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微电子封装技术第2章 封装工艺流程
微电子封装技术第2章 封装工艺流程
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2.5.1 打线键合
超声波键合
2.5.1 打线键合
热超声波键合
热超声波键合技术为热压键合技术与超声波键 合技术的混合技术。热超声波键合必须首先在金属 线末端成球,再使用超声波脉冲进行金属线与金属 焊区的键合。
2.5.1 打线键合
打线键合的材料
不同的键合方法,所选用的引线键合材料也不 同。
热压焊、金丝球焊主要选用Au丝,超声焊主要 用Al丝和Si-Al丝。
2.5.1 打线键合
WB是将半导体芯片焊区与微电子封装的I/O引 线或基板上的金属布线焊区用金属细丝连接起来的 工艺技术。
主要的打线键合方式有热压键合( Thermocompression Bonding,也称为T/C Bonding)、超声波键合(Ultrasonic Bonding, 也称为U/S Bonding)和热超声波键合( Thermosonic Bonding,也称为T/S Bonding)三 种。
2.4芯片贴装
玻璃胶粘贴芯片时,先以盖印、网印、点胶等 技术将玻璃胶原料涂布在基板的芯片座上,将IC芯 片放置在玻璃胶上后,再将封装基板加热至玻璃熔 融温度以上即可完成粘贴。
玻璃胶粘贴法的优点是可以得到无空隙、热稳 定性优良、低结合应力与低湿气含量的芯片粘贴; 其缺点是玻璃胶中的有机成分与溶剂必须在热处理 时完全去除,否则对封装结构及其可靠度将有所损 害。
2.4芯片贴装
导电胶粘贴法不要求芯片背面和基板具有金属 化层,芯片座粘贴后,用导电胶固化要求的温度时 间进行固化,可以在洁净的烘箱中完成固化,操作 起来比较简便易行。
导电胶进行芯片贴装的工艺过程如下:用针筒 或注射器将黏着剂涂布在芯片焊盘上,然后将芯片 精确地放置到焊盘的黏着剂上面。
导电胶粘贴法的缺点是热稳定性不好,容易在 高温时发生劣化及引发黏着剂中有机物气体成分泄 露而降低产品的可靠度,因此不适用于高可靠度要 求的封装。
2.4芯片贴装
共晶粘贴法是利用金-硅合金(一般是69%的金 和31%的Si),在363℃时的共晶熔合反应使IC芯片 粘贴固定。
一般的工艺方法是将硅片置于已镀金膜的陶瓷 基板芯片座上,再加热至约425℃,借助金-硅共晶 反应液面的移动使硅逐渐扩散至金中而形成的紧密 结合。
2.4芯片贴装
共晶粘贴法示意图
2.5.1 打线键合
打线键合的材料
铜丝
铜材料相对便宜,资源充足,在塑料封装中抗波动 (在垂直长度方向平面内晃动)能力强,使用中主要问 题是键合性问题,需要加保护气体以避免被氧化。
2.4芯片贴装
焊接粘贴法工艺是将芯片背面淀积一定厚度的 Au或Ni,同时在焊盘上淀积Au-Pd-Ag和Cu的金属 层。
其优点是热传导好。工艺是将芯片背面淀积一 定厚度的Au或Ni,同时在焊盘上淀积Au-Pd-Ag和 Cu的金属层。这样就可以使用Pb-Sn合金制作的合 金焊料将芯片焊接在焊盘上。焊接温度取决于PbSn合金的具体成分比例。
微电子封装技术
董海青 李荣茂
第2章 封装工艺流程
2.1 流程概述 2.2 芯片减薄 2.3 芯片切割 2.4 芯片贴装 2.5 芯片互连技术 2.6 成形技术 2.7 后续工艺
Leabharlann Baidu
2.1 流程概述
芯片封装工艺流程一般可以分为两个部分:前 段操作和后段操作。前段操作一般是指用塑料封装 (固封)之前的工艺步骤,后段操作是指成形之后 的工艺步骤。
2.5.1 打线键合
热压键合技术
热压键合技术利用加热和加压力,使金属丝与 Al或Au的金属焊区压焊在一起。通过加热和压力, 使焊区金属发生塑性形变,同时破坏压焊界面上的 氧化层,使压焊的金属丝与焊区金属接触面的原子 间达到原子引力范围,从而使原子间产生吸引力, 达到“键合”目的。
2.5.1 打线键合
硅片的背面减薄技术主要有磨削、研磨、干式 抛光、化学机械平坦工艺、电化学腐蚀、湿法腐蚀 、等离子增强化学腐蚀、常压等离子腐蚀等。
2.2芯片减薄
磨削的磨轮及工作示意图
2.3芯片切割
硅片减薄后粘贴在一个带有金属环或塑料框架 的薄膜(蓝膜)上,送到芯片切割机进行切割,切 割过程中,蓝膜起到了固定芯片位置的作用。
封装技术的基本工艺流程为:硅片减薄→硅片 切割→芯片贴装→芯片互连→成形技术→去飞边毛 刺→切筋成形→上焊锡→打码等。
2.2芯片减薄
目前大批量生产所用到的主流硅片多为6in、 8in和12in,由于硅片直径不断增大,为了增加其机 械强度,厚度也相应地增加,这就给芯片的切割带 来了困难,所以在封装之前要进行减薄处理。
2.5.1 打线键合
打线键合的材料
金丝
具有优良的抗氧化性。金丝线表面要光滑和清洁以 保证强度和防止丝线堵塞,纯金具有很好的抗拉强度和 延展率,比较常用的金线纯度为99.99%。为了增加其 机械强度,一般加入铍(Be)或者铜(Cu)。
2.5.1 打线键合
打线键合的材料
铝丝
铝丝是超声波键合最常见的引线材料,标准的铝丝 一般加入1% Si或者1% Mg以提高强度。
热压键合技术
2.5.1 打线键合
热压键合技术
2.5.1 打线键合
超声波键合
又称超声焊,利用超声波产生的能量,通过磁 致伸缩换能器,在超高频磁场感应下,迅速伸缩而 产生弹性振动,经变幅杆传给劈刀,使劈刀相应振 动;同时,在劈刀上施加压力。劈刀在这两种力的 共同作用下,带动金属丝在被焊区的金属化层表面 迅速摩擦,使金属丝和金属表面产生塑性形变。
切割的方式可以分为刀片切割和激光切割两个 大类。
作为切割工艺的改进,相继又开发出先切割后 减薄和减薄切割方法。
2.3芯片切割
先切割后减薄DBG法示意图
2.4芯片贴装
芯片贴装也称为芯片粘贴,是将芯片固定于框 架或封装基板上的工艺过程。
贴装的方式主要共晶粘贴法、焊接粘贴法、导 电胶粘贴法和玻璃胶粘贴法。
2.5 芯片互连技术
将芯片压焊块与封装外壳的引脚相连接,使芯
片实现既定的电路功能。芯片互连常见的方法有( Wire Bonding,WB)、载带自动键合(Tap Automated Bonding,TAB)、倒装芯片键合( Flip Chip Bonding,FCB)三种。
2.5 芯片互连技术
芯片互连的示意图
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