电子科学与技术-微电子封装技术-芯片互连——第二讲
芯片封装与焊接技术-2
DIP
SIP
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芯片封装形式
SOT （Small Outline Transistor:小外型晶体管）
推测产品功能 器件名称
MAX 232 A C P E +
MAX-->Maxim 公司名， 232-->232接口芯片，A-->A 档 C-->民用级，P-->DIP 封装，E-->16脚，+ -->无铅产品
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芯片命名规则
芯片型号含义
不同芯片厂商和系列，含义不同，具体依据产品datasheet 主要厂商芯片丝印命名规则说明
1
27
B9
AB
注意：字母序列中没有I\O\S
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芯片引脚方向识别
无引脚标示
无方向区分
圆形金属封装，从识别标记开始+顺时针方向
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芯片引脚方向识别
晶体管识别方法
二极管识别方法
- 肉眼识别法 （色环、金属探针等）
负极 正极
INTERSIL
XXX XXXX X X X X
1
2-->器件型号
3-->电性能选择 4-->温度范围：A、B、I、M 5-->封装形式：A~Q 6-->管脚数量：A、B、Q等
2
3 4 5 6
1-->前缀：器件类型（线性电路\存储器\模拟开关等）
集成电路芯片封装技术培训课程(ppt-35页)全
微电子技术发展对封装的要求
四、高密度化和高引脚数
高密度和高I/O数造成单边引脚间距缩短、封装难
度加大：焊接时产生短路、引脚稳定性差
解决途径：
采用BGA技术和TCP（载带）技术
成本高、难以进行外观检查等。
微电子技术发展对封装的要求
五、适应恶劣环境
密封材料分解造成IC芯片键合结合处开裂、断路
解决办法：寻找密封替代材料
Ceramic
Ceramic or
Thin Film on Ceramic
Thin Film on PWB
PWB-D
•Integration to
BEOL
•Integration in
Package level
PWB-Microation at
System level
1、电源分配：传递电能-配给合理、减少电压损耗
2、信号分配：减少信号延迟和串扰、缩短传递线路
3、提供散热途径：散热材料与散热方式选择
4、机械支撑：结构保护与支持
5、环境保护：抵抗外界恶劣环境（例：军工产品）
确定封装要求的影响因素
成本
外形与结构
产品可靠性
性能
类比：人体器官的构成与实现
微电子封装技术的技术层次
芯片，但两类芯片的可靠性和成本不同。
封装材料
芯片封装所采用的材料主要包括金属、陶瓷、
高分子聚合物材料等。
问题：如何进行材料选择？
依据材料的电热性质、热-机械可靠性、技术和
工艺成熟度、材料成本和供应等因素。
表1.2-表1.4
封装材料性能参数
介电系数：表征材料绝缘程度的比例常数，相对值，通常介
电系数大于1的材料通常认为是绝缘材料。
微电子封装必备答案
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、点胶第二章芯片互连技术1、芯片互连的方法主要分为哪几类？各有什么特点？（P13页）答：（1）引线键合（WB）特点：焊接灵活方便，焊点强度高，通常能满足70um以上芯片悍区尺寸和节距的焊接需要。
微电子封装课程导论
神经 神 大脑 情报收集 信息储存 信息处理 信息指令 网络
耳—听觉 眼—视觉 嘴—味觉 鼻—嗅觉 皮肤—触觉
血液系统（与动物类似）
血管网络 心脏
血管网络
营养输送 供热散热 垃圾处理
构成人类社会的两大系统
高度发达
信息 信息 网络
人类社会 工人 农民 知识分子 学生 商人 军队
印刷板上组装 仪器设备组装
仪器设备内互连 1000微米
微电子制造前道工程——芯片的制造
微电子制造后道工程——芯片的封装
印刷线路板上的组装
表 面 贴 装 法 引 脚 插 入 法
QFP/BGA等
焊浆印刷
贴 装
再流焊
电路基板
再流条件 235+-5℃,10sec
DIP等
插 装
波峰焊
完成后
电路基板 焊料环流 液态焊锡温度 約240℃
信息化的重要性
人体
血液循环系统： 能量供给、供热散热 营养供给、废物排放 神经网络系统 控制肌肉活动 协调组织器官 接受外来情报 测知环境变化
人体中的两大系统
执行器官 嘴—吃喝、表达 鼻—呼吸 手—动作 脚—动作
神经系统（高度发达）
神经 神 网络
感知器官
200 150 100 50 0 1990 1995
信息产业
汽车工业 钢铁工业
2000
2005
信息产业构成
信息产业
信息的处理与应用 信息的载体与传输
因特网 银行管理 电子商务 等等
计算机 手机 电视机 等等
应用软件 设计
集成电路封装和可靠性Chapter2-1-芯片互连技术【半导体封装测试】
