查找的封装技术知识对其进行详细分类；5．然后深入理解有关封装的书籍资料对封装的质量要求与缺陷作进一步分析；6．完成论文初稿；7．经多次修改，完成论文。
四、主要参考文献：[1]李可为．集成电路芯片封装技术[M] ．北京：电子工业出版社，2007．19-68[2]周良知．微电子器件封装—封装材料与封装技[M] ．北京：化学工业出版社，2006．57-64[3]邱碧秀．微系统封装原理与技术[M] ．北京：电子工业出版社，2006．113-124[4]姜岩峰，张常年译．电子制造技术[M] ．北京：化学工业出版社，2005．102-108学生（签名）年月日指导教师（签名）年月日教研室主任（签名）年月日系主任（签名）年月日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目半导体封装技术分析与研究一、选题的背景和意义：半导体ＩＣ技术将以高速发展的势态呈现在２１世纪。
为了降低生产成本，国际半导体制造商以及封装测试代工企业纷纷将其封装产能转移至中国，从而直接拉动了中国半导体封装产业规模的迅速扩大。
同时，中国芯片制造规模的不断扩大以及巨大且快速成长的终端电子应用市场也极大地推动了中国半导体封装产业的成长。
第二章 封装工艺流程
各种连线技术依IC集成度区分的应用范围
3.1 打线键合技术
打线键合（焊接）技术 打线键合（焊接）技术为集成电路芯片与封装结构之间的电路连线最常被使用的方 法。其方法是将细金属线或金属带按顺序打在芯片与引脚架或封装基板的键合点 （Pad）上而形成电路连接。 超声波键合（Ultrasonic Bonding U/ S Bonding ） 打线键合技术 热压键合（ Thermocompression Bonding T/C ） 热超声波焊接（Thermosonic Bonding T/S Bonding）
焊接粘结法
2.3 导电胶粘贴法
导电胶是大家熟悉的填充银的高分子材料聚合物，是具有良好导热导电性能的环氧 树脂。导电胶粘贴法不要求芯片背面和基板具有金属化层，芯片粘贴后，用导电胶 固化要求的温度时间进行固化，可在洁净的烘箱中完成固化，操作起来简便易行。 因此成为塑料封装常用的芯片粘贴法。以下有三种导电胶 三种导电胶的配方可以提供所需的电 三种导电胶 互连： （1）各向同性材料（ ICA，isotropic conductive adhesive ），它能沿所 有方向导电，代替热敏元件上的焊料，也能用于需要接地的元器件 （2）导电硅橡胶，它能有助于保护器件免受环境的危害，如水、汽，而且 可屏蔽电磁和射频干扰（EMI/RFI） （3）各向异性导电聚合物（ACA，anisotropic conductive adhesive ）， 它只允许电流沿某一方向流动，提供倒装芯片元器件的电连接和消除应变 以上三种类型导电胶都有两个共同点 两个共同点：在接合表面形成化学结合和导电功能。 两个共同点 导电胶填充料是银颗粒或者是银薄片，填充量一般在75%～80%之间，粘贴剂都是导电的。 但是，作为芯片的粘贴剂，添加如此高含量的填充料，其目的是改善粘贴剂的导热性，即 为了散热。因为在塑料封装中，电路运行过程产生的绝大部分热量将通过芯片粘贴剂和框 架散发出去。
集成电路封装和测试复习题答案
一、填空题1、将芯片及其他要素在框架或基板上布置，粘贴固定以及连接，引出接线端子并且通过可塑性绝缘介质灌封固定的过程为狭义封装;在次根基之上，将封装体与装配成完整的系统或者设备，这个过程称之为广义封装。
2、芯片封装所实现的功能有传递电能;传递电路信号;提供散热途径；构造保护与支持。
3、芯片封装工艺的流程为硅片减薄与切割、芯片贴装、芯片互连、成型技术、去飞边毛刺、切筋成形、上焊锡、打码。
4、芯片贴装的主要方法有共晶粘贴法、焊接粘贴法、导电胶粘贴发、玻璃胶粘贴法。
5、金属凸点制作工艺中，多金属分层为黏着层、扩散阻挡层、表层金保护层。
6、成型技术有多种，包括了转移成型技术、喷射成型技术、预成型技术、其中最主要的是转移成型技术。
