微电子封装基础与传统封装技术
微电子封装基础与传统封装技术
微电子封装基础与传统封装技术
一、微电子封装
微电子封装是指将微电子集成电路、芯片或其他微小元件封装在一起以形成可用于电子设备的独立单元的技术，它是微电子技术的重要组成部分。
微电子封装是将微电子集成电路、芯片以及其他微小元件封装在包装体中，使得它们可以作为完整模块被安装在电子系统中，以满足其功能要求的技术。
与传统封装技术相比，微电子封装要求更为严格的制作工艺，封装过程更加复杂，外形尺寸尺寸远小于传统封装技术的尺寸。
传统封装技术是指在电子设备开发过程中，将元件、电路和其他电子元件装入箱体，以确保元件之间的物理连接和保护电源线路的技术。
传统封装技术可以分为热封装技术和热熔封装技术。
其中，热封装技术指的是利用熔接或熔焊等加热方式将元件直接安装在箱体上以形成电子装配的技术，而热熔封装技术则是指将元件固定到晶圆封装箱体上，再将其他封装箱体固定在晶圆封装箱体上，以形成电子装配的技术。
02 传统封装技术-2013
微电子封装基础与传统封装技术
递模成型塑封技术
Transfer Molding
热固性材料（酚醛树脂、环氧树脂等）
微电子封装基础与传统封装技术
微电子封装基础与传统封装技术
微电子封装基础与传统封装技术
EOL– Molding（注塑）
Molding Cycle
-L/F置于模具中，每 -高温下，EMC开始 个Die位于Cavity中， 熔化，顺着轨道流 模具合模。 向Cavity中 -块状EMC放入模具 孔中
微电子封装基础与传统封装技术
焊料粘结技术
多用于陶瓷封装、塑封器件的芯片粘结
Au-Sn、Ag-Cu、Sn-Pb
便于操作，强度稍低于共晶焊粘结
微电子封装基础与传统封装技术
纲要
封装基础知识 传统集成电路封装流程
金属封装 陶瓷封装 塑料封装
封装关键工艺
芯片粘结（Die Attach）
(c)载带自动焊（tape automated bonding，TAB）
微电子封装基础与传统封装技术
从封装元件到系统
Discrete L,C,R Packaged IC
IC Package
Board Assembly
System Assembly
Fundamentals of microsystems packaging, Dr. Rao Tummulao
典型封装形式的特点
1 in/inch ~ 25.4 mm 1 mil ~ 1/1000inch ~ 0.0254mm ~ 25.4m
微电子封装基础与传统封装技术
国际封测大厂的技术路线
ASE Global
微系统封装基础
• 微系统封装概述 • 微系统封装技术 • 微系统封装材料 • 微系统封装工艺流程 • 微系统封装的应用 • 微系统封装的发展趋势与挑战
01
微系统封装概述
定义与特点
定义
微系统封装是将微电子器件、微 型机械、传感器、执行器等微型 元件集成在一个封装体内，实现 特定功能的微型化系统。
塑封成型工艺需要精确控制成型 参数，如温度、压力和时间等，
以确保外壳完整、密封性好。
切筋成型工艺
切筋成型是将塑封好的微系统从母板 中切割出来的过程，通常使用切筋成 型机进行。
切筋成型工艺需要使用切筋刀具将微 系统从母板中切割出来，同时需要控 制切割深度和速度，以确保微系统的 完整性。
05
微系统封装的应用
芯片贴装技术
总结词
芯片贴装技术是微系统封装中的基础技术，主要涉及将芯片贴装在基板上，通过 引脚或焊球实现电气连接。
详细描述
芯片贴装技术包括传统引脚插入和表面贴装技术。在传统引脚插入技术中，芯片 通过引脚与基板连接，而在表面贴装技术中，芯片通过焊球或导电胶与基板连接 。这些连接方式需满足电气和机械性能要求，以确保芯片的正常工作。
汽车电子领域应用
发动机控制系统
微系统封装技术用于制造高精度、高可靠性的发动机控制系统， 提高汽车的动力性和燃油经济性。
安全气囊系统
通过微系统封装技术，将传感器、处理单元等器件集成在安全气囊 系统中，提高汽车的安全性能。
车载信息娱乐系统
利用微系统封装技术实现小型化的车载信息娱乐设备，提供更加丰 富和便捷的车载娱乐体验。
总结词
高分子材料具有优良的加工性能、低成本和 生物相容性，在微系统封装中具有广泛应用 。
详细描述
