芯片封装的主要步骤
芯片封装工艺

芯片封装工艺芯片封装工艺是指将已经完成芯片制造的半导体元件进行封装,使之便于安装和使用的一项技术。
芯片封装工艺是整个半导体生产过程中的重要环节之一,它决定了芯片的可靠性、性能和成本。
在芯片封装工艺中,主要包含封装形式、封装材料、封装工艺流程等多个方面。
封装形式是芯片封装工艺的第一步。
不同的应用领域对芯片的封装形式有不同的要求,常见的封装形式包括裸片封装、晶圆级封装、卷带封装、贴片封装等。
裸片封装是将芯片直接焊接在PCB上,裸露出来,通常用于成本敏感的应用。
晶圆级封装是将多个芯片应用于一个集成电路芯片上,这样可以有效地提高集成度和减小封装尺寸。
卷带封装是将芯片放在一个带状载体上,并用可溶性胶粘在上面,可以自动化地进行封装。
贴片封装是将芯片粘贴在封装底座上,并用导电胶进行连接,适用于要求高密度和高性能的应用。
封装材料是芯片封装工艺的关键。
封装材料主要包括封装底座、导电胶、封装胶等。
封装底座是芯片固定的载体,可以是塑料、陶瓷或金属等材料。
导电胶是将芯片与封装底座之间的连接介质,它能够提供良好的电导性和机械强度。
封装胶是用于保护芯片和连接线的材料,它要具有良好的绝缘性、粘接性和耐高温性。
封装工艺流程是芯片封装工艺的核心。
封装工艺流程主要包括下料、焊接、封装、测试等多个步骤。
下料是将芯片从晶圆上切割成单个的芯片。
焊接是将芯片与封装底座进行连接,常见的焊接方式有焊锡、焊球、焊盘等。
封装是将芯片和封装底座固定在一起,并将导线与芯片连接起来。
测试是对封装好的芯片进行性能和可靠性测试,以确保芯片的质量。
芯片封装工艺的目标是实现高可靠性、高性能和低成本。
高可靠性是指芯片在运行过程中能够稳定可靠地工作,不受外界环境的影响。
高性能是指芯片具有良好的工作性能,如高速、低功耗、低噪声等。
低成本是指封装工艺能够提供高效率、低成本的生产方式,以降低芯片的制造成本。
总之,芯片封装工艺是实现芯片可靠性、性能和成本的关键环节。
随着科技的不断发展,封装工艺也在不断更新和改进,以适应更多应用场景的需求。
3d芯片封装工艺流程

3d芯片封装工艺流程3D芯片封装工艺流程通常包括以下步骤:1. 设计和制备芯片:首先,设计和制备芯片的设计图纸。
这涉及到选择和设计芯片的功能和布局,包括电路结构和尺寸等。
然后,使用半导体制造工艺,制备出芯片的晶片。
2. 芯片测试:在封装之前,对芯片进行测试以确保其功能和可靠性。
测试通常包括电性能测试、良率测试以及验证芯片是否符合设计规格。
3. 封装设计:根据芯片的尺寸、功能和封装需求,进行封装设计。
这包括选择适合的封装类型、封装材料和封装结构,并设计封装外壳。
4. 芯片倒装粘接:将芯片倒装到封装基板上,并使用粘合剂将芯片固定在基板上。
倒装粘接通常使用微焊、焊膏或粘合剂等方法。
5. 线缆焊接:将芯片与封装基板之间的电路连接起来。
这通常使用线缆焊接技术,如焊接球、焊线或焊锡等。
6. 导电胶固化:在线路焊接之后,需要进行导电胶固化,以增加电路的可靠性和耐久性。
导电胶通常是一种导电材料的胶溶液,通过固化成膜形成电路连接。
7. 包覆胶注射:在封装之前,对芯片和封装基板进行包覆胶注射。
这样可以保护芯片和线路,并提供机械支撑和防潮能力。
8. 焊盘焊接:将封装基板与电路板连接起来。
这通常使用焊盘焊接技术,如热风炉焊接、烙铁焊接或回流焊接等。
9. 评估测试:在封装完成后,对芯片进行最终测试以确认其功能和可靠性。
