電子封裝畢業(yè)論文

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）</p><p>　　報(bào)告（論文）題目： 電子封裝知識(shí)總結(jié) </p><p>　　作者所在系部： 電子工程系 </p><p>　　作者所在專業(yè)： 電子工藝與管理 </p><p>　　作者所在班級(jí)： &l

2、t;/p><p>　　作 者 姓 名 ： 楊軍 </p><p>　　作 者 學(xué) 號(hào) ： </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名： </p><p>　　完 成 時(shí) 間 ： 2011年11月5日 </p>&l

3、t;p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電子封裝技術(shù)是微電子工藝中的重要一環(huán)，通過封裝技術(shù)不僅可以在運(yùn)輸與取置過程中保護(hù)器件還可以與電容、電阻等無緣器件組合成一個(gè)系統(tǒng)發(fā)揮特定的功能。按照密封材料區(qū)分電子封裝技術(shù)可以分為塑料和陶瓷兩種主要的種類。陶瓷封裝熱傳導(dǎo)性質(zhì)優(yōu)良，可靠度佳，塑料的熱性質(zhì)與可靠度

4、雖遜于陶瓷封裝，但它具有工藝自動(dòng)化自動(dòng)化、低成本、薄型化等優(yōu)點(diǎn)，而且隨著工藝技術(shù)與材料的進(jìn)步，其可靠度已有相當(dāng)大的改善，塑料封裝為目前市場(chǎng)的主流。</p><p>　　電子封裝是一個(gè)富于挑戰(zhàn)、引人入勝的領(lǐng)域。它是集成電路芯片生產(chǎn)完成后不可缺少的一道工序，是器件到系統(tǒng)的橋梁。封裝這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)微電子產(chǎn)品的質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力都有極大的影響。按目前國際上流行的看法認(rèn)為，在微電子器件的總體成本中，設(shè)計(jì)占了三分之一，芯片生產(chǎn)占了

5、三分之一，而封裝和測(cè)試也占了三分之一，真可謂三分天下有其一。封裝研究在全球范圍的發(fā)展是如此迅猛，而它所面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇也是自電子產(chǎn)品問世以來所從未遇到過的；封裝所涉及的問題之多之廣，也是其它許多領(lǐng)域中少見的，它需要從材料到工藝、從無機(jī)到聚合物、從大型生產(chǎn)設(shè)備到計(jì)算力學(xué)等等許許多多似乎毫不關(guān)連的專家的協(xié)同努力，是一門綜合性非常強(qiáng)的新型高科技學(xué)科。</p><p>　　關(guān)鍵詞 電子封裝 集成電路芯片 微電子器件

6、 測(cè)試</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 封裝技術(shù)發(fā)展八大趨勢(shì)1</p><p>　　1.2 在電子產(chǎn)品行業(yè)中電子封裝工藝技術(shù)的重要性1</p><p>　　1.3 電子

7、封裝，電子燒結(jié)技術(shù)在電子產(chǎn)品中的歷史演變2</p><p>　　1.4 社會(huì)再發(fā)展，電子產(chǎn)業(yè)再發(fā)展，那電子封裝行業(yè)呢？2</p><p>　　第2章 電子封裝技術(shù)3</p><p>　　2.1 電子封裝的定義3</p><p>　　2.2 電子封裝的類型3</p><p>　　2.2.1 金屬封裝3<

8、;/p><p>　　2.2.2 陶瓷封裝4</p><p>　　2.2.3 塑料封裝4</p><p>　　2.2.4 SIP、DIP和SO封裝4</p><p>　　2.2.5 四方扁平封裝5</p><p>　　2.2.6 BGA封裝6</p><p><b>　　2.3 小

9、結(jié)6</b></p><p>　　第3章 電子封裝匯總7</p><p>　　3.1 封裝技術(shù)的方法與原理7</p><p>　　3.2 塑料封裝技術(shù)的發(fā)展7</p><p>　　3.3 其他封裝技術(shù)9</p><p>　　3.3.1 DIP直插式封裝10</p><p&g

10、t;　　3.3.2 QFP塑料方型扁平式封裝和PFP塑料扁平組件式封裝10</p><p>　　3.3.3 PGA插針網(wǎng)格陣列封裝11</p><p>　　3.3.4 BGA球柵陣列封裝11</p><p>　　3.3.5 CSP芯片尺寸封裝12</p><p>　　3.3.6 MCM多芯片模塊13</p><p

11、>　　3.3.7 各封裝形式詳細(xì)圖樣13</p><p>　　第4章 總結(jié)20</p><p>　　第5章 結(jié)論29</p><p><b>　　致 謝30</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>

12、　　電子封裝知識(shí)總結(jié)</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 封裝技術(shù)發(fā)展八大趨勢(shì)</p><p>　　1．IC封裝正從引線封裝向球柵陣列封裝發(fā)展。</p><p>　　2．BGA封裝正向增強(qiáng)型BGA、倒裝片積層多層基板BGA、帶載BGA等方向進(jìn)展，以適應(yīng)多端子

13、、大芯片、薄型封裝及高頻信號(hào)的要求。</p><p>　　3．CSP的球柵節(jié)距正由1.0mm向0.8mm、0.5mm，封裝厚度正向0.5mm以下的方向發(fā)展，以適應(yīng)超小型封裝的要求。</p><p>　　4．晶圓級(jí)的封裝工藝(wafer level package，WLP)則采用將半導(dǎo)體技術(shù)與高密度封裝技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，其工藝特點(diǎn)是：在硅圓片狀態(tài)下，在芯片表面再布線，并由樹脂作絕緣保護(hù)，構(gòu)

14、成球形凸點(diǎn)后再切片。由此可以獲得真正與芯片尺寸大小一致的CSP封裝，以降低單位芯片的生產(chǎn)成本。</p><p>　　5．為適應(yīng)市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的以手機(jī)、筆記本電腦、平板顯示等為代表的便攜式電子產(chǎn)品的需求，IC封裝正在向著微型化、薄型化、不對(duì)稱化、低成本化方向發(fā)展。</p><p>　　6．為了適應(yīng)綠色環(huán)保的需要，IC封裝正向無鉛化、無溴阻燃化、無毒低毒化方向快速發(fā)展。</p>&

15、lt;p>　　7．為了適應(yīng)多功能化需要，多芯片封裝成為發(fā)展潮流，采用兩芯片重疊，三芯片重疊或多芯片疊裝構(gòu)成存儲(chǔ)器模塊等方式，以滿足系統(tǒng)功能的需要。</p><p>　　8．三維封裝可實(shí)現(xiàn)超大容量存儲(chǔ)，有利于高速信號(hào)傳播，最大限度地提高封裝密度，并有可能降低價(jià)格，因此，它將成為發(fā)展高密度封裝的一大亮點(diǎn)。</p><p>　　1.2 在電子產(chǎn)品行業(yè)中電子封裝工藝技術(shù)的重要性</p&

16、gt;<p>　　電子產(chǎn)品行業(yè)成長(zhǎng)最快的三大版塊，囊括“測(cè)試與測(cè)量”、“電子部件 ”和“電子封裝工藝”.近十年來，無限元仿真已被推行到微電子封裝（含板級(jí)與微系統(tǒng)拼裝）方案與靠得住性分析的范圍。無限元仿真豈但能夠正在多種規(guī)范作機(jī)器應(yīng)力及形變分析，還能夠作熱傳分析，甚至是熱傳與工具嚙合分析.電子封裝產(chǎn)品的檢測(cè)也非常主要，要有罕用元機(jī)件的檢測(cè)要領(lǐng)和經(jīng)歷。電子燒結(jié)工藝正常材料有非金屬，金屬燒結(jié)，玻璃燒結(jié)陶瓷，玻璃等，是由重型電子燒

