微电子封装技术第2章 封装工艺流程
封装工艺流程
封装工艺流程
《封装工艺流程》
封装工艺流程是指将集成电路芯片封装成完整的电子元器件的过程。
封装工艺流程主要包括封装设计、封装材料选择、封装模具制造、封装过程控制等环节。
下面我们将简要介绍一下封装工艺流程的主要步骤。
封装设计是封装工艺流程的第一步，它要根据芯片的功能和尺寸特点来确定封装的类型和尺寸，以及排线的布局和引脚数量等。
封装设计的好坏直接影响到后续封装工艺的成功与否。
封装材料选择是封装工艺流程的第二步，它要根据封装的类型和应用环境来选择合适的封装材料，如塑料封装、陶瓷封装、球栅阵列封装等。
不同的封装材料有不同的特性和成本，要合理选择以满足产品的要求。
封装模具制造是封装工艺流程的第三步，它要根据封装设计和封装材料来制造合适的封装模具。
封装模具的制造质量直接关系到封装产品的质量和成本，因此要选择合适的制造工艺和材料，以确保模具的精度和寿命。
封装过程控制是封装工艺流程的最后一步，它要对封装过程中的温度、湿度、压力、时间等参数进行控制，以确保封装产品的质量和稳定性。
封装过程控制是封装工艺流程中最关键的环节，要严格执行相应的标准和流程，以确保产品的合格率和可靠性。
总的来说，封装工艺流程是一个复杂的技术活，它要求在封装设计、封装材料选择、封装模具制造和封装过程控制等方面有丰富的经验和技术，以确保封装产品的质量和性能。
只有做好封装工艺流程的每一个环节，才能生产出合格的封装产品，满足客户的需求。
微电子器件封装流程
去框 (Singulation)
去框（Singulation）的目的： 將已完成盖印（Mark）制程 的Lead Frame，以沖模的方 式将Tie Bar切除，使 Package与Lead Frame分开， 方便下一个制程作业。
Tie Bar
成型 Forming
成型（Forming)的目的： 將已去框的Package的Out Lead以连续冲模的方式，将 产品的脚弯曲成所要求之形状。
Mold Cycle-1
封胶的过程为将导线架预热， 再将框架置于压铸机上的封装 模具上，再以半溶化后之树脂 (Compound)挤入模中，待树脂 硬化后便可开模取出成品。
Mold Cycle-2
空模
放入L/F
合模
开模
开模
注胶
切脚成型 (Trim/Form)
目的：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。
去胶/去纬前
去胶/ (Dejunk)
去胶（Dejunk）的目的：所谓去胶，是指利用机械模具将脚尖 的费胶去除；亦即利用冲压的刀具（Punch）去除掉介于胶体 （Package）与（Dam Bar）之間的多余的溢胶。
Dam Bar
去胶位置
去纬 (Trimming)
去纬（Trimming）的目的： 去纬是指利用机械模具将脚间金属连接杆切除。
焊线 (Wire Bond)
目的：将晶粒上的接点用金线或者铝线铜 线连接到导线架上之内引脚，从而将IC晶 粒之电路讯号传输到外界。
焊线时，以晶粒上之接点为第一焊点，内 引脚上之接点为第二焊点。先将金线之端 点烧成小球，再将小球压焊在第一焊点上。 接着依设计好之路径拉金线，将金线压焊 在第二点上完成一条金线之焊线动作。
封装的工艺流程
封装的工艺流程封装的工艺流程封装是电子元器件生产中非常重要的一环，它将制造好的集成电路芯片封装在外部保护壳中，以保证电路的正常运行和使用。
下面将介绍一种常用的封装工艺流程。
首先，封装工艺流程的第一步是准备工作。
准备工作包括准备所需的封装材料，如塑料壳体、封装芯片、导线等，并清洗这些材料以确保其表面清洁。
此外，还需要准备要使用的封装设备和工具。
第二步是芯片的固定。
在封装过程中，芯片需要被固定在封装壳体中。
这可以通过使用胶水或焊锡来完成。
胶水是刷在封装壳体的内部的，将芯片粘贴在指定的位置上。
而焊锡则是通过加热来使其融化，并将芯片焊接在壳体上。
第三步是连接导线。
封装工艺中的一个重要步骤是将芯片与其他电子器件连接起来。
这可以通过焊接、印刷、接插等多种方式来实现。
焊接是最常用的方式之一，它通过将导线与芯片的引脚连接，并加热使其焊接在一起。
而印刷是将导线印制在芯片表面和封装壳体内部，通过印刷设备将导线印制在指定的位置上。
接插则是将导线插入到芯片的插槽中，通过插座与芯片连接起来。
