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1、半导体集成电路封装技术复习大纲第一章 集成电路芯片封装技术1. (P1)封装概念：狭义：集成电路芯片封装是利用（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。广义：将封装体与基板连接固定，装配成完整的系统或电子设备，并确保整个系统综合性能的工程。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：传递电能，传递电路信号，提供散热途径，结构保护与支持。4在选择具体的封装形式时主要考虑四种主要设计参数
2、：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。第四层次，将数个子系统组装成为一个完整电子厂品的工艺过程。6.封装的分类？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，按照密封的材料区分，可分为高分子材料
3、和陶瓷为主的种类，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。依据引脚分布形态区分，封装元器件有单边引脚，双边引脚，四边引脚，底部引脚四种。常见的单边引脚有单列式封装与交叉引脚式封装，双边引脚元器件有双列式封装小型化封装，四边引脚有四边扁平封装，底部引脚有金属罐式与点阵列式封装。7.芯片封装所使用的材料有金属 陶瓷 玻璃 高分子8.集成电路的发展主要表现在以下几个方面？1 芯片尺寸变得越来越大 2 工作频率越来越高 3 发热量日趋增大 4 引脚越来越多对封装的要求：1 小型化 2 适应高发热 3 集成度提高，同时适应大芯片要求 4 高密度化 5适应多引脚 6 适应高温环
4、境 7 适应高可靠性9.有关名词：SIP ：单列式封装 SQP：小型化封装 MCP：金属鑵式封装DIP：双列式封装 CSP：芯片尺寸封装 QFP：四边扁平封装PGA：点阵式封装 BGA：球栅阵列式封装 LCCC：无引线陶瓷芯片载体第二章 封装工艺流程1.封装工艺流程 一般可以分为两个部分，用塑料封装之前的工艺步骤成为前段操作，在成型之后的工艺步骤成为后段操作2.芯片封装技术的基本工艺流程 硅片减薄 硅片切割 芯片贴装，芯片互联 成型技术 去飞边毛刺 切筋成型 上焊锡 打码等工序3.硅片的背面减薄技术主要有磨削，研磨，化学机械抛光，干式抛光，电化学腐蚀，湿法腐蚀，等离子增强化学腐蚀，常压等离子腐
5、蚀等4.先划片后减薄：在背面磨削之前将硅片正面切割出一定深度的切口，然后再进行背面磨削。5.减薄划片：在减薄之前，先用机械或化学的方式切割处切口，然后用磨削方法减薄到一定厚度之后采用 ADPE 腐蚀技术去除掉剩余加工量实现裸芯片的自动分离。6.芯片贴装的方式四种：共晶粘贴法，焊接粘贴法，导电胶粘贴法，和玻璃胶粘贴法。共晶粘贴法：利用金-硅合金（一般是 69%Au,31%的 Si） ， 363 度时的共晶熔合反应使 IC芯片粘贴固定。7.为了获得最佳的共晶贴装所采取的方法，IC 芯片背面通常先镀上一层金的薄膜或在基板的芯片承载座上先植入预芯片8.芯片互连常见的方法有，打线键合，载在自动键合（TA
6、B）和倒装芯片键合。9.打线键合技术有，超声波键合，热压键合，热超声波键合。10.TAB 的关键技术：1 芯片凸点制作技术 2 TAB 载带制作技术 3 载带引线与芯片凸点的内引线焊接和载带外引线焊接技术。11.凸点芯片的制作工艺，形成凸点的技术:蒸发/溅射涂点制作法，电镀凸点制作法置球及模板印刷制作，焊料凸点发，化学镀涂点制作法，打球凸点制作法，激光法。12.塑料封装的成型技术，1 转移成型技术，2 喷射成型技术，3 预成型技术但最主要的技术是转移成型技术，转移技术使用的材料一般为热固性聚合物。13. 减薄后的芯片有如下优点：1、薄的芯片更有利于散热；2、减小芯片封装体积；3、提高机械性能、
