微电子工艺基础封装技术.79页PPT
半导体制造之封装技术 ppt课件

3D晶片堆叠技术
堆叠式存储模块
目前,以全球半导体封装的主流正处在第三阶段的成熟期,PQFN和BGA等主要封装技 术进行大规模生产,部分产品已开始在向第四阶段发展。 微机电系统(MEMS)芯片就是采用堆叠式的三维封装。
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封装的性能要求
封装
电源分配
信号分配
散热通道
机械支撑
环境保护
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封装的技术层次
三级封装 母板 第四层次:将数个子系统组装成为一个完整电子产品的工艺过程。
二级封装
PWB或卡
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。
一级封装
多芯片组件
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。
零级封装
芯片互连
第一层次: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。
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封装的分类
1、按照封装中组合集成电路芯片的数目,芯片封装可分为:单芯片封装与多芯片封装两大类; 2、按照密封的材料区分,可分为:高分子材料和陶瓷为主的种类; 3、按照器件与电路板互连方式,封装可区分为:引脚插入型和表面贴装型两大类; 4、按照引脚分布形态区分,封装元器件有:单边引脚,双边引脚,四边引脚,底部引脚四种。 5、常见的单边引脚有:单列式封装与交叉引脚式封装; 6、双边引脚元器件有:双列式封装小型化封装; 7、四边引脚有四边扁平封装; 8、底部引脚有金属罐式与点阵列式封装。
第3章微电子的封装技术

第3章微电子的封装技术微电子封装技术是指对集成电路芯片进行外包装和封封装的工艺技术。
封装技术的发展对于提高微电子产品的性能、减小体积、提高可靠性和降低成本具有重要意义。
封装技术的目标是实现对芯片的保护和有效连接,同时满足对尺寸、功耗、散热、信号传输等方面的要求。
封装技术的发展经历了多个阶段。
早期的微电子产品采用插入式封装,芯片通过引脚插入芯片座来连接电路板,这种封装方式容易受到环境的影响,连接不可靠,也无法满足小型化和高集成度的需求。
后来,绝缘层封装技术得到了广泛应用,通过在芯片上覆盖绝缘层,然后连接金属线路,再通过焊接或压力连接的方式实现芯片与电路板之间的连接。
这种封装方式提高了连接的可靠性,但由于绝缘层的存在,芯片的散热能力受到限制。
随着技术的进步,微电子封装技术也得到了快速发展。
现代微电子产品普遍采用半导体封装技术,具有体积小、功耗低、可靠性强和成本低等优点。
常见的半导体封装技术有裸片封装、焊接封装和微球栅阵列封装等。
裸片封装是将芯片裸露在外界环境中,并通过焊接或压力连接的方式与电路板相连。
这种封装方式具有体积小、重量轻和散热能力强的优点,但对芯片的保护较差,容易受到外界的机械和热力作用。
焊接封装是将芯片与封装底座通过焊接的方式连接起来。
常见的焊接技术有电离子焊接、激光焊接和超声波焊接等。
电离子焊接是利用高能电子束将封装底座和芯片焊接在一起,具有连接可靠、焊接速度快的优点。
激光焊接利用激光束对焊接点进行加热,实现焊接。
超声波焊接则是利用超声波的振动将焊接点熔化,并实现连接。
焊接封装具有连接可靠、工艺简单和尺寸小的优点,但要求焊接点的精度和尺寸控制较高。
微球栅阵列封装是一种先进的封装技术,其特点是将芯片中的引脚通过微小球连接到封装底座上。
这种封装方式不仅提高了信号传输的速度和可靠性,还可以实现更高的封装密度和更小的封装尺寸。
微球栅阵列封装需要使用高精度的装备和工艺,但具有很大的发展潜力。
除了封装技术的发展,微电子封装材料的研究也十分重要。
集成电路的封装工艺与技术.pptx

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注塑、激光打字
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
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Байду номын сангаас
高温固化
固化的作用为在注塑后保护IC内部结构,消除内部应力。
固化温度:175+/-5°C;固化时间:8小时
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
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• 缺点:热膨胀系数和介电常数比硅高,且 热导率较低,限制其在高频、高功率封装 领域的应用