第四步是封装壳体的密封。
为了确保芯片的安全性和耐用性，封装壳体需要进行密封处理。
这可以通过使用胶水或密封胶来完成。
胶水是将封装壳体的两个半壳粘合在一起，以达到密封的目的。
而密封胶是将其涂抹在封装壳体的连接处，使其更加牢固和密封。
第五步是整体的检验和测试。
在封装工艺完成后，需要对封装好的器件进行检查和测试，以确保其质量和性能。
这可以通过视觉检查、电气测试和功能测试等方式来完成。
视觉检查可以通过直观地观察封装壳体、连接线和芯片等部分的外观，以检查是否有缺陷或损坏。
电气测试是通过测试仪器对封装好的芯片进行电气性能测试，以确保其符合规定的电参数要求。
功能测试是对封装好的芯片进行功能性能测试，以确保其正常运行和使用。
最后，是封装工艺流程的完工和包装。
当封装工艺流程完成后，封装好的器件需要经过最后的包装处理。
这可以通过将器件放入包装盒或包装袋中，然后进行标签贴附、封口等操作来完成。
第二章-电子封装的基本工艺-PDF全
点面积大，无方向性，可自动化焊接。
三种引线键合的焊接拉力比较
热压焊：<0.05N/点 超声焊：>0.1N/点（Al丝, 40µm） 热超声焊：0.07-0.09N/点（Au丝, 25µm）
引线键合可能产生的失效
脱焊(lift-off)：原因是焊盘上存在有机沾污或是 表面氧化层太厚 疲劳断裂(fatigue break)：原因是生成金属间化 合物，使接触电阻增大。金属间化合物形成的同 时，在焊接点产生空洞，在热冲击、温度循环过 程中，空洞越来越大，导致焊点断裂。 （金属间化合物的生成是二种金属键合的关键， 金属间化合物的剪切强度比纯金和纯铝高。）
TAB的应用
主要应用在低成本，大规模生产的电子产品。
TAB的引线在九十年代： 200—300根，内引线间距50—80um，外引线
间距<0.3mm 2000年：达到800—1000根引线
2.2.3 倒装焊
倒装焊（FCB）是芯片面朝下，芯片焊区直接与基板 焊区直接互连的一种方法。
优点： • 互连线短，互连电容、电阻、电感小，适合高频高速器件； • 占基板的面积小，安装密度高； • 芯片焊区可面分布，适合高I/O器件； • 芯片安装和互连可以同时进行，工艺简单、快速，适合
1.热压焊：
利用加热和加压力使金属丝与Al或Au金属焊区压焊在一 起。 原理:使焊区金属塑性形变，破坏压焊界面氧化层，使金属 丝和焊区金属接触面产生原子间吸引力，达到键合的目的。 此外，界面上、下金属在加热加压下相互镶嵌。 焊接压力：0.5-1.5N/点 焊头温度：150℃ 芯片温度：>200℃ 缺点：高温：氧化，生成金属间化合物；
第二章 电子封装的基本工艺
简述微电子封装基本工艺流程
简述微电子封装基本工艺流程微电子封装听起来是不是特别高大上呀？其实呀，它的基本工艺流程就像一场奇妙的旅行呢。
一、芯片制备。
这可是整个微电子封装旅程的起点哦。
芯片的制备就像是精心打造一颗超级微小又无比强大的“心脏”。
先从硅晶圆开始，这个硅晶圆就像是一块神奇的“地基”，要在上面进行超级精细的加工。
比如说光刻啦，光刻就像是在硅晶圆上画画，不过这个画笔超级精细，能画出只有纳米级别的图案呢。
然后还有蚀刻，蚀刻就像是把不需要的部分去掉，只留下我们想要的电路图案。
这一道道工序就像打造艺术品一样，每一步都得小心翼翼，稍微出点差错，这颗“心脏”可能就不那么完美啦。
二、芯片贴装。
芯片做好了，接下来就要把它安置到合适的地方啦，这就是芯片贴装环节。
这时候就像给芯片找一个温暖的“小窝”。
通常会用到一些特殊的材料，比如黏合剂之类的。
把芯片稳稳地粘在封装基板上，这个过程可不能马虎哦。
要保证芯片和基板之间的连接非常牢固，就像盖房子时把柱子稳稳地立在地基上一样。
如果贴装得不好，芯片在后续的使用过程中可能就会出问题，就像房子的柱子不稳，那房子可就危险啦。
三、引线键合。
这可是个很有趣的环节呢。
它就像是在芯片和封装基板之间搭建起一座座“小桥”。
通过金属丝，比如说金线之类的，把芯片上的电极和封装基板上的引脚连接起来。
这个过程就像绣花一样精细，要把每一根金属丝都准确无误地连接好。
想象一下，那么多微小的连接点，就像在微观世界里编织一张精密的网。
如果有一根金属丝连接错了或者没连接好，那信号可就不能正常传输啦，就像桥断了，路就不通了呀。
四、灌封。
灌封就像是给整个芯片和连接部分穿上一层保护“铠甲”。