这包括电性能测试、生命周期测试和可靠性测试等。
10. 封装检验:对封装完成的芯片进行检查和评估,以确保封装质量和外观。
这通常包括外观检查、封装厚度和平整度的测量,以及封装材料和线路连接的质量检验等。
11. 封装封存:最后,将封装完成的芯片进行封存,以确保芯片的质量和可靠性。
这通常包括封装外壳的密封和封存标签的添加等。
以上是典型的3D芯片封装工艺流程,具体的工艺流程可能会有所不同,取决于芯片的封装类型和封装需求。
fcbga封装工艺流程

FCBGA封装工艺流程1. 概述FCBGA(Flip Chip Ball Grid Array)封装是一种常用的芯片封装技术,广泛应用于集成电路和微电子器件中。
本文将详细介绍FCBGA封装的工艺流程,包括准备工作、芯片加工、封装和测试等步骤。
2. 准备工作在进行FCBGA封装之前,需要进行一系列的准备工作,包括准备封装材料、制定工艺流程和准备封装设备等。
2.1 封装材料准备封装材料是进行FCBGA封装的关键,主要包括基板、芯片、球限位模板、球粘贴剂、封装胶等。
基板是封装的载体,芯片是封装的核心部件,球限位模板用于定位焊球的位置,球粘贴剂用于固定焊球,封装胶用于固定芯片和基板。
2.2 工艺流程制定制定合理的工艺流程对于保证封装质量至关重要。
工艺流程包括芯片加工、焊球粘贴、封装胶固化、后焊处理等步骤,需要根据具体的封装要求和设备条件来确定。
2.3 封装设备准备进行FCBGA封装需要一系列的设备,包括焊球粘贴机、封装机、固化炉、后焊处理设备等。
这些设备需要提前准备好,并进行调试和校准,确保其正常工作。
3. 芯片加工芯片加工是FCBGA封装的第一步,主要包括芯片前处理、金球粘贴和后处理等。
3.1 芯片前处理芯片前处理是为了准备好进行金球粘贴的芯片表面。
首先,将芯片进行去除背面金属层的处理,以便后续的焊球粘贴。
然后,进行表面清洁处理,去除芯片表面的污染物和氧化层,以提高粘贴效果。
3.2 金球粘贴金球粘贴是将焊球粘贴到芯片的关键步骤。
首先,将焊球粘贴剂均匀地涂覆在芯片的焊盘区域。
然后,使用焊球粘贴机将焊球粘贴到焊盘上。
粘贴时需要保证焊球的位置准确、数量正确,并且与球限位模板对应。
3.3 芯片后处理芯片粘贴完成后,需要进行芯片后处理。
主要包括焊球熔合和清洗。
焊球熔合是将焊球进行熔合,使其与芯片焊盘形成可靠的焊接。
清洗是为了去除焊球粘贴过程中产生的污染物和残留物,以保证封装质量。
4. 封装封装是FCBGA封装的核心步骤,主要包括芯片定位、封装胶固化和后焊处理等。
芯片封装流程

芯片封装流程芯片封装是指将芯片芯片和其他器件或材料组合在一起,形成一个完整的电子元件,以便更方便地使用和安装。
下面将详细介绍芯片封装的流程。
芯片封装的流程大致分为准备工作、芯片测试、封装材料选择、封装工艺流程、封装测试以及封装后的检测和包装等几个步骤。
首先是准备工作。
在芯片封装前,需要准备好芯片、基板、导线、焊锡球、封装材料等所需的器件和材料。
同时,还需准备好相关的设备和工装,如焊接机、钳子、微镜等。
接下来是芯片测试。
在进行封装前,必须对芯片进行测试,以确认芯片的功能和性能是否正常。
测试过程包括电气特性测试、可靠性测试、耐久性测试等。
只有通过了测试的芯片才会进行封装。
然后是封装材料的选择。
选择合适的封装材料对于芯片封装的成功至关重要。
封装材料要具有良好的导电性、导热性和绝缘性,能够保护芯片免受灰尘、湿气和机械损伤。
