电子科大微电子工艺(第十章)装配与封装.ppt

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1、第十章 装配与封装,10.1 引言,装配与封装 将芯片在框架或基板上进行布置、固定及连接，通过腔体或者可塑性绝缘介质对芯片进行支撑、保护，用微细连接技术构成连接内部芯片和外部电子系统的一个物理结构。,保护芯片，避免由环境和传递引起损坏为信号的输入和输出提供互连芯片的物理支撑散热,一、传统装配与封装,二、封装技术发展历程,三、封装的分类,结构,二维与三维,引脚插入型与表面贴装型,单边、双边、四边与底部引脚,微电子封装,材料,金属封装,陶瓷封装,塑料封装,性能,气密性封装,非气密性封装,金属、陶瓷、玻璃,塑料、陶瓷,1、器件与电路板连接方式,微电子封装分类方式,引脚插入型（PTH）,晶体管外形TO

2、,单列直插式封装SIP,双列直插式封装DIP,S-DIP,SK-DIP,针栅阵列插入式封装PGA,1、器件与电路板连接方式（续）,微电子封装分类方式,表面贴装型（SMT）,小外形封装SOP,无引线陶瓷封装芯片载体LCCC,球栅阵列封装BGA,塑料无引线芯片载体PLCC,小外形晶体管SOT,四边引线扁平封装QFP,芯片尺寸大小封装CSP,玻璃（陶瓷）扁平封装FPG,2、封装引脚分布形态,微电子封装分类方式,单边引脚,单列直插式封装SIP,晶体管外形TO,Z型引脚直插式封装ZIP,2、封装引脚分布形态（续）,微电子封装分类方式,双边引脚,双列直插式封装DIP,小外形晶体管SOT,小外形封装SOP,

3、2、封装引脚分布形态（续）,微电子封装分类方式,四边引脚,四边引线扁平封装QFP,塑料无引线芯片载体PLCC,无引线陶瓷封装芯片载体LCCC,2、封装引脚分布形态（续）,微电子封装分类方式,底部引脚,针栅阵列插入式封装PGA,球栅阵列封装BGA,3、封装平面和立体形式,微电子封装分类方式,二维（2D）封装,单芯片封装,多芯片封装,3、封装平面和立体形式（续）,微电子封装分类方式,三维（3D）封装,封装叠层POP,芯片叠层COC,引线键合芯片叠层,倒装芯片叠层,硅通孔芯片叠层,硅圆片叠层WOW,3、封装平面和立体形式（续）,微电子封装分类方式,三维（3D）封装（续）,硅圆片叠层WOW,在硅圆片中

4、制作通孔，由通孔导体实现层间连接。,叠层后划片，形成小叠块，通过小叠块侧面布线，实现层间连接。,4、封装的气密性,微电子封装分类方式,气密性封装,金属封装,无引线陶瓷封装芯片载体LCCC,陶瓷封装,陶瓷双列直插式封装CDIP,陶瓷四边引线扁平封装CQFP,陶瓷针栅阵列插入式封装CPGA,4、封装的气密性（续）,微电子封装分类方式,非气密性（塑料）封装,双列直插式封装DIP,小外形封装SOP,塑料无引线芯片载体PLCC,塑料四边引线扁平封装PQFP,塑料焊球阵列封装PBGA,四、封装层次,第一级封装:IC封装,在印刷电路板上固定的金属管脚,管脚,电极,五、封装产业概况,2012年国内十大封装测试

5、企业,10.2 传统装配,一、背面减薄,硅片减薄到200500m的厚度；薄硅片更容易划片；薄硅片降低热阻，利于散热；减少装配的热应力；减小芯片尺寸，降低IC重量；背面减薄后，有时会背注入，在背面再淀积金属。,减薄到5um的硅片,二、分片,硅片锯和被划硅片,三、装架,装片用的典型引线框架,环氧树脂粘贴：散热加银粉的导热树脂共晶焊粘贴：散热更好玻璃焊料粘贴：密封好,四、引线键合,从芯片压焊点引线框架的键合,芯片表面的压点和引线框架上或基座上的电极内端电连接的方法。,热压键合超声键合热超声球键合,几种常用键合引线特性比较,引线键合质量测试：目检和拉力测试。,10.3 先进的装配与封装,倒装芯片-Fl

6、ip chip球栅阵列-Ball grid array(BGA)板上芯片-Chip on board(COB)卷带式自动键合Tape automated bonding(TAB)多芯片模块-Multichip modules(MCM)芯片尺寸封装-Chip scale packaging(CSP)圆片级封装-Wafer-level packaging,一、倒装芯片,芯片的有源面面向基座的粘贴封装技术。优点：芯片器件到基座之间路径最短，适用于高速信号电连接；不使用引线框架或塑料管壳，重量轻和外型尺寸小。焊料凸点工艺C4（可调整芯片支撑的工艺，Controlled collapse chip carrier）,二、球栅阵列,由陶瓷或塑料基座构成，基座具有焊料球面阵列，使用倒装芯片C4或引线键合技术将硅芯片粘附到基座的顶部。高密度的BGA封装具有多达2400个管脚，焊球间距20mil。,三、板上芯片,环氧树脂 Epoxy 覆盖芯片,四、卷带式自动键合,五、多芯片模块,将几个芯片固定并连接在同一基座上的封装形式。减小总封装尺寸、重量、电阻和寄生电容，增强电性能。,六、芯片尺寸封装,小于芯片表面积1.2倍的集成电路封装形式。,第一级互连在划片前的硅片上形成封装I/O端的形式。增加生产效率，获得更低的成本。,七、圆片级封装,