17、結(jié)爐燒結(jié)的產(chǎn)品，其比熱，材料的用量，溫度，氣體的供給都密沒有可分，假如內(nèi)中哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，那燒結(jié)出的產(chǎn)品將會(huì)拋棄。所以電子封裝這個(gè)行業(yè)必須要掌握著一定的技能手段，同時(shí)電子封裝事業(yè)的利潤(rùn)也是碩大的，成本不到幾塊的產(chǎn)品將會(huì)賣幾十甚至幾百等。這個(gè)新起的事業(yè)將會(huì)給電子事業(yè)帶來巨大的發(fā)展。</p><p>　　1.3 電子封裝，電子燒結(jié)技術(shù)在電子產(chǎn)品中的歷史演變</p><p>　　電子封裝界廣

18、泛展望21百年的頭十年將迎來微電子封裝技能的第四個(gè)前進(jìn)階段3D 疊層封裝時(shí)期--其專人性的貨物將是零碎級(jí)封裝，它正在封裝觀點(diǎn)上發(fā)作了反動(dòng) 性的變遷，從本來的封裝部件概念演化成封裝零碎它是將多個(gè)芯片和能夠的無源部件集成正在同一封裝內(nèi)， 構(gòu)成存正在零碎性能的模塊，因此能夠完成較高的功能密度、更高的集成度、更 小的利潤(rùn)和更大的靈敏性。隨著信息時(shí)期的到來，電子輕工業(yè)失去了快速前進(jìn)，電腦、挪動(dòng)電話等貨物的疾 速提高，使得電子財(cái)物變化最有目共睹和最

19、具前進(jìn)后勁的財(cái)物之一，電子產(chǎn)物的 前進(jìn)也牽動(dòng)了與之親密有關(guān)的電子封裝業(yè)的前進(jìn)，其主要性越來越一般。電子封裝已從晚期的為芯片需要機(jī)器支持、掩護(hù)和電熱聯(lián)接性能，逐步融人到芯片打造 技能和零碎集成技能之中。電子產(chǎn)品行業(yè)的前進(jìn)離不了電子封裝的前進(jìn)，20百年最 初二十年，隨著微電子、光電子輕工業(yè)的劇變，為封裝技能的前進(jìn)創(chuàng)舉了許多時(shí) 機(jī)和應(yīng)戰(zhàn)，各族保守的封裝技能一直出現(xiàn)，電子燒結(jié)技術(shù)曾經(jīng)變化20年前進(jìn) 最快、使用最廣的技能之一。</p>

20、<p>　　1.4 社會(huì)再發(fā)展，電子產(chǎn)業(yè)再發(fā)展，那電子封裝行業(yè)呢？</p><p>　　隨著微電子機(jī)械系統(tǒng)器件和微電子集成電路的不斷發(fā)展，電子封裝起到了很多的作用，滿足化學(xué)和大氣環(huán)境的要求。為此人們密切關(guān)注并積極投身于電子封裝的研究，以滿足這一重要領(lǐng)域不斷發(fā)展的要求。。隨著我國四大支柱產(chǎn)業(yè)之微電子產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，電子封裝，電子燒結(jié)工藝在此領(lǐng)域中的應(yīng)用必將會(huì)有大幅度的增長(zhǎng)。電子燒結(jié)出的微電子產(chǎn)品要達(dá)到

21、介電性能好、粘接性能好、耐腐蝕性能好，尺寸穩(wěn)定性好，工藝性好，在各種環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，綜合性能佳的要求。近年，隨電子產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，我國已擁有一支優(yōu)秀的電子產(chǎn)品開發(fā)隊(duì)伍蚌埠鐘鉦電子廠，規(guī)模壯大，產(chǎn)品商品化程度高，已形成了無論技術(shù)還是素質(zhì)都是終合性最強(qiáng)的隊(duì)伍。</p><p>　　第2章 電子封裝技術(shù)</p><p>　　2.1 電子封裝的定義</p><p>　　什

22、么是電子封裝 (electronic packaging)? 封裝最初的定義是：保護(hù)電路芯片免受周圍環(huán)境的影響（包括物理、化學(xué)的影響）。所以，在最初的微電子封裝中，是用金屬罐 (metal can) 作為外殼，用與外界完全隔離的、氣密的方法，來保護(hù)脆弱的電子元件。但是，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，尤其是芯片鈍化層技術(shù)的不斷改進(jìn)，封裝的功能也在慢慢異化。通常認(rèn)為，封裝主要有四大功能，即功率分配、信號(hào)分配、散熱及包裝保護(hù)，它的作用是從集成電路器

23、件到系統(tǒng)之間的連接，包括電學(xué)連接和物理連接。目前，集成電路芯片的I/O線越來越多，它們的電源供應(yīng)和信號(hào)傳送都是要通過封裝來實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的連接；芯片的速度越來越快，功率也越來越大，使得芯片的散熱問題日趨嚴(yán)重；由于芯片鈍化層質(zhì)量的提高，封裝用以保護(hù)電路功能的作用其重要性正在下降。</p><p>　　2.2 電子封裝的類型</p><p>　　電子封裝的類型也很復(fù)雜。從使用的包裝材料來分，我們可

24、以將封裝劃分為金屬封裝、陶瓷封裝和塑料封裝；從成型工藝來分，我們又可以將封裝劃分為預(yù)成型封裝(pre-mold)和后成型封裝（post-mold）；至于從封裝外型來講，則有SIP(single in-line package)、DIP(dual in-line package)、PLCC(plastic-leaded chip carrier)、PQFP(plastic quad flat pack)、SOP(small-outline

25、 package)、TSOP(thin small-outline package)、PPGA(plastic pin grid array)、PBGA(plastic ball grid array)、CSP (chip scale package)等等；若按第一級(jí)連接到第二級(jí)連接的方式來分，則可以劃分為PTH(pin-through-hole)和SMT（surface-mount-technology）二大類，即通常所稱的插孔式（或

26、通孔式）和表面貼裝式。</p><p>　　2.2.1 金屬封裝</p><p>　　金屬封裝是半導(dǎo)體器件封裝的最原始的形式，它將分立器件或集成電路置于一個(gè)金屬容器中，用鎳作封蓋并鍍上金。金屬圓形外殼采用由可伐合金材料沖制成的金屬底座，借助封接玻璃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下將可伐合金引線按照規(guī)定的布線方式熔裝在金屬底座上，經(jīng)過引線端頭的切平和磨光后，再鍍鎳、金等惰性金屬給與保護(hù)。在底座中心進(jìn)行芯片

27、安裝和在引線端頭用鋁硅絲進(jìn)行鍵合。組裝完成后，用10號(hào)鋼帶所沖制成的鍍鎳封帽進(jìn)行封裝，構(gòu)成氣密的、堅(jiān)固的封裝結(jié)構(gòu)。金屬封裝的優(yōu)點(diǎn)是氣密性好，不受外界環(huán)境因素的影響。它的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，外型靈活性小，不能滿足半導(dǎo)體器件日益快速發(fā)展的需要?，F(xiàn)在，金屬封裝所占的市場(chǎng)份額已越來越小，幾乎已沒有商品化的產(chǎn)品。少量產(chǎn)品用于特殊性能要求的軍事或航空航天技術(shù)中。</p><p>　　2.2.2 陶瓷封裝</p>&

28、lt;p>　　陶瓷封裝是繼金屬封裝后發(fā)展起來的一種封裝形式，它象金屬封裝一樣，也是氣密性的，但價(jià)格低于金屬封裝，而且，經(jīng)過幾十年的不斷改進(jìn)，陶瓷封裝的性能越來越好，尤其是陶瓷流延技術(shù)的發(fā)展，使得陶瓷封裝在外型、功能方面的靈活性有了較大的發(fā)展。目前，IBM的陶瓷基板技術(shù)已經(jīng)達(dá)到100多層布線，可以將無源器件如電阻、電容、電感等都集成在陶瓷基板上，實(shí)現(xiàn)高密度封裝。陶瓷封裝由于它的卓越性能，在航空航天、軍事及許多大型計(jì)算機(jī)方面都有廣泛的