微电子封装技术
微电子封装技术1. 引言微电子封装技术是在微电子器件制造过程中不可或缺的环节。
封装技术的主要目的是保护芯片免受机械和环境的损害，并提供与外部环境的良好电学和热学连接。
本文将介绍微电子封装技术的发展历程、常见封装类型以及未来的发展趋势。
2. 微电子封装技术的发展历程微电子封装技术起源于二十世纪五十年代的集成电路行业。
当时，集成电路芯片的封装主要采用插入式封装（TO封装）。
随着集成度的提高和尺寸的缩小，TO封装逐渐无法满足发展需求。
在六十年代末，贴片式封装逐渐兴起，为微电子封装技术带来了发展的机遇。
到了二十一世纪初，球栅阵列（BGA）和无线芯片封装技术成为主流。
近年来，微电子封装技术的发展方向逐渐向着三维封装和追求更高性能、更小尺寸的目标发展。
3. 常见的微电子封装类型3.1 插入式封装插入式封装是最早使用的微电子封装技术之一。
它的主要特点是通过将芯片引线插入封装底座中进行连接。
插入式封装一开始使用的是TO封装，后来发展出了DIP（双列直插式封装）、SIP（单列直插式封装）等多种封装类型。
插入式封装的优点是可维修性高，缺点是不适合高密度封装和小尺寸芯片。
3.2 表面贴装封装表面贴装封装是二十世纪六十年代末期兴起的一种封装技术。
它的主要原理是将芯片连接到封装底座上，再将整个芯片-底座组件焊接到印刷电路板（PCB）上。
表面贴装封装可以实现高密度封装和小尺寸芯片，适用于各种类型的集成电路芯片。
常见的表面贴装封装类型有SOIC、QFN、BGA等。
3.3 三维封装三维封装是近年来兴起的一种封装技术。
它的主要原理是在垂直方向上堆叠多个芯片，通过微弧焊接技术进行连接。
三维封装可以实现更高的集成度和更小的尺寸，同时减少芯片间的延迟。
目前，三维封装技术仍在不断研究和改进中，对于未来微电子封装的发展具有重要意义。
4. 微电子封装技术的未来发展趋势随着科技的不断进步，微电子封装技术也在不断发展。
未来，微电子封装技术的发展趋势可以总结为以下几点：1.高集成度：随着芯片制造工艺的不断进步，集成度将继续提高，将有更多的晶体管集成在一个芯片上，这将对封装技术提出更高的要求。
微电子封装技术的研究现状及其应用展望
微电子封装技术的研究现状及其应用展望近年来，随着电子产品的快速普及和电子化程度的不断提高，微电子封装技术越来越引起人们的重视。
微电子封装技术主要是将电子器件、芯片及其他微型电子元器件封装在合适的封装材料中以保护它们免受机械损伤和外部环境的影响。
本文将分析现有微电子封装技术的研究现状，并探讨其未来的应用前景。
一、微电子封装技术的研究现状随着电子元器件不断地微型化、多功能化、高集成化和高可靠化，微电子封装技术越来越得到广泛的应用和发展。
在微电子封装技术中，主要有以下几种常用的封装方式：1. 线路板封装技术线路板封装技术（PCB）是较为常见的一种微电子封装技术。
这种方式主要利用印刷板制成印刷电路板，并通过它与芯片之间实现联系，使其具有一定能力。
通常，PCB 封装技术可用于集成电路和大多数微型传感器中的有效信号接口。
2. QFP 封装技术QFP 封装技术指的是方形封装技术，它是一种常见的微电子封装技术，这种技术的特点在于其实现方式非常灵活，具有高密度、高可靠的特点。
这种技术可以用于各种芯片、集成电路、传感器和其他各种微型电子元器件的封装。
3. BGA 封装技术BGA 封装技术指的是球格阵列封装技术，这种技术主要利用钎接技术将芯片连接到小球上。
BGA 封装技术常用于高密度封装尺寸的芯片和集成电路中，并具有高可靠和高信号性能等特点。
它目前被广泛应用于计算机芯片、消费电子、汽车电子、无人机和航空电子等领域中。
4. CSP 封装技术CSP 封装技术指的是芯片级封装技术，该技术是近年来发展起来的一种新型微电子封装技术，主要是使用钎接工艺将芯片封装在封装材料上。
CSP 封装技术具有极小的尺寸和高密度、高可靠性、高信号性能和高互连和生产效率等优点，因此，它被广泛地应用于各种电子元器件和集成电路中。
二、微电子封装技术的应用展望微电子封装技术具有比传统封装技术更高的密度、高速度、高可靠性和多功能的优点，因此，它的应用前景是广阔的。
微电子封装的概述和技术要求
微电子封装的概述和技术要求