7、在焊接材料中，形成焊点完成电路电气连接的物质叫做煤斜；；用于去除焊盘外表氧化物，提高可焊性的物质叫做助焊剂；在SMT中常用的可印刷焊接材料叫做锡直。
8、气密性封装主要包括了金属气密性封装、陶瓷气密性封装、玻璃气密性封装。
9、薄膜工艺主要有遮射工艺、蒸发工艺、电镀工艺、光刻工艺。
10、集成电路封装的层次分为四级分别为模块元件（MOdUIe）、⅛路卡工艺（Card）、主电路板（Board）、完整电子产品。
11、在芯片的减薄过程中，主要方法有磨削、研磨、干式抛光、化学机械平坦工艺、电化学腐蚀、湿法腐蚀、等离子增强化学腐蚀等。
12、芯片的互连技术可以分为打线键合技术、载带自动键合技术、倒装芯片键合技术。
13、DBG切割方法进展芯片处理时，首先进展在硅片正面切割一定深度切口再进展反面磨削。
14、膜技术包括了薄膜技术和厚膜技术，制作较厚薄膜时常采用丝网印刷和浆料枯燥烧结的方法O15、芯片的外表组装过程中，焊料的涂覆方法有点涂、丝网印刷、钢模板印刷三种。
16、涂封技术一般包括了顺形涂封和封胶涂封。
二、名词解释1、芯片的引线键合技术（3种）是将细金属线或金属带按顺序打在芯片与引脚架或封装基板的焊垫上而形成电路互连，包括超声波键合、热压键合、热超声波键合。
多芯片封装(MCM)方案(二)
多芯片封装（MCM)方案随着科技的飞速发展，电子产品对高性能、小型化和低成本的需求日益增长。
为了满足这些需求，多芯片封装（MCM）技术应运而生。
本文将详细介绍MCM方案在产业结构改革中的重要性、工作原理、实施步骤、适用范围、创新点、预期效果、收益以及优缺点，并针对下一步改进提出建议。
一、实施背景随着物联网、人工智能和5G等技术的快速发展，电子产品的复杂性和集成度不断提高。
传统的单芯片封装已经无法满足这些需求，因此需要采用多芯片封装技术，将多个芯片集成到一个封装内，以提高性能、减小体积并降低成本。
二、工作原理MCM技术是一种将多个集成电路芯片同时封装在一个封装内的制造过程。
它通过将多个芯片连接到一个共享的基板上，实现芯片之间的互连和通信。
这种技术可以显著提高电子设备的性能和可靠性，同时降低成本和体积。
三、实施计划步骤1.确定封装需求：根据产品需求确定需要封装的芯片数量、类型和封装尺寸。
2.选择合适的基板：根据封装需求选择合适的基板材料和大小，确保基板具有优良的电气性能和热稳定性。
3.芯片贴装：将多个芯片贴装到基板上，确保芯片之间的间距和连接正确。
4.芯片互联：通过金属线或其他互联技术将芯片连接到底层基板上，实现芯片之间的互连和通信。
5.封装保护：对封装体进行保护，防止外界环境对芯片产生不良影响。
6.测试与验证：对封装好的芯片进行测试和验证，确保其性能符合要求。
四、适用范围MCM技术适用于各种需要高性能、小型化和低成本的电子产品，如手机、笔记本电脑、平板电脑、服务器、交换机等。
五、创新要点MCM技术的创新点在于它将多个芯片集成到一个封装内，从而实现高性能、小型化和低成本的目标。
此外，MCM 技术还可以采用先进的互联技术，如无线互联和光互联，进一步提高芯片之间的通信速度和可靠性。
六、预期效果与收益采用MCM技术可以带来以下预期效果和收益：1.提高性能：通过将多个芯片集成到一个封装内，可以显著提高电子设备的性能和可靠性。
封装工艺流程
软质焊料
2.3.3 导第电二胶章粘贴法封装工艺流程
导电胶是银粉与高分子聚合物（环氧树脂） 的混合物。银粉起导电作用，而环氧树脂起 粘接作用导。电胶有三种配方：
（1）各向同性材料，能沿所有方向导电。 （2）导电硅橡胶，能起到使器件与环境隔 绝，防止水、汽对芯片的影响，同时还可 以屏蔽电磁干扰。 （3）各向异性导电聚合物，电流只能在一 个方向流动。在倒装芯片封装中应用较多。 无应力影响。
（3）TAB技术中使用铜线而不使用铝线，从而改善器 件的热耗散性能。
（4）在芯片最终封装前可进行预测试和通电老化。这 样可剔除坏芯片，不使它流入下一道工序，从而节省了 成本，提高了可靠性。
（5）TAB工艺中引线的键合平面低，使器件薄化。