29、應(yīng)用，占據(jù)了約10％左右的封裝市場(chǎng)（從器件數(shù)量來計(jì)）。陶瓷封裝除了有氣密性好的優(yōu)點(diǎn)之外，還可實(shí)現(xiàn)多信號(hào)、地和電源層結(jié)構(gòu)，并具有對(duì)復(fù)雜的器件進(jìn)行一體化封裝的能力。它的散熱性也很好。缺點(diǎn)是燒結(jié)裝配時(shí)尺寸精度差、介電系數(shù)高（不適用于高頻電路），價(jià)格昂貴，一般主要應(yīng)用于一些高端產(chǎn)品中。</p><p>　　2.2.3 塑料封裝</p><p>　　塑料封裝自七十年代以來發(fā)展更為迅猛，已占據(jù)了90％

30、（封裝數(shù)量）以上的封裝市場(chǎng)份額，而且，由于塑料封裝在材料和工藝方面的進(jìn)一步改進(jìn)，這個(gè)份額還在不斷上升。塑料封裝最大的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，其性能價(jià)格比十分優(yōu)越。隨著芯片鈍化層技術(shù)和塑料封裝技術(shù)的不斷進(jìn)步，尤其是在八十年代以來，半導(dǎo)體技術(shù)有了革命性的改進(jìn)，芯片鈍化層質(zhì)量有了根本的提高，使得塑料封裝盡管仍是非氣密性的，但其抵抗潮氣侵入而引起電子器件失效的能力已大大提高了，因此，一些以前使用金屬或陶瓷封裝的應(yīng)用，也已漸漸被塑料封裝所替代。</

31、p><p>　　2.2.4 SIP、DIP和SO封裝</p><p>　　SIP是從封裝體的一邊引出管腳。通常，它們是通孔式的，管腳插入印刷電路板的金屬孔內(nèi)。這種形式的一種變化是鋸齒型單列式封裝(ZIP)，它的管腳仍是從封裝體的一邊伸出，但排列成鋸齒型。這樣，在一個(gè)給定的長(zhǎng)度范圍內(nèi)，提高了管腳密度。SIP的吸引人之處在于它們占據(jù)最少的電路板空間，但在許多體系中，封閉式的電路板限制了SIP的高度

32、和應(yīng)用。</p><p>　　DIP封裝的管腳從封裝體的兩端直線式引出。DIP的外形通常是長(zhǎng)方形的，管腳從長(zhǎng)的一邊伸出。絕大部分的DIP是通孔式，但亦可是表面貼裝式。對(duì)DIP來說，其管腳數(shù)通常在8至64（8、14、16、18、20、22、24、28、40、48、52和64）之間，其中，24至40管腳數(shù)的器件最常用于邏輯器件和處理器，而14至20管腳的多用于記憶器件，主要取決于記憶體的尺寸和外形。當(dāng)器件的管腳數(shù)超過

33、48時(shí)，DIP結(jié)構(gòu)變得不實(shí)用并且浪費(fèi)電路板空間。</p><p>　　稱為芯片載體(chip carrier)或quad的封裝，四邊都有管腳，對(duì)高引腳數(shù)器件來說，是較好的選擇。之所以稱之為芯片載體，可能是由于早期為保護(hù)多引腳封裝的四邊引腳，絕大多數(shù)模塊是封裝在預(yù)成型載體中。而后成型技術(shù)的進(jìn)步及塑料封裝可靠性的提高，已使高引腳數(shù)四邊封裝成為常規(guī)封裝技術(shù)。其它一些縮寫字可以區(qū)分是否有引腳或焊盤的互連，或是塑料封裝還是

34、陶瓷封裝體。諸如LLC(lead chip carrier)，LLCC(leadless chip carrier)用于區(qū)分管腳類型。PLCC(plastic leaded chip carrier)是最常見的四邊封裝。PLCC的管腳間距是0.050英寸，與DIP相比，其優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。PLCC的引腳數(shù)通常在20至84之間（20、28、32、44、52、68和84）。</p><p>　　還有一種劃分封裝類型的

35、參數(shù)是封裝體的緊湊程度。小外形封裝通常稱為SO，SOP或SOIC。它封裝的器件相對(duì)于它的芯片尺寸和所包含的引腳數(shù)來說，在電路板上的印跡(footprint)是出乎尋常的小。它們能達(dá)到如此的緊湊程度是由于其引腳間距非常小，框架特殊設(shè)計(jì)，以及模塊厚度極薄。在SO封裝結(jié)構(gòu)中，兩邊或四邊引腳設(shè)計(jì)都有。這些封裝的特征是在芯片周圍的模封料及其薄，因而，SO封裝發(fā)展和可靠性的關(guān)鍵是模封料在防止開裂方面的性能。SOP的引腳數(shù)一般為8、14和16。<

36、;/p><p>　　2.2.5 四方扁平封裝</p><p>　　四方扁平封裝（QFP）其實(shí)是微細(xì)間距、薄體LCC，在正方或長(zhǎng)方形封裝的四周都有引腳。其管腳間距比PLCC的0.050英寸還要細(xì)，引腳呈歐翅型與PLCC的J型不同。QFP可以是塑料封裝，可以是陶瓷封裝，塑料QFP通常稱為PQFP。PQFP有二種主要的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)的連接電子器件委員會(huì)(Joint Electron

37、ic Device Committee, JEDEC)注冊(cè)的PQFP是角上有凸緣的封裝，以便在運(yùn)輸和處理過程中保護(hù)引腳。在所有的引腳數(shù)和各種封裝體尺寸中，其引腳間距是相同的，都為0.025英寸。日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIAJ)注冊(cè)的PQFP沒有凸緣，其引腳間距用米制單位，并有三種不同的間距：1.0mm，0.8mm和0.65mm，八種不同的封裝體尺寸，從10mm*10mm到40mm*40mm，不規(guī)則地分布到三種不同的引腳間距上，提供十五種不同

38、的封裝形式，其引腳數(shù)可達(dá)232個(gè)。隨著引腳數(shù)的增加，還可以增加封裝的類型?同一模塊尺寸可以有不同的引腳數(shù)目，是封裝技術(shù)的一個(gè)重要進(jìn)展，這意味著同一模具、同一切筋打彎工具可用于一系列引腳數(shù)的封裝。但是，EIAJ的PQFP沒有凸緣，這</p><p>　　2.2.6 BGA封裝</p><p>　　當(dāng)引腳數(shù)目更高時(shí)，采用PQFP的封裝形式就不太合適了，這時(shí)，BGA封裝應(yīng)該是比較好的選擇，其中P

39、BGA也是近年來發(fā)展最快的封裝形式之一。BGA封裝技術(shù)是在模塊底部或上表面焊有許多球狀凸點(diǎn)，通過這些焊料凸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)封裝體與基板之間互連的一種先進(jìn)封裝技術(shù)。廣義的BGA封裝還包括矩柵陣列(LGA)和柱柵陣列(CGA)。矩柵陣列封裝是一種沒有焊球的重要封裝形式，它可直接安裝到印制線路板(PCB)上，比其它BGA封裝在與基板或襯底的互連形式要方便得多，被廣泛應(yīng)用于微處理器和其他高端芯片封裝上。BGA技術(shù)在二十世紀(jì)九十年代中期開始應(yīng)用，現(xiàn)在已成為

40、高端器件的主要封裝技術(shù)，同時(shí)，它仍處于上升期，發(fā)展空間還相當(dāng)大。目前用于BGA封裝的基板有BT樹脂、柔性帶、陶瓷、FR-5等等。在BGA封裝中，基板成本要占總成本的80％左右。BT樹脂是BGA封裝中應(yīng)用最廣的基板，同時(shí)，隨著BGA封裝在整個(gè)IC封裝市場(chǎng)地位的不斷提高，也導(dǎo)致對(duì)基板材料數(shù)量和種類的需求不斷增長(zhǎng)。</p><p><b>　　2.3 小結(jié)</b></p><p

