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 ∆=

性能指标：电解铜箔的抗剥离强度，电解铜箔的抗氧化性能，抗腐蚀性等

WB/TAB/FCB三种基本方式

BGA的全称是Ball Grid Array，是集成电路采用有机载板的一种封装法。它具有：①封装面积减少②功能加大，引脚数目增多③PCB板溶焊时能自我居中，易上锡④可靠性高⑤电性能好，整体成本低等特点。BGA可分为CBGA(陶瓷BGA)、PBGA(塑料BGA)、TBGA(载带BGA)和Micro BGA(微型BGA)。其中PBGA是最常见的BGA 封装类型，也是目前应用最广泛的BGA器件，主要应用于通信类以及消费类电子产品，具有良好的热综合性能及电性能、较高的互联密度、较低的焊接工面性要

求等优点。

影响装配质量的重要因素有：2．1 装配前预处理。BGA 多为国外进口器件，如果采用铝箔密封干

燥包装，包装袋里除了干燥剂之外还有湿度指示卡，指示卡上的色环标记会清晰地表示不同潮湿敏感等级的器件是否需要烘烤。

2．2 贴片精度的保证。贴片的主要目的是使BGA 上的每个焊球与PCB 上的每个对应的焊盘对正[3]，BGA 的贴片无法用肉眼直观地看出其位置是否准确，针对贴片机自动贴片以及返修工作站贴片，只能凭借一定的工艺经验来确定贴片的正确性。

2．3 再流焊温度曲线的设定。再流焊是形成焊点，实现器件和印制板机械电气互联的最终工序，也是整个装配过程最难控制的环节，获得合适的温度曲线对于BGA 的良好焊接非常重要。

信息系统核心的芯片集成,是将系统关键部件集成在一块芯片上;从广义角度讲, SoC 是一个微小型系统。一个SoC 芯片内嵌有基本软件模块或可载入的用户软件等。系统级芯片形成或产生过程包含以下三个方面:

1) 基于单片集成系统的软硬件协同设计和验证;

2) 再利用逻辑面积技术使用和产能占有比例有效提高即开发和研究IP 核生成及复用技术,特别是大容量的存储模块嵌入的重复应用等;

3) 超深亚微米(VDSM) 、纳米集成电路的设计理论和技术。

SoC 设计的关键技术主要包括总线架构技术、IP 核可复用技术等,此外还要做嵌入式软件移植、开发研究,

SOC 是集成电路发展的必然趋势，1. 技术发展的必然2. IC 产业未来的发展。

系統級封裝. 與在電路板上採用多個晶片的系統設計相比，使用SIP 實現的方案更小、更輕、更薄，另一個好處是這樣可以減少或消除客戶對高速電路設計的需求。另一項與此相關的優勢是SIP 產生的EMI 噪音更小。SIP 節省了電路板空間，因此也附帶降低了電路板成本。甚至與SoC 相比，SIP 的開發周期更短而開發成本更低.隨著元件、製程和製造方法的發展和改進，SIP 技術有望為眾多電子產品提供更大的容量以及更加多樣化的系統解決方案。隨著不斷提供能更好滿足客戶需求的產 品，SIP 產品將在PC 周邊、光碟、硬碟、娛樂系統和工業設備以及導航系統等

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