常用的封装材料有芯片胶、封装胶、密封胶等。
接下来是封装工艺流程。
封装工艺流程包括焊接、磨砂、切割等多个步骤。
首先是焊接。
将芯片和基板通过焊接机器的热熔处理连接在一起,然后使用焊锡球或焊锡线进行焊接。
之后是磨砂。
为了保证封装后的外观和规格要求,需要对焊接完成的芯片进行磨砂处理,使其表面光滑均匀。
最后是切割。
将封装后的芯片按照需要的尺寸进行切割。
紧接着是封装测试。
封装测试主要是对封装后的芯片进行功能测试、可靠性测试和外观检查。
通过这些测试,可以确保封装后的芯片达到设计要求,并且没有明显的缺陷或损坏。
最后是封装后的检测和包装。
这一步骤主要是对封装后的芯片进行一些必要的检查和包装工作。
检测包括外观检查、尺寸检查、性能检查等。
然后将芯片放入适当的包装盒或袋中,标明相关信息,便于存储和运输。
总结起来,芯片封装的流程包括准备工作、芯片测试、封装材料选择、封装工艺流程、封装测试以及封装后的检测和包装。
每个步骤都非常重要,需要精确操作和仔细检查,以确保封装后的芯片性能和质量达到要求。
芯片封装作为电子产业的重要环节,对于提高芯片的可靠性和稳定性具有重要意义。
ic封测工艺

ic封测工艺IC封测工艺IC封测工艺是微电子工程中的重要环节,它是指对集成电路芯片进行外包装和测试的过程。
IC封测工艺的主要目的是确保芯片的可靠性和性能,同时满足市场需求。
本文将从封装工艺和测试工艺两个方面来介绍IC封测工艺的基本内容。
一、封装工艺封装工艺是将集成电路芯片封装成IC封装,保护芯片免受机械损伤和环境影响。
常见的封装形式包括无引脚封装(QFN、CSP)、单行列引脚封装(SOP、TSOP)、双行列引脚封装(DIP)等。
封装工艺的主要步骤包括以下几个方面:1. 晶圆切割:将晶圆切割成多个芯片,通常采用切割盘和切割刀进行切割。
2. 焊盘制备:在芯片的金属表面加工出封装焊盘,用于连接芯片和封装基板。
3. 封装基板制备:制备封装基板,通常采用陶瓷基板或塑料基板。
4. 焊接芯片:将芯片与封装基板焊接在一起,通常采用焊膏和回流焊技术。
5. 焊盘球化:在芯片的焊盘上加工焊盘球,用于与外部电路连接。
6. 封装密封:对封装芯片进行密封,以防止湿气和污染物进入芯片内部。
二、测试工艺测试工艺是对封装后的芯片进行功能性测试和可靠性测试,以确保芯片的性能和质量符合要求。
测试工艺的主要步骤包括以下几个方面:1. 电性能测试:对芯片的电气性能进行测试,包括输入输出特性、电流电压特性、时钟频率特性等。
2. 逻辑功能测试:对芯片的逻辑功能进行测试,包括逻辑门电平转换、寄存器读写、逻辑运算等。
3. 温度测试:对芯片在不同温度下的工作性能进行测试,以评估芯片的温度稳定性和可靠性。
4. 可靠性测试:对芯片进行长时间的工作和负载测试,以评估芯片的寿命和可靠性。
5. 封装测试:对封装芯片的外观、尺寸、引脚焊接等进行测试,以确保封装质量符合要求。
6. 功能测试:对芯片的各个功能模块进行测试,以评估芯片的整体性能和功能。
在IC封测工艺中,封装工艺和测试工艺是相互依存的,只有通过合理的封装工艺才能保证芯片在测试过程中的可靠性和准确性。
芯片封装基本流程及失效分析处理方法

芯片封装基本流程及失效分析处理方法一、芯片封装芯片封装的目的在于对芯片进行保护与支撑作用、形成良好的散热与隔绝层、保证芯片的可靠性,使其在应用过程中高效稳定地发挥功效。
二、工艺流程流程一:硅片减薄分为两种操作手段。