41、>　　綜上所述，電子封裝技術(shù)所涉及的范圍相當(dāng)廣泛，本培訓(xùn)課程不可能一一詳述。在本節(jié)中，將介紹最普遍的塑料封裝技術(shù)及相關(guān)的一些材料。一般所說的塑料封裝，如無特別的說明，都是指轉(zhuǎn)移成型封裝(transfer molding)，封裝工序一般可分成二部分：在用塑封料包封起來以前的工藝步驟稱為裝配(assembly)或前道操作(front end operation)，在成型之后的工藝步驟稱為后道操作(back end operation)

42、。在前道工序中，凈化室級(jí)別為100到1,000級(jí)。有些成型工序也在凈化室中進(jìn)行，但是，機(jī)械水壓機(jī)和預(yù)成型品中的粉塵，很難使凈化室達(dá)到10,000級(jí)以上。</p><p>　　一般來講，隨著硅芯片越來越復(fù)雜和日益趨向微型化，將使更多的裝配和成型工序在粉塵得到控制的環(huán)境下進(jìn)行。轉(zhuǎn)移成型工藝一般包括晶圓減薄(wafer ground)、晶圓切割(wafer dicing or wafer saw)、芯片貼裝(die a

43、ttach or chip bonding)、引線鍵合(wire bonding)、轉(zhuǎn)移成型(transfer molding)、后固化(post cure)、去飛邊毛刺(deflash)、上焊錫(solder plating)、切筋打彎(trim and form)、打碼(marking)等多道工序。</p><p>　　第3章 電子封裝匯總</p><p>　　3.1 封裝技術(shù)的方法

44、與原理</p><p>　　塑料封裝的流程圖如圖所示，現(xiàn)將IC芯片粘接于用腳架的芯片承載座上，然后將其移入鑄模機(jī)中灌入樹脂原料將整個(gè)IC芯片密封，經(jīng)烘烤硬化與引腳截?cái)嗪蠹纯傻玫剿璧某善贰?lt;/p><p>　　塑料封裝的化學(xué)原理可以通過了解他的主要材料的性能與結(jié)構(gòu)了解。常用塑料封裝材料有環(huán)氧樹脂、硅氧型高聚物、聚酰亞胺等</p><p>　　環(huán)氧樹脂是在其分子結(jié)構(gòu)中

45、兩個(gè)活兩個(gè)以上環(huán)氧乙烷換的化合物。它是穩(wěn)定的線性聚合物，儲(chǔ)存較長(zhǎng)時(shí)間不會(huì)固化變質(zhì)，在加入固化劑后才能交聯(lián)固化成熱固性塑料。硅氧型高聚物的基本結(jié)構(gòu)是硅氧交替的共價(jià)鍵和諒解在硅原子上的羥基。因此硅氧型高聚物既具有一般有機(jī)高聚物的可塑性、彈性及可溶性等性質(zhì)，又具有類似于無極高聚物——石英的耐熱性與絕緣性等優(yōu)點(diǎn)。聚酰亞胺又被稱為高溫下的“萬能”塑料。它具有耐高溫、低溫，耐高劑量的輻射，且強(qiáng)度高的特點(diǎn)。</p><p>　

46、　3.2 塑料封裝技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　塑封料作為IC封裝業(yè)主要支撐材料，它的發(fā)展，是緊跟整機(jī)與封裝技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。 整機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)：輕、?。蓴y帶性）；高速化；增加功能；提高可靠性；降低成本；對(duì)環(huán)境污染少。封裝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：封裝外形上向小、薄、輕、高密度方向發(fā)展；規(guī)模上由單芯片向多芯片發(fā)展；結(jié)構(gòu)上由兩維向三維組裝發(fā)展；封裝材料由陶封向塑封發(fā)展；價(jià)格上成本呈下降趨勢(shì)。 隨著高新技術(shù)日新月異不斷發(fā)展對(duì)

47、半導(dǎo)體應(yīng)用技術(shù)不斷促進(jìn)，所以對(duì)其環(huán)氧封裝材料提出了更加苛刻的要求，今后環(huán)氧塑封料主要向以下五個(gè)方面發(fā)展： </p><p>　　1 向適宜表面封裝的高性化和低價(jià)格化方向發(fā)展。為了滿足塑封料高性化和低價(jià)格，適宜這種要求的新型環(huán)氧樹脂不斷出現(xiàn)，結(jié)晶性樹脂，因分子量低，熔融粘度低，但熔點(diǎn)高具有優(yōu)良的操作性，適用于高流動(dòng)性的封裝材料。目前已經(jīng)有的結(jié)晶性環(huán)氧樹脂，為了得到適用于封裝材料的熔點(diǎn)范圍，多數(shù)接枝了柔軟的分子鏈段，

48、但是成型性和耐熱性難以滿足封裝材料的要求，所以必須開發(fā)新的結(jié)晶性的環(huán)氧樹脂。 </p><p>　　2 向適宜倒裝型的封裝材料方向發(fā)展 。最近隨著電子工業(yè)的發(fā)展，作為提高高密度安裝方法，即所謂裸管芯安裝引起人們的高度重視。在裸管芯倒裝法安裝中，為了保護(hù)芯片防止外界環(huán)境的污染，利用液體封裝材料。在液體封裝料中，要求對(duì)芯片和基板間隙的浸潤(rùn)和充填，因這種浸潤(rùn)和充填最終是通過毛細(xì)管原理進(jìn)行的，因此要求樹脂具有非常高的流動(dòng)

49、性，同時(shí)無機(jī)填充率要降低。但液體封裝料與芯片之間的應(yīng)力會(huì)增大，因此要求塑封料必須具有低的線膨脹系數(shù)，現(xiàn)在國外采用具有萘環(huán)結(jié)構(gòu)的新型環(huán)氧樹脂制備塑封料。 </p><p>　　3 BGA、CSP等新型封裝方式要求開發(fā)新型材料。裸管芯安裝方法，雖然是實(shí)現(xiàn)高密度化封裝的理想方法，但目前仍有一些問題，如安裝裝置和芯片質(zhì)量保證等，出現(xiàn)了一種新的封裝方式即 BGA或CSP，這是一種格子接頭方式的封裝，不僅可以實(shí)現(xiàn)小型化、輕量

50、化而且可達(dá)到高速傳遞化，目前這種封裝形式正處于快速增長(zhǎng)期。但這種工藝成型后在冷卻工藝出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象，這是因?yàn)榛迮c封裝材料收縮率不同引起的?？朔椒ㄊ潜M量使封裝料與基板線膨脹系數(shù)接近，從封裝材料和基板粘合劑兩方面均需開發(fā)新型塑封料的同時(shí)提高保護(hù)膜與材料的密著性。 </p><p>　　4 高散熱性的塑封料。隨著電子儀器的發(fā)展，封裝材料散熱性的課題已提出，因?yàn)樗芊饬匣w材料—— 環(huán)氧樹脂屬于有機(jī)高分子材料，基于分子結(jié)

51、構(gòu)的不同，熱傳導(dǎo)性的改善受到局限，因此從引線框架的金屬材料著手，采用42#銅合金，因?yàn)橛斜容^高的熱傳導(dǎo)率，銅合金引線框架表面有一層氧化膜，因此要求塑封料與之有良好的粘接密著性。國外有些廠家正在研究開發(fā)，通過引入鏈段，提高范德瓦爾引力，以提高塑封料與銅框架的引力。 </p><p>　　5 綠色環(huán)保型塑封料：隨著全球環(huán)保呼聲日益高漲，綠色環(huán)保封裝是市場(chǎng)發(fā)展的要求，上海常祥實(shí)業(yè)　采用不含阻燃劑的環(huán)氧樹脂體系或更高填充

52、量不含阻燃劑的綠色環(huán)保塑封料已經(jīng)全面上市。也有一些國外公司正在試用含磷化合物,包括紅磷和瞵。 </p><p>　　總之，隨著集成電路向高超大規(guī)模、超高速、高密度、大功率、高精度、多功能方向的迅速發(fā)展及電子封裝技術(shù)由通孔插裝（PHT）向表面貼裝技術(shù)發(fā)展，封裝形式由雙列直插（DIP）向（薄型）四邊引線扁平封裝（TQFP/QFP）和球柵陣列塑裝（PBGA）以及芯片尺寸封裝（CSP）方向發(fā)展，塑封料專家劉志認(rèn)為：塑封料

