微电子芯片封装第二讲
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
【2024版】微电子封装技术课程重点内容(English)
Microelectronics packaging technology(R eview contents)Chapter 1：Introduction1.The development characteristics and trends of microelectronics packaging.2.The functions of microelectronics packaging.3.The levels of microelectronics packaging technology.4.The methods for chip bonding.Chapter 2：Chip interconnection technologyIt is one of the key chapters1.The Three kinds of chip interconnection, and their characteristics and applications.2.The types of wire bonding (WB) technology, their characteristics and working principles.3.The working principle and main process of the wire ball bonding.4.The major materials for wire bonding.5.Tape automated bonding (TAB) technology:1）The characteristic and application of TAB technology.2）The key materials and technologies of TAB technology.3）The internal lead and outer lead welding technology of TAB technology.6. Flip Chip Bonding (FCB) Technology1）The characteristic and application of flip chip bonding technology2）UBM and multilayer metallization under chip bump；UBM’s structure and material, and the roles ofeach layer.3）The main fabrication method of chip bumps.4）FCB technology and its reliability.5）C4 soldering technology and its advantages.6）The role of underfill in FCB.7）The interconnection principles for Isotropic and anisotropic conductive adhesive respectively. Chapter 3: Packaging technology of Through-Hole components1.The classification of Through-Hole components.2.Focused on：DIP packaging technology, including its process flow.3.The characteristics of PGA.Chapter 4：Packaging technology of surface mounted device (SMD)1.The advantages and disadvantages of SMD.2.The types of SMD.3.The main SMD packaging technologies, focused on：SOP、PLCC、LCCC、QFP.4.The packaging process flow of QFP.5.The risk of moisture absorption in plastic packages, the mechanism of the cracking caused by moistureabsorption, and solutions to prevent for such failure.Chapter 5：Packaging technology of BGA and CSP1.The characteristics of BGA and CSP.2.The packaging technology for PBGA，and its process flow.3.The characteristics of packaging technology for CSP.4.The reliability problems of BGA and CSP.Chapter 6：Multi-Chip Module（MCM）1.The classification and characteristics of MCM2. The assembly technology of MCM.Chapter 7：Electronic packaging materials and substrate technology1. The classification of the materials for electronic packaging, the main requirements for packagingmaterials.2. The types of metals in electronic packaging, and their main applications.3. The main requirements for polymer materials in electronic packaging.4.Classification of main substrate materials, and the major requirements for substrate materials.Chapter 8：Microelectronics packaging reliability1.The basic concepts of electronic packaging reliability.2.The basic concepts for failure mode and failure mechanism in electronic packaging.3.Main failure (defect) modes (types) of electronic packaging.4.The purpose and procedure of failure analysis (FA) ；Common FA techniques (such as cross section, dyeand pry, SEM, CSAM ...).5 The purpose and key factors (such as stress level, stress type …) to design accelerated reliability test. Chapter 9：Advanced packaging technologies1.The concept of wafer level packaging (WLP) technology.2.The key processes of WL-CSP.3.The concept and types of the 3D packaging technologies.Specified Subject 1：LED packaging technology1. Describe briefly the four ways to achieve LED white light, and how they are packaged？2. Describe briefly the difference and similar aspects (similarity) between LED packaging andmicroelectronics packaging.3. And also describe briefly the development trend for LED package technology and the whole LED industryrespectively.Specified Subject 2：MEMS packaging technology1.The differences between micro-electro-mechanical system (MEMS) packaging technology and theconventional microelectronics packaging technologies.2.The function requirements of MEMS packaging.Extra requirement:The common used terms (Abbreviation) for electronic packaging.。