2.4.2 载第带二自动章键合封技术装工艺流程
TAB技术的关键材料
第二章 封装工艺流程
2.2.2减薄工艺
先划片DB后G(d减icin薄g b和efo减re g薄rin划din片g) 在两背种面方磨削法之前，将硅片的
正面切割出一定深度的切口，然后再进行磨削。
DBT(dicing by thinning) 在减薄之前先用机械的或化学 的方法切割出一定深度的切口，然后用磨削方法减薄到一 定厚度后，采用常压等离子腐蚀技术去除掉剩余加工量。。
集成电路封装技术
2.1.1 为第什二么要章学习封封装装工工艺流艺程流程
熟悉封装工艺流程是认识封装技术的前提，是进行封 装设计、制造和优化的基础。
芯片封装和芯片制造不在同一工厂完成 它们可能在同一工厂不同的生产区、或不同的
地区，甚至在不同的国家。许多工厂将生产好 的芯片送到几千公里以外的地方去做封装。芯 片一般在做成集成电路的硅片上进行测试。在 测试中，先将有缺陷的芯片打上记号（打一个 黑色墨点），然后在自动拾片机上分辨出合格 的芯片。
半导体封装互连技术详解
1.引言任何一个电子元件，不论是一个三极管还是一个集成电路（Integrated Circuit, IC），想要使用它，都需要把它连入电路里。
一个三极管，只需要在源极、漏极、栅极引出三根线就可以了，然而对于拥有上百或上千个引脚的超大规模集成电路（Very Large Scale Integration Circuit, VLSI）来说，靠这种类似于手动把连线插到面包板的过程是不可能的。
直接把IC连接到（未经封装的集成电路本体，裸片，Die）电路中也是不可能实现的，因为裸片极容易收到外界的温度、杂质和外力的影响，非常容易遭到破坏而失效。
所以电子封装的主要目的就是提供芯片与其他电子元器件的互连以实现电信号的传输，同时提供保护，以便于将芯片安装在电路系统中。
一般的半导体封装都类似于下面的结构，将裸片安装到某个基板上，裸片的引脚通过内部连接路径与基板相连，通过塑封将内部封装好后，基板再通过封装提供的外部连接路径与外部电路相连，实现内部芯片与外界的连接，就像上面两个图一样，裸Die和封装内部复杂的连接等都埋在里面，封装好后就是对外就是一些规整的引脚了。
不论是多复杂的封装，从黑盒的角度来看其实现的基本功能都是一样的，最简单的就是封装一个分立器件，给出几个引脚；复杂一点想要封装具有多个I/O 接口的IC，以及多个IC一起封装，在封装的发展过程中也发展出了很多封装类型和很多技术，比如扇出技术、扇入技术这些。
这些概念和缩写非常多，尤其是当谈到先进封装（Advanced Packaging）的时候，为了实现高密度集成以及快速信号传输这些需求，不得不在每一个地方都发展一些新的技术，很多情况下会把它们都并入到先进封装技术里来介绍，这有时候会引起一些困惑，这里主要整理一下IC封装里的互连技术。
在IC封装种几种典型的互连技术包括引线键合（Wire Bonding，WB）、载带自动焊（Tape-automated Bonding，TAB）、倒装芯片（Flip Chip，FC）、晶圆级封装（Wafer-Level Packaging，WLP）、以及硅通孔（Through Silicon Via，TSV）。
微电子封装技术第2章 封装工艺流程
2.4芯片贴装
焊接粘贴法工艺是将芯片背面淀积一定厚度的 Au或Ni，同时在焊盘上淀积Au-Pd-Ag和Cu的金属 层。
其优点是热传导好。工艺是将芯片背面淀积一 定厚度的Au或Ni，同时在焊盘上淀积Au-Pd-Ag和 Cu的金属层。这样就可以使用Pb-Sn合金制作的合 金焊料将芯片焊接在焊盘上。焊接温度取决于PbSn合金的具体成分比例。
微电子封装技术
董海青 李荣茂
第2章 封装工艺流程
2.1 流程概述 2.2 芯片减薄 2.3 芯片切割 2.4 芯片贴装 2.5 芯片互连技术 2.6 成形技术 2.7 后续工艺
2.1 流程概述
芯片封装工艺流程一般可以分为两个部分：前 段操作和后段操作。前段操作一般是指用塑料封装 （固封）之前的工艺步骤，后段操作是指成形之后 的工艺步骤。