会用一些特殊的封装材料，把芯片、金属丝这些都包裹起来。
这个封装材料就像一个温柔的“保护罩”，它能防止芯片受到外界的干扰，比如湿气啦、灰尘啦之类的。
就像给我们珍贵的东西放在一个密封的盒子里一样，让它在里面安安稳稳的。
而且这个保护罩还能起到一定的散热作用呢，芯片在工作的时候会发热，如果热量散不出去，就像人在一个闷热的房间里一样，会很不舒服，时间长了还会出问题呢。
封装工艺流程范文
封装工艺流程范文工艺流程是指将产品从设计到制造的整个过程中所涉及到的各个环节进行规划、组织、指导、控制和完善的一种管理活动。
封装工艺流程是指对产品封装过程中所涉及到的工艺步骤进行规范和优化，以提高产品质量和生产效率。
以下是一种封装工艺流程的示例：一、材料准备：1.根据产品设计要求，准备好封装所需的各种材料，如半导体芯片、封装材料、引线等。
二、清洁处理：1.对半导体芯片进行清洁处理，以去除表面污染物，提高封装质量。
三、芯片定位与粘接：1.采用自动化设备将清洁过的芯片放置在载体上，并通过粘接方式固定。
四、线路连接：1.采用金线或铜线等导线材料进行焊接，将芯片与导线连接。
五、封装材料加工：1.将封装材料热塑或冷却，使其适应芯片和导线的形状，并提供保护和支撑。
六、封装尺寸修整：1.使用切割机械对封装材料进行修整，使其符合产品设计要求的尺寸和形状。
七、引线焊接：1.将引线与导线进行焊接，确保连接牢固和电性能良好。
八、外观检查：1.对封装产品进行外观检查，确保无表面缺陷和污染物。
九、性能测试：1.对封装产品进行电学性能测试，如电阻、电容、电感等指标的测试。
十、包装和入库：1.将封装产品进行包装，按照规范要求进行标识，并入库备用或发货。
十一、质量控制：1.建立质量控制体系，对每个环节的工艺流程进行监控和优化，确保产品质量稳定可靠。
以上所述的工艺流程只是一个示例，实际的封装工艺流程根据不同的产品和工艺要求可能会有所不同。
在封装工艺流程的设计中，需要结合具体产品的特点和要求，对每个环节进行细致的规划和调整，以确保产品符合设计要求并达到预期的性能和质量要求。
封装工艺流程的优化是一个不断完善的过程，需要持续追求技术创新和效率提升，以适应市场竞争和客户需求的变化。
封装工艺流程 ppt课件
第二章 封装工艺流程
打线键合的线材与可靠度 （1）合金线材 铝合金线
因纯铝线材太软很少使用。铝合金线标准线材是铝-1% 硅。令你一种是含0.5-1%镁的铝导线。其优点是抗疲劳 性优良，生成金属间化合物的影响小。
金线 纯金线的纯度一般用4个9。为增加机械强度，往往在金
中添加5-10ppm 铍或铜。金线抗氧化性好，常由于超声 波焊接中。
这两种方法都很好地避免了或减少了减薄引起 的硅片翘曲以及划片引起的边缘损害，大大增强了 芯片的抗碎能力。
第二章 封装工艺流程
2.3 芯片贴装 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
• 共晶粘贴法 • 焊接粘贴法 • 导电胶粘贴法 • 玻璃胶粘贴法
第二章 封装工艺流程
在芯片粘贴时，用盖印、丝网印刷、点胶 等方法将胶涂布于基板的芯片座中，再将芯片 置放在玻璃胶之上，将基板加温到玻璃熔融温 度以上即可完成粘贴。由于完成粘贴的温度要 比导电胶高得多，所以它只适用于陶瓷封装中。 在降温时要控制降温速度，否则会造成应力破 坏，影响可靠度。
第二章 封装工艺流程
2.4 芯片互连 芯片互连是将芯片焊区与电子封装外壳的I/O引线或基
三种导电胶的特点是：化学接合、具有导电功能。
第二章 封装工艺流程
导电胶贴装工艺
膏状导电胶： 用针筒或注射器将粘贴剂涂布到芯
片焊盘上（不能太靠近芯片表面，否则 会引起银迁移现象），然后用自动拾片 机（机械手）将芯片精确地放置到焊盘 的粘贴剂上，在一定温度下固化处理 （150℃ 1小时或186℃半小时）。 固体薄膜：
IC芯片制作完成后其表面均镀有钝化保护层，厚度高于 电路的键合点，因此必须在IC芯片的键合点上或TAB载带的 内引线前端先长成键合凸块才能进行后续的键合，通常TAB 载带技术也据此区分为凸块化载带与凸块化芯片TAB两大类。
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。