53、的發(fā)展方向正在朝著無后固化、高純度、高可靠性、高導(dǎo)熱、高耐焊性、高耐濕性、高粘接強(qiáng)度、低應(yīng)力、低膨脹、低粘度、易加工、低環(huán)境污染等方向發(fā)展。</p><p>　　3.3 其他封裝技術(shù)</p><p>　　1．多芯片（MCP）封裝。多芯片封裝（MCP，Multichip Package），許多FLASH就是采用這種封裝，通常把ROM和RAM封裝在一塊兒。多芯封裝（MCP）技術(shù)是在高密度多層互

54、連基板上，采用微焊接、封裝工藝將構(gòu)成電子電路的各種微型元器件(裸芯片及片式元器件)組裝起來，形成高密度、高性能、高可靠性的微電子產(chǎn)品(包括組件、部件、子系統(tǒng)、系統(tǒng))。它是為適應(yīng)現(xiàn)代電子系統(tǒng)短、小、輕、薄和高速、高性能、高可靠、低成本的發(fā)展方向而在PCB和SMT的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新一代微電子封裝與組裝技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成的有力手段。</p><p>　　2．PGA（Pin Grid Array）與PAC（Pad A

55、rray Carrier）。圖1-8（a）描述了LCC（Leadless Chip Carrier）與PAC的差別。顯然，隨著有源器件I/O管腳的增加，對(duì)于I/O管腳分布在四周的封裝形式，其整個(gè)尺寸也以驚人的速度龐大起來，這與封裝尺寸最小化趨勢(shì)背道而馳。從圖1-8（b）可以看出不同封裝形式的管腳數(shù)與芯片表面積的變化關(guān)系。很明顯，對(duì)于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，當(dāng)半導(dǎo)體元器件的I/O管腳數(shù)超過100時(shí)，PGA和PAC封裝具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。

56、</p><p>　　3球形陣列封裝BGA是封裝形式的一大進(jìn)步，封裝材料有塑料或陶瓷等。PBGA的焊球一般為可回流的共晶合金Sn62Pb36Ag2或Sn63Pb37，在焊接時(shí)自對(duì)中能力很好；CBGA和TBGA的焊球?yàn)镾n10Pb60，熔點(diǎn)溫度很高（304度左右），在回流焊時(shí)不會(huì)融化，其自對(duì)中能力較差。隨著無鉛化的逐步實(shí)施，大部分BGA器件開始采用SnAgCu作為引腳材料。</p><p>

57、　　4倒裝芯片 (Flip-Chip)。倒裝芯片是一種IC芯片與下一級(jí)封裝連接的技術(shù)。IC的活化面對(duì)著基板，在封裝效率方面，倒裝芯片技術(shù)達(dá)到了減少芯片尺寸的終點(diǎn)。倒裝芯片的圖電技術(shù)包括鍍金屬凸點(diǎn)、金柱、金屬柱加聚合物、銅柱、焊料凸點(diǎn)和聚合物凸點(diǎn)等。倒裝芯片的鍵合工藝包括熱壓、各向異性導(dǎo)電膠（ACA）、各向同性導(dǎo)電膠（ICA）、非導(dǎo)電膠和焊接等。</p><p>　　3.3.1 DIP直插式封裝</p>

58、<p>　　DIP(DualIn－line Package)是指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片，絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路(IC)均采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般不超過100個(gè)。采用DI P封裝的CPU芯片有兩排引腳，需要插入到具有DIP結(jié)構(gòu)的芯片插座上。當(dāng)然，也可以直接插在有相同焊孔數(shù)和幾何排列的電路板上進(jìn)行焊接。DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時(shí)應(yīng)特別小心，以免損壞引腳。 DIP封裝具有以下特點(diǎn)：1.適合在PCB

59、 (印刷電路板)上穿孔焊接，操作方便。2.芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大。Intel系列CPU中8088就采用這種封裝形式，緩存(Cache )和早期的內(nèi)存芯片也是這種封裝形式。</p><p>　　3.3.2 QFP塑料方型扁平式封裝和PFP塑料扁平組件式封裝</p><p>　　QFP（Plastic Quad Flat Package）封裝的芯片引腳之間距離很小，

60、管腳很細(xì)，一般大規(guī)?；虺笮图呻娐范疾捎眠@種封裝形式， 其引腳數(shù)一般在100個(gè)以上。用這種形式封裝的芯片必須采用SMD（表面安裝設(shè)備技術(shù)）將芯片與主板焊接起來。采用S MD安裝的芯片不必在主板上打孔， 一般在主板表面上有設(shè)計(jì)好的相應(yīng)管腳的焊點(diǎn)。將芯片各腳對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的焊點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)與主板的焊接。用這種方法焊上去的芯片，如果不用專用工具是很難拆卸下來的。</p><p>　　PFP（Plastic Flat Pack

61、age）方式封裝的芯片與QFP方式基本相同。唯一的區(qū)別是QFP一般為正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是長(zhǎng)方形。</p><p>　　QFP/PFP封裝具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　1.適用于SMD表面安裝技術(shù)在P CB電路板上安裝布線。</p><p><b>　　2.適合高頻使用。</b></p><p>

62、　　3.操作方便，可靠性高。</p><p>　　4.芯片面積與封裝面積之間的比值較小。</p><p>　　Intel系列CPU中80286 、80386和某些486主板采用這種封裝形式。</p><p>　　3.3.3 PGA插針網(wǎng)格陣列封裝</p><p>　　PGA(Pin Grid Array Package)芯片封裝形式在芯片的內(nèi)

63、外有多個(gè)方陣形的插針，每個(gè)方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列。根據(jù)引腳數(shù)目的多少，可以圍成2-5圈。安裝時(shí)，將芯片插入專門的PGA插座。為使CPU能夠更方便地安裝和拆卸，從 486芯片開始，出現(xiàn)一種名為ZIF的CPU插座，專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。</p><p>　　ZIF(Zero Inser tion Force Socket)是指零插拔力的插座。把這種插座上的扳手輕輕抬起，C

64、PU就可很容易、輕松地插入插座中。然后將扳手壓回原處，利用插座本身的特殊結(jié)構(gòu)生成的擠壓力，將CPU的引腳與插座牢牢地接觸，絕對(duì)不存在接觸不良的問題。而拆卸 CPU芯片只需將插座的扳手輕輕抬起，則壓力解除，CPU芯片即可輕松取出。</p><p>　　PGA封裝具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　1.插拔操作更方便，可靠性高。</p><p>　　2.可適應(yīng)更高的頻率

65、。</p><p>　　I ntel系列C PU中，80486和Pentium、Pentium Pro均采用這種封裝形式。</p><p>　　3.3.4 BGA球柵陣列封裝</p><p>　　隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，對(duì)集成電路的封裝要求更加嚴(yán)格。這是因?yàn)榉庋b技術(shù)關(guān)系到產(chǎn)品的功能性，當(dāng)IC的頻率超過100MHz時(shí)，傳統(tǒng)封裝方式可能會(huì)產(chǎn)生所謂的“CrossTalk”

66、現(xiàn)象，而且當(dāng)IC的管腳數(shù)大于208 Pin時(shí)，傳統(tǒng)的封裝方式有其困難度。因此，除使用QFP封裝方式外，現(xiàn)今大多數(shù)的高腳數(shù)芯片（如圖形芯片與芯片組等）皆轉(zhuǎn)而使用BGA(Ball Grid Array P ackage)封裝技術(shù)。BGA一出現(xiàn)便成為CPU、主板上南/北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。</p><p>　　BGA封裝技術(shù)又可詳分為五大類：</p><p>　　1.P

67、BGA（Plasric BG A）基板：一般為2-4層有機(jī)材料構(gòu)成的多層板。Intel系列CPU中，Pentium II、I II、IV處理器均采用這種封裝形式。</p><p>　　2.CBGA（CeramicBGA）基板：即陶瓷基板，芯片與基板間的電氣連接通常采用倒裝芯片（FlipChip，簡(jiǎn)稱FC）的安裝方式。Intel系列CPU中，Pentium I、II、Pentium Pro處理器均采用過這種封裝形式

