重庆城市管理职业学院,第二章,,,,重庆城市管理职业学院,第二章,第二章 封装工艺流程,前课回顾,1.,微电子封装技术发展的驱动力有哪些方面？,2.,微电子封装技术发展对封装的要求体现在哪里？,IC,发展,+,电子整机发展,+,市场驱动,=,微电子技术产业,,封装工艺流程概述,主要内容,,芯片切割,,芯片贴装,,芯片互连,,成型技术,,去飞边毛刺,,上焊锡,,切筋成型与打码,封装工艺流程概述,,芯片封装始于,IC,晶圆完成之后，包括,IC,晶圆的粘片固化、互连、成型固化、切筋成形、引线电镀、打码等主要过程封装工艺流程,IC,芯片获得通常需经过两个过程：,,IC,制造和芯片封装,,其中，,IC,制造属于集成电路制造工艺领域，通常两过程在不同的企业或地区进行：,分工协作国际化增强,芯片测试常在,IC,制造工艺线上进行，并将有缺陷产品进行标记，以便芯片封装阶段自动剔除不合格芯片封装工艺流程概述,芯片封装的流程又通常分两个阶段：,,1,）封装材料成型之前的工艺步骤称为,前段操作,,2,）材料成型之后的工艺步骤称为,后段操作,,其中，前段操作所需的环境洁净度要求高于后段操作，但随着芯片的复杂化和微型化，整体操作环境要求均得到了提高。
封装流程分段,封装工艺流程,—,芯片切割,当前，晶圆片尺寸不断加大，,8,英寸和,12,英寸晶圆使用越来越广泛，为了保证硅圆片质量，圆片厚度相应增加，给芯片切割带来了难度封装工艺流程,—,芯片切割,以薄型小外形尺寸封装（,TSOP,）为例，晶圆片电路层厚度为,300um,，晶圆片厚度为,900um,,电路层制作完成后，需要对硅片进行,背面减薄,问题：,,,一定厚度衬底材料的作用？,,常用的硅片减薄技术有哪几种？,,硅片的划片（芯片切割）的操作步骤？,,何谓,”,先划片后减薄,”,技术和“减薄划片,”,技术？,封装工艺流程,—,芯片贴装,芯片贴装（,Die Mount,）又称芯片粘贴，是将,IC,芯片固定于封装基板或引脚架承载座上的工艺过程 芯片应贴装到引脚架的中间焊盘上，焊盘尺寸要与芯片大小相匹配，大小不匹配会产生什么现象？,芯片贴装方式主要有四种：,共晶粘贴法、焊接粘贴法、导电胶粘贴法和玻璃胶粘贴法封装工艺流程,—,芯片贴装方法,,粘结方式,技术要点,技术优缺点,共晶粘贴法,金属共晶化合物：扩散,预型片和芯片背面镀膜,高温工艺、,CTE,失配严重，芯片易开裂,焊接粘结法,锡铅焊料,,合金反应,背面镀金或镍，焊盘淀积金属层,导热好，工艺复杂，,,焊料易氧化,导电胶粘结法,环氧树脂（填充银）,,化学结合,芯片不需预处理,,粘结后固化处理,,或热压结合,热稳定性不好，吸潮形成空洞、开裂,玻璃胶粘结法,绝缘玻璃胶,,物理结合,上胶加热至玻璃熔融温度,成本低、去除有机成分和溶剂需完全,实例：共晶芯片粘贴法,封装工艺流程,—,芯片互连,芯片互连是指将,芯片焊区与电子封装外壳的,I/O,引线或基板上的金属布线焊区,相连接，实现芯片功能的制造技术。
芯片互连的常见方法包括,引线键合（又称打线键合）技术（,WB,）、载带自动键合技术（,TAB,）和倒装芯片键合技术（,FCB,）,三种其中，,FCB,又称为,C4—,可控塌陷芯片互连技术是微系统封装的 基础技术和专有技术,WB,中，引线过长引起短路，压焊过重引起引线损伤、芯片断裂，压焊过轻或芯片表面膨胀会导致虚焊等TAB,和,FCB,中，芯片凸点高度不一致，点阵凸点与基板的应力不匹配也会引起基板变形、焊点失效封装工艺流程,—,芯片互连,即：将芯片与引线框架包装起来金属封装、塑料封装、陶瓷封装等；,,塑料封装最常用方式，占,90%,的市场塑料封装的成型技术包括：,,转移成型技术 （主要方法）,,喷射成型技术,,预成型技术,,,封装材料成型技术,封装材料成型技术,塑料等高分子聚合物是当前使用较多的封装成型材料，塑料材料通常分为热固性聚合物和热塑性聚合物两种热固性和热塑性聚合物的区别？,,热塑性聚合物：聚合物分子间以物理力聚合而成，加热时可熔融，并能溶于适当溶剂中热塑性聚合物受热时可塑化，冷却时则固化成型，并且可反复进行热固性聚合物：低温时聚合物是塑性或流动的，当加热到一定温度时，聚合物分子发生交联反应，形成刚性固体，并不能反复加热使之塑性流动，不可回收利用。