2.4芯片贴装
导电胶粘贴法不要求芯片背面和基板具有金属 化层，芯片座粘贴后，用导电胶固化要求的温度时 间进行固化，可以在洁净的烘箱中完成固化，操作 起来比较简便易行。
导电胶进行芯片贴装的工艺过程如下：用针筒 或注射器将黏着剂涂布在芯片焊盘上，然后将芯片 精确地放置到焊盘的黏着剂上面。
导电胶粘贴法的缺点是热稳定性不好，容易在 高温时发生劣化及引发黏着剂中有机物气体成分泄 露而降低产品的可靠度，因此不适用于高可靠度要 求的封装。
2.4芯片贴装
玻璃胶粘贴芯片时，先以盖印、网印、点胶等 技术将玻璃胶原料涂布在基板的芯片座上，将IC芯 片放置在玻璃胶上后，再将封装基板加热至玻璃熔 融温度以上即可完成粘贴。
玻璃胶粘贴法的优点是可以得到无空隙、热稳 定性优良、低结合应力与低湿气含量的芯片粘贴； 其缺点是玻璃胶中的有机成分与溶剂必须在热处理 时完全去除，否则对封装结构及其可靠度将有所损 害。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.1 芯片制备
光刻与刻蚀工艺 涂胶
六甲基乙 硅氮烷
2.1 芯片制备
光刻与刻蚀工艺 曝光
2.1 芯片制备
光刻与刻蚀工艺 显影
后烘
显影
2.1 芯片制备
光刻与刻蚀工艺
湿法刻蚀
干法刻蚀
2.1 芯片制备
光刻光刻与刻蚀工艺
离子注入
2.1 芯片制备
光刻与刻蚀工艺
共同点：表面形成化学结合和导电功能。
2.2 芯片贴装
2.2.3 导电胶粘贴法
2.2 芯片贴装
2.2.3 导电胶粘贴法
芯片粘结剂： 环氧树脂；聚酰亚胺；硅氧烷聚酰亚胺。 填充料： 银颗粒或者银薄片（75-80%）
使用考虑因素： 流动性；粘着性；热传导性；电导性；玻璃化转变温度； 吸水性.
2.2 芯片贴装
2.3.1 打线键合技术(WB) 2.3.2 载带自动键合技术(TAB) 2.3.3 倒装芯片键合技术(FCB/C4)
2.3 芯片互连
2.3 芯片互连
2.3.1 打线键合技术(WB)
主要的打线键合技术： .超声波键合；
热压键合； 热超声波键合 楔形接点
球形接点
2.3 芯片互连
2.3.1 打线键合技术(WB)
18英寸（450mm） 13英寸（300mm） 8英寸（200mm）
据国外媒体报道，三大巨头 英特尔 、三星和台积电本周宣布，他们将于2012年 合作开发450mm晶圆的试生产 ；但是要研发450mm晶圆所需的设备，投资可能高达1000
2.1 芯片制备
光刻与刻蚀工艺
临时性地涂覆光刻胶到硅片上； 把设计图形最终转移到硅片上； IC制造中最重要的工艺； 占用40-50%的芯片制造时间； 决定着芯片的最终尺寸.
2.3 芯片互连
2.3.2 载带自动键合技术
2.3.2.1 TAB的关键技术 （1）芯片凸点制作技术
2.1 芯片制备
2.1 芯片制备
矽？晶圆？
1961，菲尔查德在硅晶片上制造的第一个集成电路
2.1 芯片制备
晶圆制备
硅的提纯
2.1 芯片制备
2.1 芯片制备
晶圆制备
硅的提纯
2.1 芯片制备
晶圆制备
晶棒制备 晶体生长技术：区熔法；布里曼生长法；CZ直拉法
优点：工艺成熟，投量量； 适于生长大直径单
劈刀端部形状-1
劈刀端部形状-2
劈刀头部凹槽形状
第一键合点形状
第二键合点
完整的丝球焊键合
键合强度与超声频率的关系
超声楔焊
2.3 芯片互连
2.3.2 载带自动键合技术
2.3 芯片互连
2.3.2 载带自动键合技术
2.3.2.1 TAB的关键技术 2.3.2.2 TAB技术的关键材料 2.3.2.3 TAB的特点
第二章 芯片贴装与芯片互连
概述
概述
芯片封装技术（一级） 硅片减薄 硅片切割 芯片帖装 芯片互连
单晶硅棒
成型技术
打码
上焊锡 切筋成型 去飞边毛刺
封装流程
概述
前段操作 后段操作
塑料封装
前段操作：1000净化级别 净化级别：尘埃最允许数/立方米
第二章 芯片贴装与芯片互连
2.1 芯片制备 2.2 芯片贴装 2.3 芯片互连
缺点：不可避免来自坩埚及 加热棒的污染.