一是物理手段,如磨削、研磨等;二是化学手段,如电化学腐蚀、湿法腐蚀等,使芯片的厚度达到要求。
薄的芯片更有利于散热,减小芯片封装体积,提高机械性能等。
其次是对硅片进行切割,用多线切割机或其它手段如激光,将整个大圆片分割成单个芯片。
流程二:将晶粒黏着在导线架上,也叫作晶粒座,预设有延伸IC晶粒电路的延伸脚,用银胶对晶粒进行黏着固定,这一步骤为芯片贴装。
流程三:芯片互联,将芯片焊区与基板上的金属布线焊区相连接,使用球焊的方式,把金线压焊在适当位置。
芯片互联常见的方法有,打线键合,载在自动键合(TAB)和倒装芯片键合。
流程四:用树脂体将装在引线框上的芯片封起来,对芯片起保护作用和支撑作用。
包封固化后,在引线条上所有部位镀上一层锡,保证产品管脚的易焊性,增加外引脚的导电性及抗氧化性。
流程五:在树脂上印制标记,包含产品的型号、生产厂家等信息。
将导线架上已封装完成的晶粒,剪切分离并将不需要的连接用材料切除,提高芯片的美观度,便于使用及存储。
流程六:通过测试筛选出符合功能要求的产品,保证芯片的质量可靠性;最后包装入库,将产品按要求包装好后进入成品库,编带投入市场。
三、芯片失效芯片失效分析是判断芯片失效性质、分析芯片失效原因、研究芯片失效的预防措施的技术工作。
对芯片进行失效分析的意义在于提高芯片品质,改善生产方案,保障产品品质。
四、测试方法1、外部目检对芯片进行外观检测,判断芯片外观是否有发现裂纹、破损等异常现象。
2、X-RAY对芯片进行X-Ray检测,通过无损的手段,利用X射线透视芯片内部,检测其封装情况,判断IC封装内部是否出现各种缺陷,如分层剥离、爆裂以及键合线错位断裂等。
3、声学扫描芯片声学扫描是利用超声波反射与传输的特性,判断器件内部材料的晶格结构,有无杂质颗粒以及发现器件中空洞、裂纹、晶元或填胶中的裂缝、IC封装材料内部的气孔、分层剥离等异常情况。
memory封装工艺

memory封装工艺Memory封装工艺随着电子产品的不断发展,对于存储器的需求也越来越大。
而存储器的封装工艺则成为了保证存储器性能和可靠性的重要环节。
本文将介绍一种常见的存储器封装工艺——Memory封装工艺。
一、Memory封装工艺概述Memory封装工艺是将存储芯片封装到外部封装体中,以保护芯片、提供电气连接和散热功能的工艺过程。
Memory封装工艺一般包括芯片切割、引线焊接、封装胶注入、外部封装体安装等步骤。
二、芯片切割芯片切割是Memory封装工艺的第一步。
在切割之前,需要将多个芯片先切割成单个的小尺寸芯片。
芯片切割可以采用机械切割或者激光切割的方式。
切割后的芯片将会进入下一步的引线焊接。
三、引线焊接引线焊接是Memory封装工艺的关键步骤之一。
在引线焊接过程中,需要将芯片与外部封装体之间建立电气连接。
常见的引线焊接方式有金线焊接和铜线焊接。
金线焊接具有良好的导电性和可靠性,但成本较高;铜线焊接则成本较低,但导电性和可靠性稍差。
四、封装胶注入引线焊接完成后,需要将封装胶注入到芯片和外部封装体之间,以保护芯片并提供散热功能。
封装胶通常是一种特殊的环氧树脂,具有良好的绝缘性和散热性能。
封装胶注入后,需要进行固化处理,使其形成坚固的封装体。
五、外部封装体安装封装胶固化后,需要将芯片和外部封装体进行组装。
外部封装体可以采用塑料封装、陶瓷封装或者金属封装等材料。
不同的封装材料具有不同的特性,如塑料封装具有成本低、重量轻的优势,而金属封装则具有良好的散热性能。