68、。</p><p>　　3. FCBGA（FilpChipBGA）基板：硬質(zhì)多層基板。</p><p>　　4.TBGA（TapeBGA）基板：基板為帶狀軟質(zhì)的1-2層PCB電路板。</p><p>　　5.CDPBGA（Carity Do wn PBGA）基板：指封裝中央有方型低陷的芯片區(qū)（又稱空腔區(qū)）。</p><p>　　BGA封裝具有

69、以下特點(diǎn)：</p><p>　　1.I/O引腳數(shù)雖然增多，但引腳之間的距離遠(yuǎn)大于QFP封裝方式，提高了成品率。</p><p>　　2.雖然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善電熱性能。</p><p>　　3.信號(hào)傳輸延遲小，適應(yīng)頻率大大提高。</p><p>　　4.組裝可用共面焊接，可靠性大大提高。</

70、p><p>　　BGA封裝方式經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段。1987年，日本西鐵城（Citizen）公司開始著手研制塑封球柵面陣列封裝的芯片（即BGA）。而后，摩托羅拉、康柏等公司也隨即加入到開發(fā)BGA的行列。1993年，摩托羅拉率先將BGA應(yīng)用于移動(dòng)電話。同年，康柏公司也在工作站、PC電腦上加以應(yīng)用。直到五六年前，Intel公司在電腦CPU 中（即奔騰II、奔騰III、奔騰IV等），以及芯片組（如i850）中

71、開始使用BGA，這對(duì)B GA應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展發(fā)揮了推波助瀾的作用。目前，BGA已成為極其熱門的IC封裝技術(shù)，其全球市場(chǎng)規(guī)模在200 0年為12億塊，預(yù)計(jì)2005年市場(chǎng)需求將比2000年有70%以上幅度的增長(zhǎng)。</p><p>　　3.3.5 CSP芯片尺寸封裝</p><p>　　隨著全球電子產(chǎn)品個(gè)性化、輕巧化的需求蔚為風(fēng)潮，封裝技術(shù)已進(jìn)步到CSP(Chip Size P ackage)。它減

72、小了芯片封裝外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封裝尺寸就有多大。即封裝后的IC尺寸邊長(zhǎng)不大于芯片的1.2倍，IC面積只比晶粒（Die）大不超過1.4倍。</p><p>　　CSP封裝又可分為四類：</p><p>　　1.Lead Frame Type(傳統(tǒng)導(dǎo)線架形式)，代表廠商有富士通、日立、Rohm、高士達(dá)（Goldstar）等等。</p><p>　　2.R

73、igid Interposer Type( 硬質(zhì)內(nèi)插板型)，代表廠商有摩托羅拉、索尼、東芝、松下等等。</p><p>　　3. Flexible Interposer Type(軟質(zhì)內(nèi)插板型)，其中最有名的是Tessera公司的microBGA，CTS的sim-BGA也采用相同的原理。其他代表廠商包括通用電氣（GE）和NEC。</p><p>　　4.Wafer Level Packag

74、e(晶圓尺寸封裝)：有別于傳統(tǒng)的單一芯片封裝方式，WLCSP是將整片晶圓切割為一顆顆的單一芯片，它號(hào)稱是封裝技術(shù)的未來主流，已投入研發(fā)的廠商包括FCT、Aptos、卡西歐、EPIC、富士通、三菱電子等。</p><p>　　CSP封裝具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　1.滿足了芯片I/O引腳不斷增加的需要。</p><p>　　2.芯片面積與封裝面積之間的比值很小

75、。</p><p>　　3.極大地縮短延遲時(shí)間。</p><p>　　CSP封裝適用于腳數(shù)少的IC ，如內(nèi)存條和便攜電子產(chǎn)品。未來則將大量應(yīng)用在信息家電（IA）、數(shù)字電視（DTV）、電子書（E-Book）、無線網(wǎng)絡(luò)WLAN／GigabitEthemet、ADSL／手機(jī)芯片、藍(lán)芽（Bluetooth）等新興產(chǎn)品中。</p><p>　　3.3.6 MCM多芯片模塊&l

76、t;/p><p>　　為解決單一芯片集成度低和功能不夠完善的問題，把多個(gè)高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多層互聯(lián)基板上用SMD技術(shù)組成多種多樣的電子模塊系統(tǒng)，從而出現(xiàn)MCM(Mult i Chip Model)多芯片模塊系統(tǒng)。</p><p>　　MCM具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　1.封裝延遲時(shí)間縮小，易于實(shí)現(xiàn)模塊DIM 單列直插式。</p>

77、;<p>　　QUIP 蜘蛛腳狀四排直插式。</p><p>　　DBGA BGA系列中陶瓷芯片。</p><p>　　CBGA BGA系列中金屬封裝芯片。</p><p>　　MODULE 方形狀金屬殼雙列直插式。</p><p>　　RQFP QFP封裝系列中，表面帶金屬散裝體。</p><p>　　

78、DIMM 電路正面或背面鑲有LCC封裝小芯片，陶瓷，雙列直插式。</p><p>　　DIP-BATTERY 電池與微型芯片內(nèi)封SRAM芯片，塑料雙列直插。</p><p>　　3.3.7 各封裝形式詳細(xì)圖樣</p><p><b>　　第4章 總結(jié)</b></p><p>　　隨著硅芯片越來越復(fù)雜和日益趨向微型化，將

79、使更多的裝配和成型工序在粉塵得到控制的環(huán)境下進(jìn)行。轉(zhuǎn)移成型工藝一般包括晶圓減薄(wafer ground)、晶圓切割(wafer dicing or wafer saw)、芯片貼裝(die attach or chip bonding)、引線鍵合(wire bonding)、轉(zhuǎn)移成型(transfer molding)、后固化(post cure)、去飛邊毛刺(deflash)、上焊錫(solder plating)、切筋打彎(trim

80、 and form)、打碼(marking)等多道工序。</p><p>　　下面，將對(duì)各個(gè)工序作簡(jiǎn)單的介紹。</p><p>　　晶圓減薄是在專門的設(shè)備上，從晶圓背面進(jìn)行研磨，將晶圓減薄到適合封裝的程度。由于晶圓的尺寸越來越大（從4英寸、5英寸、6英寸，發(fā)展到8英寸、甚至12英寸），為了增加晶圓的機(jī)械強(qiáng)度，防止晶圓在加工過程中發(fā)生變形、開裂，晶圓的厚度也一直在增加。但是，隨著系統(tǒng)朝輕薄短

81、小的方向發(fā)展，芯片封裝后模塊的厚度變得越來越薄，因此，在封裝之前，一定要將晶圓的厚度減薄到可以接受的程度，以滿足芯片裝配的要求。如6英寸晶圓，厚度是675微米左右，減薄后一般為150微米。在晶圓減薄的工序中，受力的均勻性將是關(guān)鍵，否則，晶圓很容易變形、開裂。晶圓減薄后，可以進(jìn)行劃片(sawing or dicing)。較老式的劃片機(jī)是手動(dòng)操作的，現(xiàn)在，一般的劃片機(jī)都已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。劃片機(jī)同時(shí)配備脈沖激光束、鉆石尖的劃片工具或是包金剛石的

82、鋸刀。無論是部分劃線還是完全分割硅片，鋸刀都是最好的，因?yàn)樗鼊澇龅倪吘壵R，很少有碎屑和裂口產(chǎn)生。硅芯片常常稱為die，也是由于這個(gè)裝配工序（die的原意是骰子，即小塊的方形物，劃開后的芯片一般是很小的方形體，很象散落一地的骰子）。已切割下來的芯片要貼裝到框架的中間焊盤(die-paddle)上。焊</p><p>　　用芯片粘結(jié)劑貼裝的工藝過程如下：用針筒或注射器將粘結(jié)劑涂布到芯片焊盤上（要有合適的厚度和輪廓，

