第十一章 裝配與封裝

1、1 第十一章 裝配與封裝 2 集成電路封裝的功能 保護芯片以免由環(huán)境和運輸引起損壞 為芯片的信號輸入和輸出提供互連 芯片的物理支撐 散熱 3 4 傳統(tǒng)封裝與裝配 5 典型的集成電路封裝形式 6 封裝的層次 7 傳統(tǒng)裝配的步驟 背面減薄 300mm的硅片厚775微米，通常被減到200-500微米 容易切割并改善散熱 8 傳統(tǒng)裝配的步驟 分片 9 傳統(tǒng)裝配的步驟 裝架 10 傳統(tǒng)裝配的步驟 芯片粘結(jié) 一般采用環(huán)氧樹脂將芯片粘帖到引線框架 上。如有散熱要求，可以在樹脂中加入銀 粉。 11 傳統(tǒng)裝配的步驟 引線鍵合 12 傳統(tǒng)裝配的步驟 三種基本的鍵合 熱壓鍵合：熱能和壓力被分別作用到芯片 壓點和引線

2、框內(nèi)端電極以形成金線鍵合。 Post Device bond pad 13 傳統(tǒng)裝配的步驟 超聲鍵合 Wire Wedge tool (1) Tool moves upward. More wire is fed to tool. (3) Ultrasonic energy Pressure Lead frame (4) Tool moves upward. Wire breaks at the bond. (5) (2) Al bonding pad Ultrasonic energy Pressure Die 14 傳統(tǒng)裝配的步驟 熱超聲球鍵合 (2) H2 torch Ball (1)

3、Gold wire Capillary tool (5) Pressure and heat form bond. Lead frame (6) Tool moves upward. Wire breaks at the bond. Bonding ball on pad Pressure and ultrasonic energy Die (3) Tool moves up and more wire is fed. Die (4) 15 傳統(tǒng)裝配的步驟 16 傳統(tǒng)裝配的步驟 引線鍵合質(zhì)量測試 Post Device Chip under test Hook Specimen clamp 1

4、7 18 傳統(tǒng)封裝 金屬封裝（TO） - 在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的早期金屬殼封裝是普遍的。 - 現(xiàn)在主要用于分離器件和小規(guī)模集成電路。 TO-5TO-3 19 傳統(tǒng)封裝 塑料封裝 使用環(huán)氧樹脂聚合物將已完成引線鍵合的芯片和 模塊化工藝的引線框架完全包封。 塑料封裝的種類： 雙列直插封裝，簡稱DIP(Dual In-line Package)。 1.適合PCB的穿孔安裝; 2.比TO型封裝易于對PCB布線; 3.操作方便。 20 塑料封裝 衡量一個芯片封裝技術(shù)先進與否的重要指標是芯 片面積與封裝面積之比，這個比值越接近1越好。 以采用40根I/O引腳塑料包封雙列直插式封裝 (PDIP)的CPU為例，其芯片

5、面積/封裝面積 =33/15.2450=1：86,離1相差很遠。不難看 出，這種封裝尺寸遠比芯片大，說明封裝效率很 低，占去了很多有效安裝面積。 Intel公司這期間的CPU如8086、80286都采用 PDIP封裝。 21 塑料封裝 單列直插封裝(SIP) 用以減少集成電路組件本身所占據(jù)的電路 板空間，例如存儲器應(yīng)用。 22 塑料封裝 四邊扁平封裝（QFP） 是一種在外殼四邊都有高密度分布的管腳 的表面貼裝組件。對于SMT塑料封裝來說， 其最密的管腳間距只有300微米。 23 塑料封裝 以0.5mm焊區(qū)中心距，208根I/O引腳的QFP封裝 的CPU為例，外形尺寸2828mm，芯片尺寸 10

6、10mm，則芯片面積/封裝面積 =1010/2828=1：7.8，由此可見QFP比DIP的 封裝尺寸大大減小。 QFP的特點是: 1.適合用SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線; 2.封裝外形尺寸小，寄生參數(shù)減小，適合高頻應(yīng) 用; 3.操作方便; 4.可靠性高。 Intel 80386就采用塑料四邊引出扁平封裝 PQFP。 24 塑料封裝 無引線芯片載體(LCC, Leadless Chip Carrier ) 是一種電極被管殼周圍邊緣包起來一保持 低剖面的封裝形式。 25 陶瓷封裝 薄層陶瓷封裝 26 先進的封裝與裝配 倒裝芯片(flip chip) 27 28 Controlled col

7、lapse chip carrier 焊點 29 先進的封裝與裝配 球柵陣列（BGA, Ball Grid Array Package ） 30 先進的封裝與裝配 1.I/O引腳數(shù)雖然增多，但引腳間距遠大于QFP，從而提高了 組裝成品率; 2.雖然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，簡 稱C4（controlled collapse chip carrier,可調(diào)整芯片支撐的 工藝）焊接，從而可以改善它的電熱性能; 3.厚度比QFP減少1/2以上，重量減輕3/4以上; 4.寄生參數(shù)減小，信號傳輸延遲小，使用頻率大大提高; Intel公司的CPU芯片，如Pentium、Pentium Pro、 Pentium 采用陶瓷針柵陣列封裝CPGA和陶瓷球柵陣列 封裝CBGA，并在外殼上安裝微型排風(fēng)扇散熱，從而達到 電路的穩(wěn)定可靠工作。