• SiC
• 优点:热导率很高,热膨胀系数较低,电 绝缘性能好,强度高。
• 缺点:介电常数太高,只能用于低频封装
• AlN
• 优点:电性能和热性能优良,可用于高功 率、大尺寸封装
• 缺点:制备工艺复杂,成本高昂
电镀、退火
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
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成型、光检
将一条片的引脚框架切割成单独的单元。
封装技术
• TSOP • BGA • CSP
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TSOP 封装技术
衡量芯片封装技术先进与否的重 要指标是芯片面积与封装面积之比, 这个比值越接近1越好。
光检
电镀退火
注塑
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。
微电子工艺zhangPPT课件

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第十一章 淀积—11.2.1 薄膜特性
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第十一章 淀积—11.2.1 薄膜特性
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第十一章 淀积—11.2.1 薄膜特性
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第十一章 淀积—11.2.2 薄膜生长
薄膜生长三阶段: 1.晶核形成 2.聚集成束(岛生长) 3.形成连续膜 高表面速率、低的成核速度 低表面速率、高的成核速度 无定形膜 单晶 多晶
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第十一章 淀积—11.3 化学汽相淀积
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第十一章 淀积—11.3.1 CVD化学过
程
CVD 过程中5种基本化学反应:
1、高温分解(化学键断裂);
2、光分解;
3、还原反应;
4、氧化反应;
5、氧化还原反应。
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第十一章 淀积—11.3.2 CVD反应
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第十一章 淀积—11.4 CVD淀积系统
CVD工艺具有不同的反应腔设计,常压CVD(APCVD) 和减压CVD,减压CVD分为LPCVD(热能)和等离子体 辅助减压CVD(热能和等离子体,PECVD和HDPCVD)
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第十一章 淀积—11.4 CVD淀积系统
CVD反应器加热(热壁还是冷壁) LPCVD:反应速度限制;APCVD:质量输运限制
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第十一章 淀积
薄膜分类: 1.导电薄膜 2.绝缘薄膜 (11章) 作用: 1.作为器件、电路的一部分(电感) 2.工艺中的牺牲层 内容安排: 11章 SiO2 Si3N4 多晶硅层 12章 金属层
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第7章现代微电子封装技术介绍

插装元器件按材料分类,有金属封装、陶瓷封装和 塑料封装等。
各类插装元器件封装的引脚中心距多为2.54mm, DIP已形成4~64个引脚的系列化产品。PGA能适应 LSI芯片封装的要求,I/O数列达数百个。
• 7.4.2 SIP和DIP的封装技术
单列直插式封装(SIP),其引脚数为2~23个,引 脚从一个侧面引出,排列成一条直线。其中锯齿型单 列直插式封装 (ZIP)的管脚排列成锯齿型,可提高管 脚密度。 双列直插式封装(DIP),其引脚数一般不超过 100个,引脚从一个侧面引出,并排列成两条直线。 SIP、DIP引脚需要插入PCB的通孔内进行钎焊, 其钎焊方法见第3章。当装配到PCB上时呈侧立状, 故其所占的空间相对较大。
• 7.2.2 封装的功能
微电子封装通常有5种功能:
电源分配、信号分配、散热通道、机械支撑和保护 作用。
• (1) 电源分配