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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。
2.5.1 打线键合
WB是将半导体芯片焊区与微电子封装的I/O引 线或基板上的金属布线焊区用金属细丝连接起来的 工艺技术。
主要的打线键合方式有热压键合（ Thermocompression Bonding，也称为T/C Bonding）、超声波键合（Ultrasonic Bonding， 也称为U/S Bonding）和热超声波键合（ Thermosonic Bonding，也称为T/S Bonding）三 种。
封装技术的基本工艺流程为：硅片减薄→硅片 切割→芯片贴装→芯片互连→成形技术→去飞边毛 刺→切筋成形→上焊锡→打码等。
2.2芯片减薄
目前大批量生产所用到的主流硅片多为6in、 8in和12in，由于硅片直径不断增大，为了增加其机 械强度，厚度也相应地增加，这就给芯片的切割带 来了困难，所以在封装之前要进行减薄处理。
硅片的背面减薄技术主要有磨削、研磨、干式 抛光、化学机械平坦工艺、电化学腐蚀、湿法腐蚀 、等离子增强化学腐蚀、常压等离子腐蚀等。
2.2芯片减薄
磨削的磨轮及工作示意图
2.3芯片切割
硅片减薄后粘贴在一个带有金属环或塑料框架 的薄膜（蓝膜）上，送到芯片切割机进行切割，切 割过程中，蓝膜起到了固定芯片位置的作用。
2.5.1 打线键合
打线键合的材料
铜丝
铜材料相对便宜，资源充足，在塑料封装中抗波动 （在垂直长度方向平面内晃动）能力强，使用中主要问 题是键合性问题，需要加保护气体以避免被氧化。
2.5.1 打线键合
打线键合的材料
金丝
具有优良的抗氧化性。金丝线表面要光滑和清洁以 保证强度和防止丝线堵塞，纯金具有很好的抗拉强度和 延展率，比较常用的金线纯度为99.99%。为了增加其 机械强度，一般加入铍（Be）或者铜（Cu）。
2.5.1 打线键合
打线键合的材料
铝丝
铝丝是超声波键合最常见的引线材料，标准的铝丝 一般加入1% Si或者1% Mg以提高强度。
热压键合技术
2.5.1 打线键合
热压键合技术
2.5.1 打线键合
超声波键合
又称超声焊，利用超声波产生的能量，通过磁 致伸缩换能器，在超高频磁场感应下，迅速伸缩而 产生弹性振动，经变幅杆传给劈刀，使劈刀相应振 动；同时，在劈刀上施加压力。劈刀在这两种力的 共同作用下，带动金属丝在被焊区的金属化层表面 迅速摩擦，使金属丝和金属表面产生塑性形变。
切割的方式可以分为刀片切割和激光切割两个 大类。
作为切割工艺的改进，相继又开发出先切割后 减薄和减薄切割方法。
2.3芯片切割
先切割后减薄DBG法示意图
2.4芯片贴装
芯片贴装也称为芯片粘贴，是将芯片固定于框 架或封装基板上的工艺过程。
贴装的方式主要共晶粘贴法、焊接粘贴法、导 电胶粘贴法和玻璃胶粘贴法。
2.5.1 打线键合
超声波键合
2.5.1 打线键合
热超声波键合
热超声波键合技术为热压键合技术与超声波键 合技术的混合技术。热超声波键合必须首先在金属 线末端成球，再使用超声波脉冲进行金属线与金属 焊区的键合。
2.5.1 打线键合
打线键合的材料
不同的键合方要选用Au丝，超声焊主要 用Al丝和Si-Al丝。
2.5 芯片互连技术
将芯片压焊块与封装外壳的引脚相连接，使芯
片实现既定的电路功能。芯片互连常见的方法有（ Wire Bonding，WB）、载带自动键合（Tap Automated Bonding，TAB）、倒装芯片键合（ Flip Chip Bonding，FCB）三种。
2.5 芯片互连技术
芯片互连的示意图
2.4芯片贴装
共晶粘贴法是利用金-硅合金（一般是69%的金 和31%的Si），在363℃时的共晶熔合反应使IC芯片 粘贴固定。
一般的工艺方法是将硅片置于已镀金膜的陶瓷 基板芯片座上，再加热至约425℃，借助金-硅共晶 反应液面的移动使硅逐渐扩散至金中而形成的紧密 结合。
2.4芯片贴装
共晶粘贴法示意图
2.5.1 打线键合
热压键合技术
热压键合技术利用加热和加压力，使金属丝与 Al或Au的金属焊区压焊在一起。通过加热和压力， 使焊区金属发生塑性形变，同时破坏压焊界面上的 氧化层，使压焊的金属丝与焊区金属接触面的原子 间达到原子引力范围，从而使原子间产生吸引力， 达到“键合”目的。
2.5.1 打线键合