UESTC-Ning Ning1Chapter 2Chip Level Interconnection宁宁芯片互连技术集成电路封装测试与可靠性UESTC-Ning Ning2Wafer InWafer Grinding (WG 研磨)Wafer Saw (WS 切割)Die Attach (DA 黏晶)Epoxy Curing (EC 银胶烘烤)Wire Bond (WB 引线键合)Die Coating (DC 晶粒封胶/涂覆)Molding (MD 塑封)Post Mold Cure (PMC 模塑后烘烤)Dejunk/Trim (DT 去胶去纬)Solder Plating (SP 锡铅电镀)Top Mark (TM 正面印码)Forming/Singular (FS 去框/成型)Lead Scan (LS 检测)Packing (PK 包装)典型的IC 封装工艺流程集成电路封装测试与可靠性UESTC-Ning Ning3⏹电子级硅所含的硅的纯度很高，可达99.9999 99999 %⏹中德电子材料公司制作的晶棒(长度达一公尺，重量超过一百公斤)UESTC-Ning Ning4Wafer Back Grinding⏹PurposeThe wafer backgrind process reduces the thickness of the wafer produced by silicon fabrication (FAB) plant. The wash station integrated into the same machine is used to wash away debris left over from the grinding process.⏹Process Methods:1) Coarse grinding by mechanical.(粗磨)2) Fine polishing by mechanical or plasma etching. (细磨抛光)UESTC-Ning Ning5旋转及振荡轴在旋转平盘上之晶圆下压力工作台仅在指示有晶圆期间才旋转Method:The wafer is first mounted on a backgrind tape and is then loaded to the backgrind machine coarse wheel . As the coarse grinding is completed, the wafer is transferred to a fine wheel for polishing .。
微电子封装技术讲义06.07[1]
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二、集成电路(IC)
集成电路: 半导体晶片经过平面工艺加工制造成
元件、器件和互连线、并集成在基片表面、 内部或之上的微小型化电路或系统。
通常所说的“芯片”是指封装好的集 成电路。 如果不能生产芯片， 就好像我 们盖房子的水平已经不错了,但是，盖房子 所用的砖瓦还不能生产一样，要命的是， 这个“砖瓦”还很贵。一般来说，“芯片” 成本最能影响电子产品整机的成本。
5、环境保护：半导体器件和电路的许多参数， 以及器件的稳定性、可靠性都直接与半导体表面的状 态密切相关。半导体器件和电路制造过程中的许多工 艺措施也是针对半导体表面问题的。半导体芯片制造 出来后，在没有将其封装之前，始终都处于周围环境 的威胁之中。在使用中，有的环境条件极为恶劣，必 须将芯片严加密封和包封。所以，微电子封装对芯片 的环境保护作用显得尤为重要。
用墨点标注的芯 片（随机和无功 能的芯片）
光刻对 准标记
用墨点标注的芯 片（边缘芯片和 无功能的芯片）
测试芯片
分离芯片 的划片线
边缘芯片 （100mm直径晶 圆片留6mm）
硅圆片的规格
直径小于150MM的圆片，要在晶锭的整个长度上沿 一定的晶向磨出平边，以指示晶向和掺杂类型：直径更 大的圆片，在边缘磨出缺口。
（2） 锯片法：厚晶片的出现使得锯片法的发展成 为划片工艺的首选方法。此工艺使用了两种技术， 并且每种技术开始都用钻石锯片从芯片划线上经过。 对于薄的晶片，锯片降低到晶片的表面划出一条深 入1/3晶片厚度的浅槽。芯片分离的方法仍沿用划片 法中所述的圆柱滚轴加压法。第二种划片的方法是 用锯片将晶片完全锯开成单个芯片。
三、 光刻
光刻：指用光技术在晶圆上刻蚀电路，IC生产 的主要工艺手段。
四、 前道工序
PPT微电子封装技术讲义
金属材料的可靠性较高，能够承 受较高的温度和压力，因此在高 集成度的芯片封装中广泛应用。
高分子材料
高分子材料在微电子封装中主要用于 绝缘、密封和塑形。常见的高分子材 料包括环氧树脂、聚酰亚胺、聚四氟 乙烯等，它们具有良好的绝缘性能和 化学稳定性。
高分子材料成本较低，加工方便，因 此在低端和大规模生产中应用较广。
板级封装
1
板级封装是指将多个芯片或模块安装在同一基板 上，并通过基板与其他器件连接的系统封装类型。
2
板级封装具有制造成本低、易于维修和更换等优 点，因此在消费电子产品中应用广泛。
3
常见的板级封装类型包括双列直插式封装 （DIP）、小外形封装（SOP）、薄型小外形封 装（TSOP）等。
系统级封装
系统级封装是指将多个芯片、模块和其他元器件集成在一个封装体内，形成一个完 整的系统的封装类型。
微电子封装技术的应用领域
通信
高速数字信号处理、 光通信、无线通信等。
计算机
CPU、GPU、内存条 等计算机硬件的封装 和互连。
消费电子
智能手机、平板电脑、 电视等消费电子产品 中的集成电路封装。
汽车电子
汽车控制单元、传感 器、执行器等部件的 封装和互连。
医疗电子
医疗设备中的传感器、 控制器、执行器等部 件的封装和互连。
详细描述
芯片贴装是将微小芯片放置在基板上的过程，通常使用粘合剂将芯片固定在基板 上，以确保芯片与基板之间的电气连接。这一步是封装工艺中的关键环节，因为 芯片的正确贴装直接影响到后续的引线键合和整体封装质量。
引线键合
总结词
引线键合是将芯片的电路与基板的电路连接起来的工艺过程。
详细描述
引线键合是通过物理或化学方法将芯片的电路与基板的电路连接起来的过程。这一步通常使用金属线或带状线， 通过焊接、超声波键合或热压键合等方式将芯片与基板连接起来，以实现电气信号的传输。引线键合的质量直接 影响着封装产品的性能和可靠性。
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）。