外部封装体安装完成后,Memory封装工艺即完成。
六、Memory封装工艺的应用Memory封装工艺广泛应用于各类存储器产品中,如DRAM、SRAM、NAND Flash等。
这些存储器产品被广泛应用于电脑、手机、平板电脑等电子设备中,以满足人们对存储容量和速度的要求。
Memory封装工艺是将存储芯片封装到外部封装体中的工艺过程。
通过芯片切割、引线焊接、封装胶注入和外部封装体安装等步骤,保证了存储器的性能和可靠性。
陶瓷管壳芯片封装工艺

陶瓷管壳芯片封装工艺一、陶瓷管壳芯片封装工艺概述陶瓷管壳芯片封装工艺是一种常用的封装工艺,它采用陶瓷管壳作为封装材料,将芯片放置于管壳内,并填充封装胶进行封装。
陶瓷管壳由于具有良好的机械性能、优异的耐高温性能和化学稳定性而被广泛应用于半导体芯片封装领域。
陶瓷管壳芯片封装工艺主要包括以下几个步骤:基板制备、芯片粘合、管壳封装、焊接、测试和包装。
其中,管壳封装是整个工艺流程的核心环节,也是保证芯片性能和稳定性的关键步骤。
二、陶瓷管壳芯片封装工艺技术流程1. 基板制备基板是芯片封装的载体,其材料选择和制备质量将直接影响封装效果。
一般来说,基板选用陶瓷基板或金属基板,需要经过表面处理、去污、除氧化膜等工序,以保证基板表面的清洁和平整。
另外,基板的尺寸和厚度也需要根据芯片和管壳的尺寸进行合理设计。
2. 芯片粘合芯片粘合是将芯片固定在基板上的关键步骤。
通常采用导热胶或导电胶进行粘合,其目的是保证芯片与基板之间的紧密接触,同时具有较好的导热性和导电性。
粘合工艺需要严格控制温度和压力,以确保粘合效果。
3. 管壳封装管壳封装是整个工艺流程的核心环节,也是陶瓷管壳芯片封装工艺的关键步骤。
在封装过程中,首先需要将芯片放置在管壳内,并固定好位置。
然后,将封装胶填充至管壳内,通过热压或真空封装的工艺将管壳密封,确保封装胶完全填充,并将芯片与管壳紧密连接。
4. 焊接焊接是将封装好的芯片与外部线路进行连接的工艺。
通常采用焊料进行焊接,其选择需要考虑到封装材料的特性以及外部线路的材料和工艺要求。
焊接工艺需要严格控制温度和焊接时间,以确保焊接效果和连接质量。
5. 测试和包装封装完成后,需要进行严格的测试和质量检查,包括外观检查、尺寸检查、焊接质量检查等。
通过测试确认封装质量符合要求后,进行最后的包装,将封装好的芯片进行分选、分装,并进行标识和包装,以便于存储和使用。
三、陶瓷管壳芯片封装工艺的关键技术及发展趋势1. 封装材料技术陶瓷管壳芯片封装工艺的关键技术之一是封装材料的选择和优化。
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芯片封装的主要步骤板上芯片(Chip On Board, COB)工艺过程首先是在基底表面用导热环氧树脂(一般用掺银颗粒的环氧树脂)覆盖硅片安放点,然后将硅片直接安放在基底表面,热处理至硅片牢固地固定在基底为止,随后再用丝焊的方法在硅片和基底之间直接建立电气连接。
裸芯片技术主要有两种形式:一种是COB技术,另一种是倒装片技术(Flip Chip)。
板上芯片封装(COB),半导体芯片交接贴装在印刷线路板上,芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现,芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现,并用树脂覆盖以确保可靠性。