近年来，各种各样的电子产品已经在工业、农业、国防和日常生活中得到了广泛的应用。
伴随着电子科学技术的蓬勃发展，使得微电子工业发展迅猛，这很大程度上是得益于微电子封装技术的高速发展。
当今全球正迎来以电子计算机为核心的电子信息技术时代，随着它的发展，越来越要求电子产品要具有高性能、多功能、高可靠、小型化、薄型化、便捷化以及将大众化普及所要求的低成等特点。
这样必然要求微电子封装要更好、更轻、更薄、封装密度更高，更好的电性能和热性能，更高的可靠性，更高的性能价格比。
一、微电子封装的概述
1、微电子封装的概念
微电子封装是指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，引出连线端子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。
在更广的意义上讲，是指将封装体与基板连接固定，装配成完整的系统或电子设备，并确定整个系统综合性能的工程。
2、微电子封装的目的
微电子封装的目的在于保护芯片不受或少受外界环境的影响，并为之提供一个良好的工作条件，以使电路具有稳定、正常的功能。
3、微电子封装的技术领域
微电子封装技术涵盖的技术面积广，属于复杂的系统工程。
它涉及物理、化学、化工、材料、机械、电气与自动化等各门学科，也使用金属、陶瓷、玻璃、高分子等各种各样的材料，因此微电子封装是一门跨学科知识整合的科学，整合了产品的电气特性、热传导特性、可靠性、材料与工艺技术的应用以及成本价格等因素，以达到最佳化目的的工程技术。
在微电子产品功能与层次提升的追求中，开发新型封装技术的重要性不亚于电路的设计与工艺技术，世界各国的电子工业都在全力研究开发，以期得到在该领域的技术领先地位。
微电子器件的封装与封装技术
微电子器件的封装与封装技术微电子器件的封装是指将微电子器件通过一系列工艺及材料封装在某种外部介质中，以保护器件本身并方便其连接到外部环境的过程。
封装技术在微电子领域中具有重要的地位，它直接影响着器件的性能、可靠性和应用范围。
本文将对微电子器件的封装和封装技术进行探讨。
一、封装的意义及要求1. 保护器件：封装能够起到保护微电子器件的作用，对器件进行物理、化学及环境的保护，防止外界的机械损伤、湿度、温度、辐射等因素对器件产生不良影响。
2. 提供电子连接：封装器件提供了电子连接的接口，使得微电子器件能够方便地与外部电路连接起来，实现信号传输和电力供应。
3. 散热：现如今，微电子器件的集成度越来越高，功耗也相应增加。
封装应能有效散热，防止过热对器件性能的影响，确保其稳定运行。
4. 体积小、重量轻：微电子器件的封装应尽量减小其体积和重量，以满足现代电子设备对紧凑和便携性的要求。
5. 成本低：封装的制造成本应尽量低，以便推广应用。
二、封装技术封装技术是实现上述要求的关键。
根据封装方式的不同，可以将封装技术分为传统封装技术和先进封装技术。
1. 传统封装技术传统封装技术包括包装封装和基板封装。
（1）包装封装：包装封装即将芯片封装在芯片封装物中，如QFN （无引脚压焊封装）、BGA（球栅阵列封装）等。
这种封装技术适用于小尺寸器件，并具有良好的散热性能和低成本的优点。
（2）基板封装：基板封装主要是通过将芯片封装在PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）上来实现。
它有着较高的可靠性和良好的电气连接性，适用于信号速度较慢、功耗较低的器件。
2. 先进封装技术随着微电子技术的发展，需要更加先进的封装技术来满足器件的高集成度、大功率以及快速信号传输等需求。
（1）3D封装技术：3D封装技术是指将多个芯片通过堆叠、缠绕、插口等方式进行组合，以实现更高的器件集成度和性能。
常见的3D封装技术包括TSV（Through-Silicon-Via，通过硅通孔）和芯片堆积技术。
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。
- 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)。
微电子封装基础与传统封装技术
引线键合工艺示意图（之一）