当前使用的封装材料多为高分子聚合材料，以塑料封装为例，成型技术主要包括以下几种：,[1],转移成型技术（,Transfer Molding,）,,热固性塑料转移成型工艺是将“热流道注塑”和“压力成型” 组合工艺传统热流道注塑成型中，熔体腔室中保持一定的温度，在外加压力作用下塑封料进入芯片模具型腔内，获得一定形状的芯片外形封装材料成型技术,封装材料转移成型过程,1,、芯片及完成互连的框架置于模具中；,,2,、将塑封料预加热后放入转移成型机转移罐中；,,3,、在一定温度和转移成型活塞压力作用下，塑封料注射进入浇道，通过浇口进入模具型腔；,,4,、塑封料在模具内降温固化，保压后顶出模具进一步固化喷射成型工艺是将混有,引发剂和促进剂,的两种聚酯分别从喷枪两侧喷出，同时将塑封料树脂由喷枪中心喷出，使其与引发剂和促进剂均匀混合，沉积到模具型腔内，当沉积到一定厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化后成型封装材料成型技术,[2],喷射成型技术（,Inject Molding,）,封装材料成型技术,[3],预成型技术（,Pre-Molding,）,,,预成型工艺是将封装材料预先做成封装芯片外形对应的形状，如陶瓷封装，先做好上下陶瓷封盖后，在两封盖间高温下采用硼硅酸玻璃等材料进行密封接合。
封装工艺流程,—,去飞边毛刺,毛刺飞边是指封装过程中,塑封料树脂溢出、贴带毛边、引线毛刺,等飞边毛刺现象随着成型模具设计和技术的改进，毛刺和飞边现象越来越少封装成型过程中，塑封料可能从模具合缝处渗出来，流到外面的引线框架上，毛刺不去除会影响后续工艺毛刺飞边去除工艺：,,介质去毛刺飞边：研磨料和高压空气一起冲洗模块，研磨料在去除毛刺的同时，可将引脚表面擦毛，有助于后续上锡操作溶剂去飞边毛刺和水去飞边毛刺：,,,利用高压液体流冲击模块，利用溶剂的溶解性去除毛刺飞边，常用于很薄毛刺的去除封装工艺流程,—,去飞边毛刺,封装工艺流程,—,引脚上焊锡,上焊锡目的：,,增加保护性镀层，以增加引脚抗蚀性，并增加其可焊性,上焊锡方法：电镀或浸锡工艺,,,电镀工艺,:,引脚清洗,-,电镀槽电镀,-,烘干,,浸锡工艺,:,,,去飞边,-,去油和氧化物,-,浸助焊剂,-,加热浸锡,-,清洗、烘干,封装工艺流程,—,切筋成型,切筋成型其实是两道工序：切筋和打弯，通常同时完成切筋工艺，是指切除框架外引脚之间的堤坝（,dam bar,）及在框架带上连在一起的地方；,,打弯工艺则是将引脚弯成一定的形状，以适合装配的需要。
对于打弯工艺，最主要的问题是引脚变形对于,PTH,装配，由于引脚数较少且较粗，基本没有问题对,SMT,装配来讲，尤其是高引脚数目框架和微细间距框架器件，一个突出的问题是,引脚的非共面性,（,lead non Coplanarity,）封装工艺流程,—,打弯工艺,造成非共面性原因：,,工艺过程处理不恰当,,成型后降温过程引起的框架翘曲,,封装工艺流程,—,芯片外形,打码是在封装模块顶部印上去不掉的、字迹清楚的字母和标识，包括制造商信息、国家、器件代码等，主要是为了便于识别和可跟踪打码方法有多种，其中最常用的是印码（,Print,）方法：包括油墨印码,(ink marking),和激光印码,(Laser Marking),两种封装工艺流程,—,打码,封装工艺流程,—,打码实例,测试,,在完成打码工序后，所有器件都要,100,％进行测试这些测试包括一般的目检、老化试验和最终的产品测试封装工艺流程,—,测试、包装,包装,,对于连续生产流程，元件的包装形式应该方便拾取，且不需作调整就能够应用到自动贴片机上。