微电子封装技术课程重点内容(English)

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微电子封装技术重点

微电子封装技术重点微电子封装技术是微电子制造的关键环节之一，它指的是将微电子器件封装在一个特定的模块内，以保护器件不受外界环境的影响。

封装技术不仅可以提高器件的可靠性和稳定性，还可以加强器件与外界的连接，实现器件的互联和功能扩展。

下面将重点介绍微电子封装技术的几个重点。

首先是封装技术的材料选择。

微电子封装技术中使用的材料需要满足一系列要求，如良好的封装性能、优异的导热性能、抗腐蚀性能以及符合环境要求等。

常用的封装材料包括环氧树脂、金属材料、导电胶料等。

其中，环氧树脂是一种常见的封装材料，具有良好的附着性能和绝缘性能，可以保护电路板及元器件不受外界环境的侵蚀；而金属材料则可以提供优异的导热性能，增强元器件的散热效果。

其次是封装技术的封装方式。

微电子器件的封装方式有多种，常见的封装方式有裸露封装、无铅封装、QFN封装、BGA封装等。

裸露封装是将微电子器件直接固定在电路板上，封装过程简单，但对器件的保护性能较差；无铅封装则是采用无铅材料进行封装，以减少铅污染和环境污染。

QFN封装是一种先进的封装方式，具有小型化、低成本、良好的散热性能等优点，适用于高密度集成电路的封装；BGA封装则是一种球栅阵列封装，具有高可靠性、高密度以及良好的电磁兼容性。

此外，值得关注的是封装技术的散热处理。

由于微电子器件在工作过程中会产生大量的热量，对其进行有效的散热处理是非常重要的。

常用的散热方式包括散热片、散热器、散热胶等。

散热片是一种能够快速将热量传递给散热器的导热材料，可以提高器件的散热效果；散热器则是一种通过自然对流或强迫对流来进行散热的设备，通常采用铝、铜等导热材料制成，可以大大降低器件的工作温度；散热胶是一种具有优良的导热性能的胶料，可以填充器件之间的间隙，提高散热效果。

另外，封装技术中的测试和可靠性验证也非常重要。

在封装过程中，需要对成品进行严格的测试和验证，以确保器件的性能和可靠性。

常见的测试方法包括焦耳效应测试、温度循环测试、电气性能测试等。

微电子封装复习详细版(DOC)

1、微电子封装技术中常用封装术语英文缩写的中文名称：DIP：双列直插式封装double in-line packageQFP(J)：四边引脚扁平封装quad flat packagePGA：针栅阵列封装pin grid arrayPLCC：塑料有引脚片式载体plastic leaded chip carrierSOP(J)：IC小外形封装small outline packageSOT：小外形晶体管封装small outline transistor packageSMC/D：表面安装元器件surface mount component/deviceBGA：焊球阵列封装ball grid arrayCCGA：陶瓷焊柱阵列封装C eramic Column Grid ArrayKGD：优质芯片（已知合格芯片）Known Good DieCSP：芯片级封装chip size packageWB：引线键合wire bondingTAB：载带自动焊tape automated bondingFCB：倒装焊flip chip bondingOLB：外引线焊接Outer Lead BondingILB：内引线焊接C4：可控塌陷芯片连接Controlled Collapse Chip ConnectionUBM：凸点下金属化Under Bump MetalizationSMT：表面贴装技术THT：通孔插装技术Through Hole TechnologyCOB：板上芯片COG：玻璃上芯片WLP：晶圆片级封装Wafer Level PackagingC：陶瓷封装P：塑料封装T：薄型F：窄节距B：带保护垫2、微电子封装的分级：零级封装：芯片的连接，即芯片互连级一级封装：用封装外壳将芯片封装成单芯片组件和多芯片组件二级封装：将一级封装和其他组件一同组装到印刷电路板（或其他基板）上三级封装：将二级封装插装到母板上3、微电子封装的功能：1）电源分配：保证电源分配恰当，减少不必要的电源消耗，注意接地线分配问题。

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。

微电子封装技术讲义06.07[1]