虽然COB是最简单的裸芯片贴装技术,但它的封装密度远不如TAB和倒片焊技术。
COB主要的焊接方法:(1)热压焊利用加热和加压力使金属丝与焊区压焊在一起。
其原理是通过加热和加压力,使焊区(如AI)发生塑性形变同时破坏压焊界面上的氧化层,从而使原子间产生吸引力达到“键合”的目的,此外,两金属界面不平整加热加压时可使上下的金属相互镶嵌。
此技术一般用为玻璃板上芯片COG。
(2)超声焊超声焊是利用超声波发生器产生的能量,通过换能器在超高频的磁场感应下,迅速伸缩产生弹性振动,使劈刀相应振动,同时在劈刀上施加一定的压力,于是劈刀在这两种力的共同作用下,带动AI丝在被焊区的金属化层如(AI膜)表面迅速摩擦,使AI丝和AI膜表面产生塑性变形,这种形变也破坏了AI层界面的氧化层,使两个纯净的金属表面紧密接触达到原子间的结合,从而形成焊接。
主要焊接材料为铝线焊头,一般为楔形。
(3)金丝焊球焊在引线键合中是最具代表性的焊接技术,因为现在的半导体封装二、三极管封装都采用AU线球焊。
而且它操作方便、灵活、焊点牢固(直径为25UM的AU丝的焊接强度一般为0.07~0.09N/点),又无方向性,焊接速度可高达15点/秒以上。
金丝焊也叫热(压)(超)声焊主要键合材料为金(AU)线焊头为球形故为球焊。
COB封装流程第一步:扩晶。
采用扩张机将厂商提供的整张LED晶片薄膜均匀扩张,使附着在薄膜表面紧密排列的LED晶粒拉开,便于刺晶。
第二步:背胶。
将扩好晶的扩晶环放在已刮好银浆层的背胶机面上,背上银浆。
点银浆。
适用于散装LED芯片。
采用点胶机将适量的银浆点在PCB印刷线路板上。
第三步:将备好银浆的扩晶环放入刺晶架中,由操作员在显微镜下将LED晶片用刺晶笔刺在PCB印刷线路板上。
第四步:将刺好晶的PCB印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置一段时间,待银浆固化后取出(不可久置,不然LED芯片镀层会烤黄,即氧化,给邦定造成困难)。
如果有LED 芯片邦定,则需要以上几个步骤;如果只有IC芯片邦定则取消以上步骤。
第五步:粘芯片。
用点胶机在PCB印刷线路板的IC位置上适量的红胶(或黑胶),再用防静电设备(真空吸笔或子)将IC裸片正确放在红胶或黑胶上。
第六步:烘干。
将粘好裸片放入热循环烘箱中放在大平面加热板上恒温静置一段时间,也可以自然固化(时间较长)。
第七步:邦定(打线)。
采用铝丝焊线机将晶片(LED晶粒或IC芯片)与PCB板上对应的焊盘铝丝进行桥接,即COB的内引线焊接。
第八步:前测。
使用专用检测工具(按不同用途的COB有不同的设备,简单的就是高精密度稳压电源)检测COB板,将不合格的板子重新返修。
第九步:点胶。
采用点胶机将调配好的AB胶适量地点到邦定好的LED晶粒上,IC则用黑胶封装,然后根据客户要求进行外观封装。
第十步:固化。
将封好胶的PCB印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置,根据要求可设定不同的烘干时间。
第十一步:后测。
将封装好的PCB印刷线路板再用专用的检测工具进行电气性能测试,区分好坏优劣。
与其它封装技术相比,COB技术价格低廉(仅为同芯片的1/3左右)、节约空间、工艺成熟。
但任何新技术在刚出现时都不可能十全十美,COB技术也存在着需要另配焊接机及封装机、有时速度跟不上以及PCB贴片对环境要求更为严格和无法维修等缺点。