晶棒制备
2.1 芯片制备
2.1 芯片制备
晶圆制备
晶棒制备
晶圆制备
硅棒制备
2. 芯片制备
2.1 芯片制备
晶圆制备
硅棒制备
2.1 芯片制备
晶圆制备
晶圆切片
多线切割机
2.1 芯片制备
晶圆制备
晶圆尺寸
使用0.13微米的制程在 200mm的晶圆上可以生产 大约179个处理器核心， 而使用300mm的晶圆可以 制造大约427个处理器核 心。
频率：20-60kHz； 振幅：20-200μm； 冷焊？？？
2.3 芯片互连
2.3.1 打线键合技术(WB)
2.3 芯片互连
2.3.1 打线键合技术(WB)
2.3 芯片互连
2.3.1 打线键合技术(WB)
打线键合的线材
铝线：铝-1%硅合金；
PCB或封装不能加热
0.5-1%镁的铝线； 的情况之下；
间距小于60 micron.
铝镁硅合金或铝铜合金.
金线： 含5-100ppm 铍
用量超过90%
含30-100ppm 铜 间距大于60micron。
其他线材： 银线，铜线
2.3 芯片互连
2.3.1 打线键合技术(WB)
影响因素： 金铝金属间化合物（AuAl2或Au5Al2)是
主因； 线材、键合点与金属间化合物之间的交互扩散产生的孔
洞； 其他，键合点金属化工艺与封装材料之间的反应，亦可
生成金属间化合物。
2.3 芯片互连
2.3.1 打线键合技术(WB)
键合拉力测试 键合剪切力测试
2.3 芯片互连
• 2.3.1 打线键合技术(WB)
–焊接方法
• 丝球焊 • 超声楔焊
丝球焊
丝球焊工艺
丝球焊设备-自动化设备
丝球焊设备-半自动
2.2 芯片贴装（die mount)
2.2.1 共晶粘贴法 2.2.2 焊接粘贴法 2.2.3 导电胶粘贴法 2.2.4 玻璃胶粘贴法
2.2 芯片贴装
2.2.1 共晶粘贴法
2.2 芯片贴装
2.2.1 共晶粘贴法
润湿性的重要性； 预型片的使用（Au-2%Si合金）；
优点：金-硅共晶焊接机械强度高、热阻小、稳定性 好、可靠性高,高温性能好，不脆化。
2.2.4 玻璃胶粘贴法
类似于银浆粘接技术，主要用于陶瓷封装需 要严格控制烧结温度.
优点：所得芯片封装无空隙、热稳定性优良、低结 合应力以及湿气含量低；
缺点：有机成分与溶剂必须除去，否则危害可靠性。
2.3 芯片互连
芯片焊区
芯片互连
I/O引线
半导体失效约有1/4-1/3是由芯片互连所引起， 因此芯片互连对器件可靠性意义重大！！！
缺点：生产效率低，不适应高速自动化生产。
2.2 芯片贴装
2.2.2 焊接粘贴法
所用材料 硬质焊料：金-硅、金-锡、金锗； （塑变应力高，抗疲劳抗潜变特性好） 软质焊料：铅-锡、铅-锡-铟.
所用气氛：热氮气
工艺优点：热传导性好
2.2 芯片贴装
2.2.3 导电胶粘贴法 三种导电胶： （1）各向同性材料； （2）导电硅橡胶； （3）各向异性导电聚合物。
芯片切割
2.1 芯片制备
DBG法（先划片后减薄）
2.1 芯片制备
芯片切割
2.1 芯片制备
芯片切割
2.2 芯片贴装
芯片贴装（die mount/bonding/attachment)
目的：实现芯片与底座（chip carrier）的连接. 要求： 机械强度 化学性能稳定 导电、导热 热匹配 可操作性