电子封装首先要能接通电源,使芯片与电路流通电 流。其次,电子封装的不同部位所需的电源有所不同 ,要能将不同部位的电源分配恰当以减少电源的不必 要损耗,这在多层布线基板上更为重要。同时还要考 虑接地线分配问题。
微电子封装技术的发展趋势
表7-l 半导体微电子封装技术的进展
七十年代
芯片连接 装配方式 无源元件 WB(丝焊) DIP C-分立
八十年代
WB SMT C-分立
九十年代
WB BGA-SMT C-分立
2000年
FC(倒装焊) BGA-SMT C-分立组合
2005年
FC BGA-SMT 集成
基板
封装层次 元件类型数 硅效率%
• (4) 机械支撑
电子封装可为芯片和其他部件提供牢固可靠的机械 支撑,还能在各种工作环境和条件变化时与之相匹配 。 • (5) 保护作用
微系统封装基础及新型封装技术培训课件
典型类型 根据基板类型分为:
MCM-L型 MCM-C型 MCM-D型 MCM-Si型 MCM-D/C
1.MCM-L(Layered )型
—层压介质高密度印刷板模块。采用叠层结构的印刷电路 板作为互连衬底。
特点:
因有机基板介电常数小允许较大的特征尺寸对微波应用有利; 由于叠层式特点用MMCML易于实现多种封装结构; MCML基板比共烧陶瓷有较好的尺寸控制(烧制时的收缩) 三种MCM中成本是最低
开发圆片级产品需要开发的新技术
(a)二次布线技术。 (b)焊球制作技术。 (c)包封技术。 (d)圆片级测试和筛选技术。 (e)圆片划片技术。
利用在圆片上的金属层将在芯片四周分布的很窄的节距焊盘再分布 成PCB板上较宽节距的面阵列焊盘
CSP产品的封装基片
在CSP产品的封装中, 需要使用高密度多层布线的柔性基 片、层压树脂基片、陶瓷基片。这些基片的制造难度相当 大。
组装产品的印制板问题
主要困难在于布线的线条窄, 间距窄, 还要制作一定数量 的通孔, 表面的平整性要求也较高。在选择材料时还要 考虑到热膨胀性能。
6. C S P 封装技术展望
(1)标准化 (2)可靠性 (3)成本
采用引线键合的柔性垫片CSP 对由低到高的引脚数都适用, 并且 由于其低廉的价格,应用也最广。 引线框架CSP 主要用于低引脚数的场合, 刚性垫片CSP 用于中引脚数的场合 随着IC 向高密度、高速度方向发展, 未来器件对针脚数 的要求会越来越高。预计到2000 年, 储存器、高频器 件和逻辑器件将分别要求250、800 和1000 个I/O 。 模塑型CSP 可以达到这么高的引脚数
SOP: System On Package
3D ICs without 3D Systems Creates Gap
IC封装工艺介绍(PPT45页)
Die Attach质量检查: Die Shear(芯片剪切力)
IC封装工艺介绍(PPT45页)
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FOL– Wire Bonding 引线焊接
※利用高纯度的金线(Au) 、铜线(Cu)或铝线(Al)把 Pad 和引线通过焊接的方法连接起来。Pad是芯片上电路的外接点
IC Design IC设计
SMT IC组装
Wafer Fab 晶圆制造
Wafer Probe 晶圆测试
Assembly& Test IC 封装测试
IC封装工艺介绍(PPT45页)
IC封装工艺介绍(PPT45页)
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IC Package (IC的封装形式)
Package--封装体:
➢指芯片(Die)和不同类型的框架(L/F)和塑封料(EMC) 形成的不同外形的封装体。
SMT SMT
IC封装工艺介绍(PPT45页)
Logo
IC Package (IC的封装形式)
• 按封装外型可分为: SOT 、QFN 、SOIC、TSSOP、QFP、BGA、CSP等;
封装形式和工艺逐步高级和复杂
• 决定封装形式的两个关键因素: ➢ 封装效率。芯片面积/封装面积,尽量接近1:1; ➢ 引脚数。引脚数越多,越高级,但是工艺难度也相应增加;
第二,支撑:支撑有两个作用,一是支撑芯片,将芯片固 定好便于电路的连接,二是封装完成以后,形成一定的外形以 支撑整个器件、使得整个器件不易损坏。
IC封装工艺介绍(PPT45页)
IC封装工艺介绍(PPT45页)
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半导体封装的目的及作用
第三,连接:连接的作用是将芯片的电极和外界的电路连 通。引脚用于和外界电路连通,金线则将引脚和芯片的电路连 接起来。载片台用于承载芯片,环氧树脂粘合剂用于将芯片粘 贴在载片台上,引脚用于支撑整个器件,而塑封体则起到固定 及保护作用。
第五章 微电子封装技术
外表贴装技术
DIP
手机、笔记本电脑、数码摄
象机的薄型化、小型化