某些板上芯片(CoB)的布局可以改善IC信号性能,因为它们去掉了大部分或全部封装,也就是去掉了大部分或全部寄生器件。
然而,伴随着这些技术,可能存在一些性能问题。
在所有这些设计中,由于有引线框架片或BGA标志,衬底可能不会很好地连接到VCC或地。
可能存在的问题包括热膨胀系数(CTE)问题以及不良的衬底连接。
将芯片封装在一个封装体内或其表面上是封装界沿用了多年的一种传统的封装技术。
如LPCC、TBGA、SOIC和DIPS等都采用这种封装方法。
90年代以来,随着应用领域的大力驱动,封装技术不断取得日新月异的进展。
单从封装技术新名词的涌现速度就足以说明封装技术的不断发展。
近几年在各种期刊和会议录文章中出现的封装技术缩略词更是层出不穷,令人眼花缭乱,应接不暇。
人们对铜引线框架的特性及其相关的工艺技术并不陌生。
采用金线与其它合金(如铜等)的引线键合技术已接近完美的程度。
最近几年,引线键合的节距(交错节距)不断减小,已由原来的100μm降至80μm、50μm、35μm,2002年已降至25μm。
目前的封装多采用下列两种形式:1种是采用封帽的气密封装;另一种是采用模压化合物或液体密封剂的灌封方式,使最终的封装体能经受住可靠性测试。
此外,与PCB的互连采用针式引线,其形状可分为直接鸥翼形成“J”形。
三四年以前,制造产品的最终目的通常是最大限度地延长使用寿命。
但如今的情况已大不相同了,消费类产品已达到极为丰富的程度。
一旦产品出现故障,人们通常采用的方法是弃旧购新,因为购买新产品的价格甚至比维修还要划算。
这也足以说明,大部分产品的价格已发生了许多变化。
2 倒装芯片技术的发展30多年前,“倒装芯片”问世。
当时为其冠名为“C4”,即“可控熔塌芯片互连”技术。
该技术首先采用铜,然后在芯片与基板之间制作高铅焊球。
铜或高铅焊球与基板之间的连接通过易熔焊料来实现。
此后不久出现了适用于汽车市场的“封帽上的柔性材料(FOC)”;还有人采用Sn封帽,即蒸发扩展易熔面或E3工艺对C4工艺做了进一步的改进。
C4工艺尽管实现起来比较昂贵(包括许可证费用与设备的费用等),但它还是为封装技术提供了许多性能与成本优势。
与引线键合工艺不同的是,倒装芯片可以批量完成,因此还是比较划算。
由于新型封装技术和工艺不断以惊人的速度涌现,因此完成具有数千个凸点的芯片设计目前已不存在大的技术障碍小封装技术工程师可以运用新型模拟软件轻易地完成各种电、热、机械与数学模拟。
此外,以前一些世界知名公司专为内部使用而设计的专用工具目前已得到广泛应用。
为此设计人员完全可以利用这些新工具和新工艺最大限度地提高设计性,最大限度地缩短面市的时间。
无论人们对此抱何种态度,倒装芯片已经开始了一场工艺和封装技术革命,而且由于新材料和新工具的不断涌现使倒装芯片技术经过这么多年的发展以后仍能处于不断的变革之中。
为了满足组装工艺和芯片设计不断变化的需求,基片技术领域正在开发新的基板技术,模拟和设计软件也不断更新升级。
因此,如何平衡用最新技术设计产品的愿望与以何种适当款式投放产品之间的矛盾就成为一项必须面对的重大挑战。
由于受互连网带宽不断变化以及下面列举的一些其它因素的影响,许多设计人员和公司不得不转向倒装芯片技术。
其它因素包括:①减小信号电感——40Gbps(与基板的设计有关);②降低电源/接地电感;③提高信号的完整性;④最佳的热、电性能和最高的可靠性;⑤减少封装的引脚数量;⑥超出引线键合能力,外围或整个面阵设计的高凸点数量;⑦当节距接近200μm设计时允许;S片缩小(受焊点限制的芯片);⑧允许BOAC设计,即在有源电路上进行凸点设计。