如下图所示：
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

电子科学与技术专业英语(微电子技术分册)第一章译文

——电材专业英语课文翻译Semiconductor Materials• 1.1 Energy Bands and Carrier Concentration• 1.1.1 Semiconductor Materials•Solid-state materials can be grouped into three classes—insulators(绝缘体）, semiconductors, and conductors. Figure 1-1 shows the electrical conductivities δ(and the corresponding resistivities ρ≡1/δ)associated with(相关）some important materials in each of three classes. Insulators such as fused（熔融）quartz and glass have very low conductivities, in the order of 1E-18 to 1E-8 S/cm;固态材料可分为三种：绝缘体、半导体和导体。

图1－1 给出了在三种材料中一些重要材料相关的电阻值（相应电导率ρ≡1/δ)。

绝缘体如熔融石英和玻璃具有很低电导率，在10-18 到10-8 S/cm;and conductors such as aluminum and silver have high conductivities, typically from 104 to 106 S/cm. Semiconductors have conductivities between those of insulators and those of conductors. The conductivity of a semiconductor is generally sensitive to temperature, illumination（照射）, magnetic field, and minute amount of impurity atoms. This sensitivity in conductivity makes the semiconductor one of the most important materials for electronic applications.导体如铝和银有高的电导率，典型值从104到106S/cm;而半导体具有的电导率介乎于两者之间。

PPT微电子封装技术讲义

02
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。

第五章节微电子封装技术

第五章微电子封装技术
一、集成电路封装的设计
芯片陶瓷盖板低熔点玻璃
陶瓷封装外壳
金属化布线导电胶
封装外壳的设计封接的设计引线和引线架的设计
二、集成电路封装的设计
芯片陶瓷盖板低熔点玻璃
陶瓷封装外壳
封装外壳的设计封接的设计引线和引线架的设计
1、封装外壳的设计
集成电路外壳是构成集成电路整体的一个主要组成部分。它不仅仅对集成电路芯片起着一个单纯的机械保护和芯片电极向外过渡连接的作用，而且对集成电路芯片的各种功能参数的正确实现和电路使用场所要求的环境条件，以及体现电路特点，都起着根本的保证作用。
随着集成电路的组装密度不断增大，将导致功率密度也相应的提高，集成电路单位体积发热量也有所增加。在外壳结构设计上如果不能及时地将芯片内所产生的热量散发出去，设法抑制集成电路的温升，必然对集成电路的可靠性产生极为严重的影响。为此，封装外壳的热设计是一个至关重要的课题。
在进行封装外壳的热设计时，需要估计集成电路芯片由于电功率的热效应所产生的热量如何通过外壳散发到周围环境中去。
②封接材料的线膨胀系数应能和被焊的陶瓷、金属相匹配，从而
保证封接件具有一定的封接强度和经受得住诸如温度、气候和机械等一系列的环境考验。如果和被焊材料的线膨胀系数相差甚远，则在封接后封接材料中残存应力将使封接材料遭到破坏，从而使封接强度大大降低和无法保证封接体的气密性；
③电磁屏蔽
在放大电路中，当使用金属外壳时，由于屏蔽作用使金属外壳相当于一只矩形波导，在这波导中，放大电路的各级元器件都对它起电磁场的激励作用，其中以末级元器件的激励最强，这样因屏蔽外壳的耦合，很容易引起寄生反馈。为了消防这些影响，应将外壳做得长一点。

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Microelectronics packaging technology
(R eview contents)
Chapter 1：Introduction
1.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 technology
It is one of the key chapters
1.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) Technology
1）The characteristic and application of flip chip bonding technology
2）UBM and multilayer metallization under chip bump；UBM’s structure and material, and the roles of
each 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 components
1.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 moisture
absorption, and solutions to prevent for such failure.
Chapter 5：Packaging technology of BGA and CSP
1.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 MCM
2. The assembly technology of MCM.
Chapter 7：Electronic packaging materials and substrate technology
1. The classification of the materials for electronic packaging, the main requirements for packaging
materials.
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 reliability
1.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, dye
and pry, SEM, CSAM ...).
5 The purpose and key factors (such as stress level, stress type …) to design accelerated reliability test. Chapter 9：Advanced packaging technologies
1.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 technology
1. 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 and
microelectronics packaging.
3. And also describe briefly the development trend for LED package technology and the whole LED industry
respectively.
Specified Subject 2：MEMS packaging technology
1.The differences between micro-electro-mechanical system (MEMS) packaging technology and the
conventional microelectronics packaging technologies.
2.The function requirements of MEMS packaging.
Extra requirement:
The common used terms (Abbreviation) for electronic packaging.。