1、 SOP小型平面引线式封装 SOP:small out-line package
引脚向外弯曲
Surface Mount technology 外表贴装〔SMT〕技术之一
薄型化
2、SOJ small out-line J-lead package 小型平面J 形引线式封装
印制板
回流炉
球栅阵列型封装BGA的优点 A、与QFP相比,可进一步小型化、多端子化,400端子以上 不太困难。
焊料微球凸点
印制板
B、球状电极的不会变形 C、熔融焊料的外表张力作用,具有自对准效果,实 装牢靠性高,返修率简直为零 D、实装操作复杂,对操作人员的要求不高
日本厂家把主要精神投向QFP端子间距精细化方面, 但是未能完成0.3mm间距的多端子QFP,由于日本厂家以 为BGA实装后,对中央局部的焊接部位不能观察。
DIP
双列直插式封装结构
PGA
Pin Grid Array 平面栅阵电极封装
反面
集成电路管脚的不时添加,可达3000个管脚, 使得只在周围边设置引脚遇到很大困难
一、微电子封装技术的开展趋向
三次严重革新
直插式
DIP
外表贴装式 SMT
芯片尺寸封装 CSP
封装技术的第一次严重革新
插装技术
20世纪70年代中期
引脚向内弯曲
3、QFP :quad flat package 周围平面引线式封装
引脚向外弯曲
反面
QFP的适用水平,封装尺寸为40mm×40mm, 端子间距为0.4mm,端子数376
QFP是目前外表贴装技术的主要代表
MEMS封装技术.ppt
MEMS可靠性测试
• 可靠性测试规范
(1)贴片工艺测试 (2)引线键合工艺测试 (3)封盖工艺测试 (4)MEMS封装可靠性筛选试验 (5)MEMS封装可靠性寿命试验
MEMS系统展望
• 目前的MEMS封装技术大多来自集成电路封装技 术,但是由于MEMS器件的特殊性,特殊的信号 界面、外壳要求、三维结构和可靠性要求等决定 了MEMS封装的难点所在,需要重点研究。由于 MEMS封装已经引起人们的重视,研究低成本高 性能的封装方法已经成为MEMS领域一个重要的 课题。
倒装芯片结构示意图
MEMS封装技术分类
• 近密封封装技术------通过使用某些特定的封装材料 来实现一定密封级别的同时为MEMS器件提供活动 空间或者光学通道的一种封装技术,采用的封装材 料大多是热固塑脂类环氧基聚合物或者热塑性塑料 系列材料等高分子材料 • 模块式MEMS封装设计------为MEMS设计提供一些 模块式的外部接口,从而使MEMS器件能使用统一 的标准化的封装批量生产,进而降低MEMS器件的 生产成本,缩短产品生产周期
THE
END
MEMS封装应满足的要求
• 应力:在MEMS器件中,微米或微纳米尺度的零部 件其精度高但十分脆弱,因此,MEMS封装应对器 件产生最小的应力
• 高真空:可动部件在真空中,就可以减小摩擦,达 到长期可靠工作的目标; • 高气密性:一些MEMS器件,如微陀螺必须在稳定 的气密条件下才能可靠长期地工作,有的MEMS封 装气密性要达到1×10-12 Pa m 3 / s
MEMS封装技术
SA11009042 卢钰
微机电系统 MEMS
• 微机电系统是指包括微传感器、微致动器(也称微执 行器)、微能源等微机械基本部分以及高性能的电子 集成线路组成的微机电器件或装置,也可称为微机 械系统。
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、
露
凝
无
游
氛
,
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕,双双入我庐 ,先巢故尚在,相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
,
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明( 约 365年 —427年 ),字 元亮, (又 一说名 潜,字 渊明 )号五 柳先生 ,私 谥“靖 节”, 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ,东 晋 浔阳 柴桑 人 (今 江西 九江 ) 。曾 做过 几 年小 官, 后辞 官 回家 ,从 此 隐居 ,田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材, 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
,
审
容
膝
之
易
安
。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事,无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实,会谈使人敏捷,写作使人精确。——培根