然而,由于倒装芯片工艺的固有特点使采用倒装芯片工艺制作的封装并非是全密封的,且还要使用刚性凸点。
在这一点上,它与采用引线键合将芯片与基板相连接的方法有所不同。
许多早期的C4设计都与芯片(热膨胀系数,即CTE约为2.3-2.8ppm)一起组装在陶瓷基板(CTE为7ppm)上。
这种设计通常需要底部填料以确保芯片与基板的可靠连接。
底部填充的主要作用是弥补芯片与基板之间在功率与/或热循环期间出现的CTE失配,而不起隔离潮湿的作用。
CTE失配有可能造成芯片与基板以不同的速度膨胀和收缩,最终会导致芯片的断裂。
倒装芯片工艺自问世以来一直在微电子封装中得到广泛应用。
最近5年由于对提高性能,增加凸点数量和降低成本等方面不断提出新的要求。
为了满足这些要求,许多知名大公司已对倒装芯片技术做了许多改进。
由于芯片尺寸已经增加,凸点节距已经减小,促进新型基板材料不断问世,芯片凸点制作工艺和底部填充技术不断改善,环保型无铅焊料逐步得到广泛应用,致使互连的选择越来越广泛。
3 新工艺问世最近几年由于应用领域不断对工艺提出新的要求,世界各国,尤其是美国从事封装技术研究的机构和公司都纷纷推出其新的工艺和技术。
这些新的工艺可省去以往那些价格昂贵的基板和工艺步骤,直接在PCB上安装更小的芯片。
这些工艺尤其适用于低成本的消费类产品。
此外,最近一些公司还开发出一种采用有机基板的新工艺。
这种有机基板的最大优势在于它的制造成本。
它比陶瓷基板工艺的成本要低得多,而设计的线条却可以达到非常细密的程度。
自从有机基板出现以来,为了满足日益缩小的特征尺寸的要求,许多公司已开发出有机基板专用的工具和工艺技术。
可供选择的基板材料十分丰富,包括柔性基板(带状)、叠层基板(FR-4、FR-5、BTTM 等)、组合基板(有机组合薄层或叠层上的薄膜介质材料)、氧化铝陶瓷、HiTCETM陶瓷、以及具有BCBTM介质层的玻璃基板等,可谓应有尽有。
几年前,如果一个高速芯片组件所耗的功率较高,凸点在2000个以上,节距为200pm的话,其制造难度与制作成本将会高的难以想像。
但就目前的工艺设备与技术能力而言,对同类难度产品的制造与组装成品率都已达到相当高的水平,且制造成本已趋于合理化。
推动这些新工艺发展的驱动力是什么呢?其实,与任何新技术相同,推动其发展的动力仍是为了达到生产与样品基板的普及性、基板与组装成本、封装设计要求与可靠性等因素之间的平衡。
4 成本问题像其它技术一样,倒装芯片技术的制造成本仍然与技术和批量大小密切相关。
目前大多数工艺的成本仍然十分高昂,而标准工艺仍受批量生产程度的驱使。
此外,可靠性也是需要解决的一个问题。
许多公司在进行有机封装时仍在使用针对气密封装的可靠性标准。
目前有许多公司正在和JEDEC讨论解决这一问题的办法。
近一段时间,各种科技期刊报道了多篇论述这一问题的文章。
估计在不远的将来有望出台一套专门适用于有机封装技术的标准。
与此同时,供应商与用户也在不断努力,为满足单个用户的特殊要求提供必要的可靠性。
过去,IC封装通常需要进行下面一系列的可靠性测试。
①在121℃下进行168个小时的相对湿度压力锅蒸煮试验(RH-PCT);②在150℃下完成1000小时的高温存储(HTSL)试验;③在85℃下完成1000小时,85%相对湿度温度-温度偏压试验(RH-THBT);④在-55℃-+125℃下完成1000个循环。