83、對(duì)較小芯片來講，內(nèi)圓角形可提供足夠的強(qiáng)度，但不能太靠近芯片表面，否則會(huì)引起銀遷移現(xiàn)象），然后用自動(dòng)拾片機(jī)（機(jī)械手）將芯片精確地放置到芯片焊盤的粘結(jié)劑上面。對(duì)于大芯片，誤差<25微米（1 mil），角誤差<0.3°。對(duì)15到30微米厚的粘結(jié)劑，壓力在5N/cm2。芯片放置不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生一系列問題：如空洞造成高應(yīng)力；環(huán)氧粘結(jié)劑在引腳上造成搭橋現(xiàn)象，引起內(nèi)連接問題；在引線鍵合時(shí)造成框架翹曲，使得一邊引線應(yīng)力大，一邊引線應(yīng)力

84、小，而且為了找準(zhǔn)芯片位置，還會(huì)使引線鍵合的生產(chǎn)力降低，成品率下降。聚合物粘結(jié)劑通常需要進(jìn)行固化處理，環(huán)氧基質(zhì)粘結(jié)劑的固化條件一般是150°C，1小時(shí)（也有用186°C，0.5小時(shí)固化條件的）。聚酰亞胺的固化溫度要更高一些，時(shí)間也更長(zhǎng)。具體的工藝參數(shù)可通過差分量熱儀（Differential Scanning Calorimetry, DSC）實(shí)驗(yàn)來確定。</p><p>　　在塑料封裝中，引線

85、鍵合是主要的互連技術(shù)，盡管現(xiàn)在已發(fā)展了TAB(tape automated bonding)、FC(flip chip)等其它互連技術(shù)，但占主導(dǎo)地位的技術(shù)仍然是引線鍵合技術(shù)。在塑料封裝中使用的引線主要是金線，其直徑一般在0.025mm到0.032mm(1.00mil到1.25mil)。引線的長(zhǎng)度常在1.5mm到3mm (60mil到120mil) 之間，而弧圈的高度可比芯片所在平面到0.75mm(30mil)。鍵合技術(shù)有熱壓焊(ther

86、mocompression)，熱超聲焊(thermosonic)等。這些技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是容易形成球形（所謂的球焊技術(shù)，ball bonding），并且可以防止金線氧化。為了降低成本，也在研究用其它金屬絲，如鋁、銅、銀、鈀等來替代金絲鍵合。熱壓焊的條件是二種金屬表面緊緊接觸，控制時(shí)間、溫度、壓力，使得二種金屬發(fā)生連接。表面粗糙（不平整）、有氧化層形成或是有化學(xué)沾污、吸潮等都會(huì)影響到鍵合效果，降低鍵合強(qiáng)度。熱壓焊的溫度在300°C到4

87、00°C，時(shí)間一般為40毫秒（通常，加上尋找鍵合位置等程序，鍵合速度是每秒二線）。超聲焊的優(yōu)點(diǎn)是可避免高溫，因?yàn)?lt;/p><p>　　塑料封裝的成型技術(shù)也有許多種，包括轉(zhuǎn)移成型技術(shù)、噴射成型技術(shù)（inject molding）、預(yù)成型技術(shù)（pre-molding）等，但最主要的成型技術(shù)是轉(zhuǎn)移成型技術(shù)(transfer molding)。轉(zhuǎn)移成型使用的材料一般為熱固性聚合物(thermosetting p

88、olymer)。所謂的熱固性聚合物是指在低溫時(shí)，聚合物是塑性的或流動(dòng)的，但當(dāng)將其加熱到一定溫度時(shí)，即發(fā)生所謂的交聯(lián)反應(yīng)(cross-linking)，形成剛性固體。再將其加熱時(shí)，只能變軟而不可能熔化、流動(dòng)。在塑料封裝中使用的典型成型技術(shù)的工藝過程如下：將已貼裝好芯片并完成引線鍵合的框架帶置于模具中，將塑封料的預(yù)成型塊在預(yù)熱爐中加熱（預(yù)熱溫度在90℃到95℃之間），然后放進(jìn)轉(zhuǎn)移成型機(jī)的轉(zhuǎn)移罐中。在轉(zhuǎn)移成型活塞的壓力之下，塑封料被擠壓到澆道

89、中，并經(jīng)過澆口注入模腔（在整個(gè)過程中，模具溫度保持在170℃到175℃左右）。塑封料在模具中快速固化，經(jīng)過一段時(shí)間的保壓，使得模塊達(dá)到一定的硬度，然后用頂桿頂出模塊，成型過程就完成了。</p><p>　　用轉(zhuǎn)移成型法密封微電子器件，有許多優(yōu)點(diǎn)。它的技術(shù)和設(shè)備都比較成熟，工藝周期短，成本低，幾乎沒有后整理（finish）方面的問題，適合于大批量生產(chǎn)。當(dāng)然，它也有一些明顯的缺點(diǎn)：塑封料的利用率不高（在轉(zhuǎn)移罐、壁和澆

90、道中的材料均無法重復(fù)使用，約有20％到40％的塑封料被浪費(fèi)）；使用標(biāo)準(zhǔn)的框架材料，對(duì)于擴(kuò)展轉(zhuǎn)移成型技術(shù)至較先進(jìn)的封裝技術(shù)（如TAB等）不利；對(duì)于高密度封裝有限制。對(duì)于大多數(shù)塑封料來說，在模具中保壓幾分鐘后，模塊的硬度足可以達(dá)到允許頂出，但是，聚合物的固化（聚合）并未全部完成。由于材料的聚合度（固化程度）強(qiáng)烈影響材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及熱應(yīng)力，所以，促使材料全部固化以達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，對(duì)于提高器件可靠性是十分重要的，后固化就是為了提高塑封

91、料的聚合度而必須的工藝步驟，一般后固化條件為170℃ 到175℃，2至4小時(shí)。目前，也發(fā)展了一些快速固化（fastcure molding compound）的塑封料，在使用這些材料時(shí)，就可以省去后固化工序，提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　在封裝成型過程中，塑封料可能會(huì)從二塊模具的合縫處滲出來，流到模塊外的框架材料上。若是塑封料只在模塊外的框架上形成薄薄的一層，面積也很小，通常稱為樹脂溢出（resin ble

92、ed）。若滲出部分較多、較厚，則稱為毛刺（flash）或是飛邊毛刺（flash and strain）。造成溢料或毛刺的原因很復(fù)雜，一般認(rèn)為是與模具設(shè)計(jì)、注模條件及塑封料本身有關(guān)。毛刺的厚度一般要薄于10微米，它對(duì)于后續(xù)工序如切筋打彎等工藝帶來麻煩，甚至?xí)p壞機(jī)器。因此，在切筋打彎工序之前，要進(jìn)行去飛邊毛刺工序（deflash）。隨著模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)，以及嚴(yán)格控制注模條件，毛刺問題越來越不嚴(yán)重了，在一些比較先進(jìn)的封裝工藝中，已不再進(jìn)行去飛

93、邊毛刺的工序了。去飛邊毛刺工序工藝主要有：介質(zhì)去飛邊毛刺(media deflash)、溶劑去飛邊毛刺(solvent deflash)、水去飛邊毛刺(water deflash)。另外，當(dāng)溢料發(fā)生在框架堤壩(dam bar)背后時(shí)，可用所謂的dejunk工藝。其中，介質(zhì)和水去飛邊毛刺的方法用得最多。用介質(zhì)去飛邊毛刺時(shí)，是將研磨料，如粒狀的塑料球和高壓空氣一起沖洗模塊。在去飛邊毛刺過程</p><p>　　對(duì)封裝

94、后框架外引腳的后處理可以是電鍍(solder plating)或是浸錫(solder dipping)工藝，該工序是在框架引腳上作保護(hù)性鍍層，以增加其抗蝕性，并增加其可焊性。電鍍目前都是在流水線式的電鍍槽中進(jìn)行，包括首先進(jìn)行清洗，然后在不同濃度的電鍍槽中進(jìn)行電鍍，最后沖淋、吹干，然后放入烘箱中烘干。浸錫也包括清洗工序，然后放到助焊劑（flux）中進(jìn)行浸泡，再放入熔融的焊錫中浸泡，最后用熱水沖淋。焊錫的成分一般是63Sn/37Pb。這是一