7、硅片减薄、其柔韧性越好，受外力冲击引起的应力也越小；4、晶片的厚度越薄，元件之间的连线也越短，元件导通电阻将越低，信号延迟时间越短，从而实现更高的性能；5、减轻划片加工量减薄以后再切割，可以减小划片加工量，降低芯片崩片的发生率。14. 波峰焊：波峰焊的工艺流程包括上助焊剂、预热以及将 PCB 板在一个焊料波峰上通过，依靠表面张力和毛细管现象的共同作用将焊剂带到 PCB 板和元器件引脚上，形成焊接点。 波峰焊是将熔融的液态焊料，借助于泵的作用，在焊料槽液面形成特定形状的焊料波，装了元器件的 PCB 置于传送链上，经某一特定的角度以及一定的进入深度穿过焊料波峰而实现焊点的焊接过程。再流焊：是通过预
8、先在 PCB 焊接部位施放适量和适当形式的焊料，然后贴放表面组装元器件，然后通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的焊膏，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的一种成组或逐点焊接工艺。 15. 打线键合（WB）：将细金属线或金属带按顺序打在芯片与引脚架或封装基板的焊垫上形成电路互连。打线键合技术有超声波键合、热压键合、热超声波键合。载带自动键合（TAB）：将芯片焊区与电子封装外壳的 I/O 或基板上的金属布线焊区用具有引线图形金属箔丝连接的技术工艺。倒装芯片键合（FCB）：芯片面朝下，芯片焊区与基板焊区直接互连的一种方法。16. 芯片互连：将芯片焊区与电子封装外壳的 I/O
9、或基板上的金属布线焊区相连接，只有实现芯片与封装结构的电路连接才能发挥已有的功能。第三章 厚/薄膜技术1. 厚膜技术方法：丝网印刷、烧结薄膜技术方法：镀膜、光刻、刻蚀2.厚膜浆料通常有两个共性：1 适于丝网印刷的具有非牛顿流变能力的粘性流体;2 由两种不同的多组分相组成，一个是功能相，提供最终膜的电学和力学特性，另一个是载体相，提供合适的流变能力。3.传统的金属陶瓷厚膜浆料具有四种主要成分，1 有效物质，确立膜的功能，2 粘贴成分，提供与基板的粘贴以及使效物质颗粒保持悬浮状态的基体 3 有机粘贴剂，提供丝网印制的合适流动性能。4 溶剂或稀释剂，他决定运载剂的粘度。4.浆料中的有效物质决定了烧结
10、膜的电性能，如果有效物质是一种金属，则烧结膜是一种导体，如果有效物质是一种绝缘材料，则烧结膜是一种介电体。5.主要有两类物质用于厚膜与基板的粘贴：玻璃和金属氧化物6.表征厚膜浆料的三个主要参数：1 颗粒 2 固体粉末百分比含量 3 粘度简答，如何制作厚膜电阻材料 答案 把金属氧化物颗粒与玻璃颗粒混合，在足够的温度/时间进行烧结以使玻璃熔化 并把氧化物颗粒烧结在一起所得到的结构具有一系列三维的金属氧化物颗粒的链，嵌入在玻璃基体中。金属氧化物与玻璃的比越高，烧成的膜的电阻率越低，反之亦然。7.丝网印刷：1 将丝网固定在丝网印刷机上；2 基板直接放在丝网下面；3 将浆料涂布在丝网上面。8.简答：厚膜
11、浆料的干燥过程及各个流程的步骤及作用？印刷后，零件通常要在空气中：“流平”一段时间。流平的过程使得丝网筛孔的痕迹消失，某些易挥发的溶剂在室温下缓慢地挥发。流平后，零件要在 70150 的温度范围内强制干燥大约 15min。在干燥中要注意两点：气氛的纯洁度和干燥的速率。干燥作用可以吧浆料中绝大部分挥发性物质去除。9.薄膜技术（一种减法技术）：.溅射.蒸发溅射与蒸发的比较.电镀.光刻工艺10.厚膜与薄膜的比较：.由于相关劳动增加，薄膜工艺要比厚膜工艺成本更高，只有在单块基板上制造大量的薄膜电路时，价格才有竞争力。.剁成结构的制造极为困难，尽管可以使用多次的淀积和刻蚀工艺，但这是一种成本很高、劳动力