Wire Bonding in Microelectronics, by George Harman
微电子封装基础与传统封装技术
Wedge-type Bonding
微电子封装基础与传统封装技术
引线键合工艺示意图（之二）
微电子封装基础与传统封装技术
包装出厂
微电子封装基础与传统封装技术
引线键合双列直插封装流程示意
微电子封装基础与传统封装技术
多种塑料包封方法
浸渍法 1-元器件；2-液 体树脂；3-容器
滴涂法 1-树脂；2-芯片；3-金丝；4-基板；5-管腿；6-底座
3
填充法 1-液体树脂； 2-元器件；3塑料外壳
浇注法 1-液体树脂；2元器件；3-模具
FC-QFN
LQFP Enhanced SOJ QFP
aQFN
SSOP
TSOP
SOP
‘90 ‘91 ‘92 ‘93 ‘94 ‘95 ‘96 ‘97 ‘98 ‘99 ‘00 ‘01 ‘02 ‘03 ‘04 ‘05 ‘06 ‘07 ‘08 ‘09 ‘10
微电子封装基础与传统封装技术
国内主要封测厂商的技术路线
(c)载带自动焊（tape automated bonding，TAB）
微电子封装基础与传统封装技术
从封装元件到系统
Discrete L,C,R Packaged IC
IC Package
Board Assembly
System Assembly
Fundamentals of microsystems packaging, Dr. Rao Tummulao
TSV
Fan out WLCSP FC PiP
LBGA
COS BGA MCM BGA PoP MAP- POP FC-POP
Stacked-BGA Enhanced BGA BGA TFBGA (mini BGA) BCC uBGA VFBGA WFBGA
TQFP PLCC QFP P-DIP
QFN
微电子封装基础与传统封装技术
环氧树脂和导电胶粘结技术
环氧树脂粘结技术
主要应用于芯片与底座要求相互绝缘的情况 组分含固化剂、固化促进剂、稀释剂、填充剂等 易加工、高粘合力、稳定、绝缘特性号、收缩小、机械强度高 耐高温性稍差 工艺简单、成本低廉 典型固化温度：125~175C
导电胶粘结技术
Loop height (min. m)
80
80
70
70
微电子封装基础与传统封装技术
纲要
封装基础知识 传统集成电路封装流程
金属封装 陶瓷封装 塑料封装
封装关键工艺
芯片粘结（Die Attach）
引线键合（Wire Bonding） 模塑（Molding）
TAB与倒装芯片互连
微电子封装基础与传统封装技术
焊料粘结技术
多用于陶瓷封装、塑封器件的芯片粘结
Au-Sn、Ag-Cu、Sn-Pb
便于操作，强度稍低于共晶焊粘结
微电子封装基础与传统封装技术
纲要
封装基础知识 传统集成电路封装流程
金属封装 陶瓷封装 塑料封装
封装关键工艺
芯片粘结（Die Attach）
微电子封装基础与传统封装技术
蔡坚、王谦 清华大学微电子学研究所 Email: jamescai@
微电子封装基础与传统封装技术
纲要
封装基础知识 传统集成电路封装流程
金属封装 陶瓷封装 塑料封装
封装关键工艺
芯片粘结（Die Attach）
引线键合（Wire Bonding） 模塑（Molding）
IBM C4技术
早在二十世纪60年代，IBM发明了芯片倒装焊技术，即可控塌陷芯片连接 （C4: Controlled Collapse Chip Connection）技术，以取代当时昂贵、 可靠性差并且生产率低下的手工操作的引线键合技术，用于其固体逻辑技 术（SLT）器件的陶瓷封装。
控制合适的温度、时间和银浆的量
粘片工艺难以控制，易污染管芯 可靠性（抗冲击性能、长时间存放）差
氧化银 （焊料） 90g 氧化铋 （降低熔点） 1.4g 松香 （还原剂） 9g 松节油 （溶剂） 37.5ml 蓖麻油 （增粘剂） 5.7ml
材料 比例
低熔点玻璃粘结技术
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 熔接温度高于外壳盖板熔封温度
微电子封装基础与传统封装技术
递模成型塑封技术
Transfer Molding
