電子科大微電子工藝(第十章)裝配與封裝

第十章裝配與封裝10.1引言裝配與封裝將芯片在框架或基板上進行布置、固定及連接，通過腔體或者可塑性絕緣介質對芯片進行支撐、保護，用微細連接技術構成連接內部芯片和外部電子系統的一個物理結構。保護芯片，避免由環境和傳遞引起損壞為信號的輸入和輸出提供互連芯片的物理支撐散熱硅片測試和揀選引線鍵合分片塑料封裝最終封裝與測試貼片一、傳統裝配與封裝二、封裝技術發展歷程三、封裝的分類結構二維與三維引腳插入型與表面貼裝型單邊、雙邊、四邊與底部引腳微電子封裝材料金屬封裝陶瓷封裝塑料封裝性能氣密性封裝非氣密性封裝金屬、陶瓷、玻璃塑料、陶瓷1、器件與電路板連接方式

微電子封裝分類方式

引腳插入型（PTH）

晶體管外形TO

單列直插式封裝SIP雙列直插式封裝DIP

S-DIP

SK-DIP

針柵陣列插入式封裝PGA1、器件與電路板連接方式（續）

微電子封裝分類方式

表面貼裝型（SMT）

小外形封裝SOP無引線陶瓷封裝芯片載體LCCC球柵陣列封裝BGA塑料無引線芯片載體PLCC小外形晶體管SOT四邊引線扁平封裝QFP芯片尺寸大小封裝CSP玻璃（陶瓷）扁平封裝FPG2、封裝引腳分布形態

微電子封裝分類方式

單邊引腳

單列直插式封裝SIP晶體管外形TOZ型引腳直插式封裝ZIP2、封裝引腳分布形態（續）

微電子封裝分類方式

雙邊引腳

雙列直插式封裝DIP小外形晶體管SOT小外形封裝SOP2、封裝引腳分布形態（續）

微電子封裝分類方式

四邊引腳

四邊引線扁平封裝QFP塑料無引線芯片載體PLCC無引線陶瓷封裝芯片載體LCCC2、封裝引腳分布形態（續）

微電子封裝分類方式

底部引腳

針柵陣列插入式封裝PGA球柵陣列封裝BGA3、封裝平面和立體形式

微電子封裝分類方式

二維（2D）封裝單芯片封裝多芯片封裝3、封裝平面和立體形式（續）

微電子封裝分類方式

三維（3D）封裝封裝疊層POP芯片疊層COC引線鍵合芯片疊層倒裝芯片疊層硅通孔芯片疊層硅圓片疊層WOW3、封裝平面和立體形式（續）

微電子封裝分類方式

三維（3D）封裝（續）硅圓片疊層WOW在硅圓片中制作通孔，由通孔導體實現層間連接。疊層后劃片，形成小疊塊，通過小疊塊側面布線，實現層間連接。4、封裝的氣密性

微電子封裝分類方式

氣密性封裝

金屬封裝無引線陶瓷封裝芯片載體LCCC陶瓷封裝陶瓷雙列直插式封裝CDIP陶瓷四邊引線扁平封裝CQFP陶瓷針柵陣列插入式封裝CPGA4、封裝的氣密性（續）

微電子封裝分類方式

非氣密性（塑料）封裝

雙列直插式封裝DIP小外形封裝SOP塑料無引線芯片載體PLCC塑料四邊引線扁平封裝PQFP塑料焊球陣列封裝PBGA四、封裝層次第一級封裝:IC封裝在印刷電路板上固定的金屬管腳管腳第二級封裝:印刷電路板裝配

管腳插入孔中，然后在PCB背面焊接表面貼裝芯片被焊在PCB的銅焊點上邊緣連接電極插入主系統最終產品裝配:電路板到系統中的最終裝配PCB組件主電子組件板電極五、封裝產業概況2012年國內十大封裝測試企業

排名企業名稱企業性質銷售額（億元）1英特爾產品（成都）有限公司外資（美國）188.42江蘇長電科技股份有限公司中資66.53飛思卡爾半導體（中國）有限公司外資（美國）64.94威訊聯合半導體（北京）有限公司外資（美國）455南通富士通微電子股份有限公司中日合資（中方掌握控股權）41.36海太半導體（無錫）有限公司中韓合資（中方掌握控股權）33.97上海松下半導體有限公司中日合資33.78三星電子（蘇州）半導體有限公司外資（韓國）23.79瑞薩半導體（北京）有限公司外資（日本）23.210英飛凌科技（無錫）有限公司外資（德國）2310.2傳統裝配一、背面減薄轉動和擺動稈轉動卡盤上的硅片向下施加壓力板僅在硅片轉換角度過程中轉動硅片減薄到200~500μm的厚度；薄硅片更容易劃片；薄硅片降低熱阻，利于散熱；減少裝配的熱應力；減小芯片尺寸，降低IC重量；背面減薄后，有時會背注入，在背面再淀積金屬。減薄到5um的硅片二、分片硅片鋸和被劃硅片Wafer臺鋸刃三、裝架裝片用的典型引線框架芯片引線引線框架塑料DIP環氧樹脂粘貼：散熱加銀粉的導熱樹脂共晶焊粘貼：散熱更好玻璃焊料粘貼：密封好四、引線鍵合從芯片壓焊點引線框架的鍵合壓模混合物引線框架壓點Die鍵合的引線管腳尖

芯片表面的壓點和引線框架上或基座上的電極內端電連接的方法。熱壓鍵合超聲鍵合熱超聲球鍵合幾種常用鍵合引線特性比較PostDevice在測試中的芯片鉤樣品卡引線鍵合質量測試：目檢和拉力測試。10.3先進的裝配與封裝倒裝芯片---Flipchip球柵陣列---Ballgridarray(BGA)板上芯片---Chiponboard(COB)卷帶式自動鍵合Tapeautomatedbonding(TAB)多芯片模塊---Multichipmodules(MCM)芯片尺寸封裝---Chipscalepackaging(CSP)圓片級封裝---Wafer-levelpackaging一、倒裝芯片壓點上的焊料凸點硅芯片襯底連接管腳金屬互連通孔芯片的有源面面向基座的粘貼封裝技術。

優點：芯片器件到基座之間路徑最短，適用于高速信號電連接；不使用引線框架或塑料管殼，重量輕和外型尺寸小。焊料凸點工藝－C4（可調整芯片支撐的工藝，Controlledcollapsechipcarrier）二、球柵陣列

由陶瓷或塑料基座構成，基座具有焊料球面陣列，使用倒裝芯片C4或引線鍵合技術將硅芯片粘附到基座的頂部。高密度的BGA封裝具有多達2400個管腳，焊球間距20mil。蓋線

襯底金屬通孔焊球芯片壓點環氧樹脂熱通孔三、板上芯片環氧樹脂Epoxy覆蓋芯片IC芯片印刷電路板四、卷帶式自動鍵合聚合物帶