集成电路芯片封装技术复习资料2
电子封装与表面组装技术第一章概述电子封装是一个富于挑战、引人入胜的领域。
它是集成电路芯片生产完成后不可缺少的一道工序，是器件到系统的桥梁。
封装这一生产环节对微电子产品的质量和竞争力都有极大的影响。
按目前国际上流行的看法认为，在微电子器件的总体成本中，设计占了三分之一，芯片生产占了三分之一，而封装和测试也占了三分之一，真可谓三分天下有其一。
封装研究在全球范围的发展是如此迅猛，而它所面临的挑战和机遇也是自电子产品问世以来所从未遇到过的；封装所涉及的问题之多之广，也是其它许多领域中少见的，它需要从材料到工艺、从无机到聚合物、从大型生产设备到计算力学等等许许多多似乎毫不关连的专家的协同努力，是一门综合性非常强的新型高科技学科。
封装最初的定义是：保护电路芯片免受周围环境的影响（包括物理、化学的影响）。
1.芯片封装是利用（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，引出接线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体结构的工艺。
电子封装工程：将基板、芯片封装体和分立器件等要素，按电子整机要求进行连接和装配，实现一定电气、物理性能，转变为具有整机或系统形式的整机装置或设备。
2.集成电路封装的目的：在于保护芯片不受或者少受外界环境的影响，并为之提供一个良好的工作条件，以使集成电路具有稳定、正常的功能。
3.芯片封装所实现的功能：电源分配；信号分配；散热通道；机械支撑；环境保护4．在选择具体的封装形式时主要考虑四种主要设计参数：性能，尺寸，重量，可靠性和成本目标。
5.封装工程的技术的技术层次第一层次，又称为芯片层次的封装，是指把集成电路芯片与封装基板或引脚架之间的粘贴固定电路连线与封装保护的工艺，使之成为易于取放输送，并可与下一层次的组装进行连接的模块元件。
第二层次，将数个第一层次完成的封装与其他电子元器件组成一个电子卡的工艺。
第三层次，将数个第二层次完成的封装组成的电路卡组合成在一个主电路版上使之成为一个部件或子系统的工艺。
芯片封装详细图解通用课件
焊接方法主要有两种：热压焊接 和超声焊接。
焊接过程中需要控制温度、时间 和压力等参数，以保证焊接质量
和可靠性。
封装成型
封装成型是将已贴装和焊接好的芯片封装在保护壳内的过程。
封装材料主要有金属、陶瓷和塑料等。
成型过程中需要注意保护好芯片和引脚，防止损坏和短路。同时要保证封装质量和 外观要求。
质量检测
VS
详细描述
高性能的芯片封装需要具备低延迟、高传 输速率和低功耗等特性，以满足电子设备 在运行速度、响应时间和能效等方面的需 求。同时，高可靠性的封装能够确保芯片 在各种环境条件下稳定运行，提高产品的 使用寿命和可靠性。
多功能集成化
总结词
为了满足电子设备多功能化的需求，芯片封 装也呈现出多功能集成化的趋势。
02
芯片封装流程
芯片贴装
芯片贴装是芯片封装流程的第 一个环节，主要涉及将芯片按 照设计要求粘贴在基板上。
粘贴方法主要有三种：粘结剂 粘贴、导电胶粘贴和焊接粘贴 。
粘贴过程中需要注意芯片的方 向和位置，确保与设计要求一 致，同时要保的引脚与基板 的引脚对应焊接在一起的过程。
塑料材料具有成本低、重量轻、加工方便等优点，常用于 封装壳体和绝缘材料等。
常用的塑料材料包括聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯等，其加 工工艺包括注塑成型、热压成型等。
其他材料
其他材料包括玻璃、石墨烯、碳纳米管等新型材料，具有优异的性能和广阔的应 用前景。
这些新型材料的加工工艺尚在不断发展和完善中。
05
芯片封装发展趋势
02
陶瓷材料主要包括95%Al2O3、 Al2O3-ZrO2、Al2O3-TiO2等， 其加工工艺包括高温烧结、等静 压成型和干压成型等。
金属材料
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。
第2章 封装工艺流程
片上。TAB技术中内引线键合后还要作后道工序，包括电学测试、
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。
❖ 导电胶功能：（形成化学结合、具有导电功能）
❖
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2.3.4 玻璃胶粘贴法
与导电胶类似，玻璃胶也属于厚膜导体材料（后面
我们将介绍）。不过起粘接作用的是低温玻璃粉。它
是起导电作用的金属粉（Ag、Ag-Pd、Au、Cu等）
与低温玻璃粉和有机溶剂混合，制成膏状。
为低成本芯片粘贴材料，适用于低成本的陶瓷
封装。
❖ 优点：无缝隙、热稳定性优良、低接合应力与
低湿气含量。
❖
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2.4 互连技术
是微系统封装的基础技术和专有技术。
❖ 服务对象：芯片与芯片间、芯片与封装衬底
间、器件与基板间的物理连接。
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Optical Inspection 光学检查
主要是针对Wafer Saw之后在显微镜下进行Wafer的外观检查，是否有
出现废品。
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Chipping Die
崩边
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2.3 芯片粘贴
芯片贴装：也称芯片粘贴，是将芯片固定
于封装基板或引脚架芯片的承载座上的工
艺过程。
贴装方式4种：
❖ 共晶粘贴法（Au-Si合金）
到原子引力范围，通过原子间吸引力，达到
“键合”的目的。
❖ 缺点：金属丝变形过大，受损，影响键合质
量，限制了使用范围。
❖
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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。
第二章 微电子封装概论(1)
第二步：将晶圆分布 图数字化，并将失效 芯片用红色标注，如 左图所示。
缺陷图样分析第二步
电子科学与技术系
Department of Electronic Science and technology
第三步：使用不同颜 色标注不同缺陷团簇， 如左图所示。 最后再通过与数据 库比对，完成缺陷图 样的分类。
2.2.1 零级封装技术（芯片互连级）
1.零级封装
零级封装是指半导体基片上的集成电路元件、器 件、线路；更确切地应该叫未加封装的裸芯片。 如果硬要说它是封装，是指圆片的切割到没有外 壳封装的集成电路的芯片，是由半导体厂商来完成 的，这种芯片可分为系列标准芯片和特殊用途的专 用芯片两种。 系统用户可从半导体厂家以这种裸芯片形式进货， 进行封装，经测试确保芯片质量合格后销售。
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2.1.2 微电子封装的功能
微电子封装有5个功能如下：
1.电源分配： 微电子封装首先要通过电源使芯片电路能流通电流，但不 同部件所需的电源不同，要合理分配不同部件的电源，避免 器件被烧坏和不必要的电源损耗，这一点尤为重要。 2.信号分配： 为使电信号延迟尽可能减小，布线时应尽可能地使信号线 与芯片的互连路径，以及通过封装的 I/O引出路径达到最短。 对于高频信号，还应考虑信号的串扰，需进行合理的信号线 布线和地线布线。 3.机械支撑： 为芯片和其他部件提供牢固可靠的机械支撑，要能适应各 种工作环境和条件的变化。
缺陷图样分析第三步
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2.贴膜 （Tape Attaching）