热固性材料（酚醛树脂、环氧树脂等）
微电子封装基础与传统封装技术
微电子封装基础与传统封装技术
微电子封装基础与传统封装技术
EOL– Molding（注塑）
Molding Cycle
-L/F置于模具中，每 -高温下，EMC开始 个Die位于Cavity中， 熔化，顺着轨道流 模具合模。 向Cavity中 -块状EMC放入模具 孔中
TAB键合工艺
Fundamentals of Microsystems Packaging, Rao Tummala
微电子封装基础与传统封装技术
倒装芯片互连技术
微电子封装基础与传统封装技术
倒装芯片技术的优点
高密度 短传输路线 低的耦合电感 优良的噪音控制 薄外形
微电子封装基础与传统封装技术
关键键合参数
温度、压力、超声功率、 时间； 弧度、球径
微电子封装基础与传统封装技术
引线键合尖端技术
微电子封装基础与传统封装技术
引线键合点实例
微电子封装基础与传统封装技术
微电子封装基础与传统封装技术
引线键合技术水平发展
2000 Pad pitch (min. 50 m) Wire length (max. mm) Wire length (min. mm) 8 0.3 2003 40 8 0.3 2005 35 10 0.2 2010 20 10 0.2
微电子封装基础与传统封装技术
Fundamentals of microsystems packaging, Dr. Rao Tummulao
微电子封装基础与传统封装技术
封装的功能
电源分配/输入信号
封装及组装
芯片
• 芯片保护 • 电源分配 • 信号通道 • 热扩散 热耗/输出信号
系统
微电子封装基础与传统封装技术
微电子封装基础与传统封装技术
基本的芯片粘结技术类型
不同类型的芯片和封装可能采用不同的粘结方式
银浆粘结技术 低熔点玻璃粘结技术 环氧树脂粘结技术 导电胶粘结技术 共晶焊技术 焊料粘结技术
微电子封装基础与传统封装技术
银浆粘结与低熔点玻璃粘结技术
银浆粘结技术
氧化银的还原，实现芯片的粘接
-从底部开始，逐渐 覆盖芯片
-完全覆盖包裹完毕， 成型固化
Company Logo
微电子封装基础与传统封装技术
纲要
封装基础知识 传统集成电路封装流程
金属封装 陶瓷封装 塑料封装
封装关键工艺
芯片粘结（Die Attach）
引线键合（Wire Bonding） 模塑（Molding）
微电子封装基础与传统封装技术
递模成型 （Transfer Molding）
微电子封装基础与传统封装技术
框架类塑封前道工艺
Wafer 2nd Optical 第二道光检 Die Attach 芯片粘接
Back Grinding 磨片
Wafer Wash 晶圆清洗
Epoxy Cure 银浆固化
EOL
空间尺度的转换
芯片工艺特征尺寸
101nm 101m 102m~mm
芯片Pad的尺度
系统板的尺度
微电子封装基础与传统封装技术
封装技术发展的趋势
轻、薄、短、小 小型化、高密度、多功能、… …
微电子封装基础与传统封装技术
封装形式的变迁
3D PKG /TSV/…
微电子封装基础与传统封装技术
TAB与倒装芯片互连
微电子封装基础与传统封装技术
芯片粘结简介
芯片在载体上的固定方法，即采用粘结或者焊接等技 术实现芯片/管芯（Die/Chip）与底座（Carrier） 的连接，常称为Die Bonding / Die Attach / 贴片 等等； 具体的工艺考虑包括：
机械强度 化学性能稳定 导电性和导热性 热匹配特性 低固化温度和易操作性
微电子封装基础与传统封装技术
金属封装基本工艺
金属外壳成型
外壳电镀 装片（粘片） 芯片准备 引线键合 管帽封接
包装出厂
成品
测试与老化
微电子封装基础与传统封装技术
陶瓷封装基本工艺
陶瓷外壳成型
外壳电镀 装片（粘片） 芯片准备 引线键合 盖板封接
包装出厂
成品
测试与老化
微电子封装基础与传统封装技术
塑料封装基本工艺
4th Optical 第四道光检
Laser Mark 激光打字
PMC 高温固化
基板类封装的 前后道依然可 以类似区分
微电子封装基础与传统封装技术
纲要
封装基础知识 传统集成电路封装流程
金属封装 陶瓷封装 塑料封装