12、密集的工艺，因而限制在很少的用途里。.在大多数情况下，设计者受限于单一的方块电阻率。这需要大地面积去制造高阻值和低阻值的两种电阻。薄膜 厚膜5-2400nm 2400-24000nm间接（减法）工艺蒸发、光刻 直接工艺与危险化学品、刻腐蚀、显影剂、镀液排放和处置相关的问题无需使用化学刻蚀或镀液多层制备困难，一般只是单层 低成本的多层工艺电阻对化学腐蚀敏感 能够承受苛刻的环境和高温的温度电阻高成本单批工艺 低成本的工艺，连续的、传送带式的第四章 焊接材料1.助焊剂的成分：活化剂、载剂、溶剂与其他特殊功能的添加物。2.活化剂为具有腐蚀性的化学物质，在助焊剂中它通常是微凉的酸剂、卤化物或二者之混合。
13、3.载剂通常为固体物质或非挥发性液体4 助焊剂可以用发泡式、波式或喷洒等方法涂布刀印制电路板上。5. 焊锡的种类：1、铅-锡合金 2、铅- 锡-银合金 3、铅-锡- 锑合金 4、其他锡铅合金6. 锡膏：可利用厚膜金属化的网印或盖印技术将其印制到电路板上，金属粉粉粒必须能配合使用网板的间隙规格以获得均匀的印刷效果。助焊剂：助焊剂功能为清洁键合点金属的表面，降低熔融焊锡与键合点金属之间的表面张力以提高润湿性，提供适当的腐蚀性、发泡性、挥发性与粘贴性，以利焊接的进行。助焊剂的成分包括活化剂、载剂、溶剂与其他特殊功能的添加物。7. 无铅焊料的选择（6 种体系）1、 Sn/Ag/Bi； 2、Sn/Ag/
14、Cu/ ； 3、Sn/Ag/Cu/Bi ； 4、Sn/Ag/Bi/In；5、Sn/Ag/Cu/In 6、Sn/Cu/In/Ga。第五章 印制电路板1.常见的电路板：硬式印制电路板、软式印制电路板、金属夹层电路板、射出成型电路板。2.PCB 基板面临的问题及解决方法：问题：随着电子设备的小型化、轻薄、多功能、高性能及数字化 SMC/SMD 也相应薄型化、引脚间距日益减小裸芯片 DCA 到 PCB 上也更为普遍。.传统的环氧玻璃布 PCB 板的介电常数较大导致信号延时时间增大，不能满足高速信号的传输要求。当前低成本的 PCB 基板主流间距太大，小的通孔不但价格昂贵，成品率也难以保证。传统的 PCB
15、 的功率密度难以承受，散热也是个问题。传统的 PCB 板面面临严重的环境污染问题。解决技术：通常在 PCB 上形成 50uM 线宽和间距均采用光刻法，而如今采用激光直接成像技术，通过 CAD/CAM 系统控制 LDI 在 PCB 涂有光刻胶层上直接绘制出布线图形。3.印制电路板的检测方法：低压短路/断路的电性测试与目视筛检的光学试验，另一项重要方法为破坏性试验。第六章 元器件与电路板的接合1.表面贴装技术（MST）与引脚插入式接合技术有不同的设计规则与接合观念，它适用于高密度、微小焊点的接合。焊接点必须同时负担电、热传导与元器件重量的支撑是表面贴装技术的特征。2.表面贴装技术的优点包括：能提升
16、元器件接合的密度。能减少封装的体积重量。获得更优良的电气特性。可降低生产成本。3.连接完成后的清洁：污染可概分为非极性/非离子性污染、极性/非离子性污染、离子性污染与不溶解/粒状污染四大类。第七章 封胶材料与技术按涂布的外形可分为顺形涂布与封胶顺形涂封与涂胶的区别：在顺形涂封中：丙烯类树脂、氨基甲酸醋树脂、环氧树脂、硅胶树脂、氟碳树脂、聚对环二甲苯树脂等常见的材料，聚亚胺等常见的材料，聚亚胺与硅胶树脂同时为耐高温的保护材料。在 IC 芯片模块的封胶中：酸酐基类环氧树脂与硅胶树脂则为主要的材料。涂布的方法：喷洒法、沉浸法、流动式涂布、毛刷涂布。第八章 陶瓷封装1.氧化铝为陶瓷封装最常用的材料，其他重要的陶瓷封装材料：氮化铝、氧化铍、碳化硅、玻璃与玻璃陶瓷、蓝宝石2.无机材料中添加玻璃粉末的目的包括：调整纯氧化铝的热膨胀系数、介电系数等特性降低烧结温度。3. 陶瓷封装优点：能提供 IC 芯片气密性的密封保护，使其具有优良