95、種低共融合金，其熔點(diǎn)在183－184℃之間。也有用成分為85Sn/15Pb、90Sn/10Pb、95Sn/5Pb的，有的日本公司甚至用98Sn/2Pb的焊料。減少鉛的用量，主要是出于環(huán)境的考慮，因?yàn)殂U對(duì)環(huán)境的影響正日益引起人們的高度重視。而鍍鈀工藝，則可以避免鉛的環(huán)境污染問題。但是，由于通常鈀的粘結(jié)性并不太好，需要先鍍一層較厚的、致密的、富鎳的阻擋層。鈀層的厚度僅為76微米（3密爾）。由于鈀層可以承受成型溫度，所以，可以在成型之前完成框

96、架的上焊錫工藝。并且，鈀層對(duì)于芯片粘結(jié)和引線鍵合都適用，可以避免在芯片粘結(jié)和引線鍵合之前必須對(duì)芯片焊盤和框架內(nèi)引腳</p><p>　　切筋打彎其實(shí)是二道工序，但通常同時(shí)完成。所謂的切筋工藝，是指切除框架外引腳之間的堤壩（dam bar）以及在框架帶上連在一起的地方；所謂的打彎工藝則是將引腳彎成一定的形狀，以適合裝配（assembly）的需要。對(duì)于打彎工藝，最主要的問題是引腳的變形。對(duì)于PTH裝配要求來講，由于引

97、腳數(shù)較少，引腳又比較粗，基本上沒有問題。而對(duì)SMT裝配來講，尤其是高引腳數(shù)目框架和微細(xì)間距框架器件，一個(gè)突出的問題是引腳的非共面性（lead non coplanarity）。造成非共面性的原因主要有二個(gè)：一是在工藝過程中的不恰當(dāng)處理，但隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高，人為因素大大減少，使得這方面的問題幾乎不復(fù)存在；另一個(gè)原因是由于成型過程中產(chǎn)生的熱收縮應(yīng)力。在成型后的降溫過程中，一方面由于塑封料在繼續(xù)固化收縮，另一方面由于塑封料和框架材料之

98、間熱膨脹系數(shù)失配引起的塑封料收縮程度要大于框架材料的收縮，有可能造成框架帶的翹曲，引起非共面問題。所以，針對(duì)封裝模塊越來越薄、框架引腳越來越細(xì)的趨勢(shì)，需要對(duì)框架帶重新設(shè)計(jì)，包括材料的選擇、框架帶長(zhǎng)度及框架形狀等，以克服這一困難。</p><p>　　打碼就是在封裝模塊的頂表面印上去不掉的、字跡清楚的字母和標(biāo)識(shí)，包括制造商的信息、國家、器件代碼等，主要是為了識(shí)別并可跟蹤。打碼的方法有多種，其中最常用的是印碼（pri

99、nt）方法。它又包括油墨印碼(ink marking)和激光印碼(laser marking)二種。使用油墨來打碼，工藝過程有點(diǎn)象敲橡皮圖章，因?yàn)橐话愦_實(shí)是用橡膠來刻制打碼所用的標(biāo)識(shí)。油墨通常是高分子化合物，常常是基于環(huán)氧或酚醛的聚合物，需要進(jìn)行熱固化，或使用紫外光固化。使用油墨打碼，主要是對(duì)模塊表面要求比較高，若模塊表面有沾污現(xiàn)象，油墨就不易印上去。另外，油墨比較容易被擦去。有時(shí)，為了節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間和操作步驟，在模塊成型之后首先進(jìn)行打碼

100、，然后將模塊進(jìn)行后固化，這樣，塑封料和油墨可以同時(shí)固化。此時(shí)，特別要注意在后續(xù)工序中不要接觸模塊表面，以免損壞模塊表面的印碼。粗糙表面有助于加強(qiáng)油墨的粘結(jié)性。激光印碼是利用激光技術(shù)在模塊表面刻寫標(biāo)識(shí)。激光源常常是CO2或Nd:YAG。與油墨印碼相比，激光印碼最大的優(yōu)點(diǎn)是不易被擦去，而且，它也不涉及油墨的質(zhì)量問題，對(duì)模塊表面的要求相對(duì)較低，不需要后固化工序。激光印碼的缺點(diǎn)是它的字跡較淡，即，與</p><p>　　

101、器件裝配的方式有二種，一種是所謂的波峰焊（wave soldering），另一種是所謂的回流焊（reflow soldering）。波峰焊主要用在插孔式PTH封裝類型器件的裝配，而表面貼裝式SMT及混合型器件裝配則大多使用回流焊。波峰焊是早期發(fā)展起來的一種PCB板上元器件裝配工藝，現(xiàn)在已經(jīng)較少使用。波峰焊的工藝過程包括上助焊劑、預(yù)熱及將PCB板在一個(gè)焊料峰（solder wave）上通過，依靠表面張力和毛細(xì)管現(xiàn)象的共同作用將焊料帶到PC

102、B板和器件引腳上，形成焊接點(diǎn)。在波峰焊工藝中，熔融的焊料被一股股噴射出來，形成焊料峰，故有此名。目前，元器件裝配最普遍的方法是回流焊工藝（reflow soldering），因?yàn)樗m合表面貼裝的元器件，同時(shí)，也可以用于插孔式器件與表面貼裝器件混合電路的裝配。由于現(xiàn)在的元器件裝配大部分是混合式裝配，所以，回流焊工藝的應(yīng)用更為廣泛?；亓鞴に嚳此坪?jiǎn)單，其實(shí)包含了多個(gè)工藝階段：將焊膏（solder paste）中的溶劑蒸發(fā)掉；激活助焊劑（flu

103、x），并使助焊作用得以發(fā)揮；小心地將要裝配的元器件和PCB板進(jìn)行預(yù)熱；讓焊料熔化并潤(rùn)濕所有的焊接點(diǎn)；以可控的降溫速率將整</p><p>　　封裝質(zhì)量必須是封裝設(shè)計(jì)和制造中壓倒一切的考慮因素。質(zhì)量低劣的封裝可危害集成電路器件性能的其它優(yōu)點(diǎn)，如速度、價(jià)格低廉、尺寸小等等。封裝的質(zhì)量低劣是由于從價(jià)格上考慮比從達(dá)到高封裝質(zhì)量更多而造成的。事實(shí)上，塑料封裝的質(zhì)量與器件的性能和可靠性有很大的關(guān)系，但封裝性能更多取決于封裝設(shè)

104、計(jì)和材料選擇而不是封裝生產(chǎn)，可靠性問題卻與封裝生產(chǎn)密切相關(guān)。</p><p>　　在完成封裝模塊的打碼（marking）工序后，所有的器件都要100％進(jìn)行測(cè)試，在完成模塊在PCB板上的裝配之后，還要進(jìn)行整塊板的功能測(cè)試。這些測(cè)試包括一般的目檢、老化試驗(yàn)（burn-in）和最終的產(chǎn)品測(cè)試（final testing）。老化試驗(yàn)是對(duì)封裝好的電路進(jìn)行可靠性測(cè)試（reliability test），它的主要目的是為了檢出

105、早期失效的器件，稱為infant mortality。在該時(shí)期失效的器件一般是在硅制造工藝中引起的缺陷（即，它屬于壞芯片，但在片上測(cè)試時(shí)并未發(fā)現(xiàn)）。在老化試驗(yàn)中，電路插在電路板上，加上偏壓，并放置在高溫爐中。老化試驗(yàn)的溫度、電壓負(fù)載和時(shí)間都因器件的不同而不同，同一種器件，不同的供應(yīng)商也可能使用不同的條件。但比較通用的條件是在125℃到150 ℃溫度下，通電電壓在6.2到7.0伏（一般高出器件工作電壓20％到40％）通電測(cè)試24到48小時(shí)